車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)核心技術(shù)與新能源汽車

陳天殷

（美國亞派克機(jī)電（杭州）有限公司，浙江杭州　310013）

車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)核心技術(shù)與新能源汽車

陳天殷

（美國亞派克機(jī)電（杭州）有限公司，浙江杭州310013）

敘述車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信模式；詳細(xì)闡述車聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型、核心技術(shù)；展望車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用未來及產(chǎn)業(yè)鏈；最后介紹車聯(lián)網(wǎng)在新能源汽車行業(yè)中的應(yīng)用。

智能交通體系；物聯(lián)網(wǎng)；車聯(lián)網(wǎng)

發(fā)動(dòng)機(jī)欲發(fā)揮高的效能和低的燃料消耗，汽車須在車速60km／h以上運(yùn)行。交通不暢，車速不能提高，導(dǎo)致汽車行駛緩慢甚至頻繁停滯堵塞，行駛同樣里程，不僅多消耗燃料，還排放更多的廢氣！也就更難推卸其加劇霧霾災(zāi)害的責(zé)任。車聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是超低排放、超低油耗、超低堵塞、超低事故，交通順暢安全可靠，讓駕乘充滿樂趣與時(shí)尚。實(shí)現(xiàn)交通現(xiàn)代化，并改善中國當(dāng)前霧霾的困擾，出路不是限行，而應(yīng)是建立智能交通系統(tǒng)（Intelligent transport system，ITS）的車聯(lián)網(wǎng)，來徹底解決交通堵塞和交通事故等的難題。中國也希望2030年前后能由車聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)美好的愿景。

十三五計(jì)劃中，物聯(lián)網(wǎng)是國家重點(diǎn)發(fā)展的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)之一，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變。而車聯(lián)網(wǎng)正是肇始于物聯(lián)網(wǎng)在交通領(lǐng)域智能化的應(yīng)用，是物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中核心和特定的環(huán)節(jié)，其互聯(lián)的對象是道路的基礎(chǔ)設(shè)施和車輛。圖1展示了車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)：車輛因無線射頻和射頻識別（Radio frequency indemnification，RFID）技術(shù)與系統(tǒng)鏈接，將車輛電子標(biāo)簽動(dòng)態(tài)靜態(tài)的屬性信息進(jìn)行提取、綜合和利用，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式交通信息采集；依據(jù)各異的需求，對車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)監(jiān)管和綜合服務(wù)的提供［1］。

圖1　車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)

國際電信聯(lián)盟（ITU）定義的“物流”是，物聯(lián)網(wǎng)針對物品到物品（thing to thing，T2T），人到物品（human to thing，H2T），人到人（human to human，H2H）間的互聯(lián)。本文特別強(qiáng)調(diào)，H2T與H2H之中的H（human）是通過通用裝置，而并非個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的人。物聯(lián)網(wǎng)可建構(gòu)無處不在的網(wǎng)絡(luò)，可在任何時(shí)間任何地點(diǎn)將任何物品互聯(lián)起來。物聯(lián)網(wǎng)已在物流倉儲(chǔ)、智能樓宇、公共場所照明管理及攝象頭監(jiān)控等領(lǐng)域得以應(yīng)用。車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車與車之間、車與基礎(chǔ)設(shè)施之間、車與周圍建筑物或動(dòng)態(tài)障礙物之間信息的交換，并可實(shí)現(xiàn)車輛與行人，與非機(jī)動(dòng)車之間信息的應(yīng)答。如同互聯(lián)網(wǎng)連接了各地的孤立的計(jì)算機(jī)。車聯(lián)網(wǎng)把獨(dú)立的車輛、車輛沿途的基礎(chǔ)設(shè)施障礙物聯(lián)結(jié)起來，隨時(shí)隨地獲取道路交通狀況，選擇最佳行車路線，確保交通安全、環(huán)境保護(hù)和道路容量有效發(fā)揮。由車載智能終端組成的移動(dòng)無線自組織網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑車輛間的通信網(wǎng)絡(luò)，使其能通過移動(dòng)IP技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)，使車輛中的駕乘人員共享互聯(lián)網(wǎng)信息［2］。

車聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)以車輛為主，汽車節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度快，具有高動(dòng)態(tài)特性。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁，路徑壽命相對較短；車聯(lián)網(wǎng)中的車輛節(jié)點(diǎn)間的通信受到天氣狀況、周圍建筑物、意外障礙物及道路交通狀況等因素的干擾；網(wǎng)絡(luò)連通性的穩(wěn)定與否會(huì)關(guān)聯(lián)車聯(lián)網(wǎng)有效實(shí)施；網(wǎng)絡(luò)安全性可靠性更是深刻影響車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程，事關(guān)生命財(cái)產(chǎn)損失與災(zāi)難；車輛能裝備較高性能的車載計(jì)算機(jī)以及輔助外設(shè)（如GPS、GIS等）［3］。

1　車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信模式

車聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用信息技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和云計(jì)算虛擬化等多個(gè)先進(jìn)學(xué)科和網(wǎng)絡(luò)資源，使交通運(yùn)輸系統(tǒng)有序化，綜合管控能力最大限度提高。車聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行需要依托有源的CPS結(jié)點(diǎn)作為車輛的主要設(shè)備，采用互聯(lián)網(wǎng)CPS結(jié)點(diǎn)作為固定設(shè)施中的主要設(shè)備。CPS是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)監(jiān)測及控制物理設(shè)備行為的嵌入式系統(tǒng)，稱為網(wǎng)絡(luò)化物理系統(tǒng)，是英文Cyber-Physical Systems的縮寫。有源CPS結(jié)點(diǎn)具備主動(dòng)感知能力，支持移動(dòng)性較好；其聯(lián)網(wǎng)能力、計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力等功能較強(qiáng)。而互聯(lián)網(wǎng)CPS則具有更高的可靠性和安全性［3］。車聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2，車聯(lián)網(wǎng)客戶需解決的5大問題見圖3，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖4。

圖2　車聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖3　車聯(lián)網(wǎng)客戶需解決的5大問題

圖4　車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

1.1車聯(lián)網(wǎng)的信息感知采集層

車輛自身及道路交通信息的全面感知和采集，基于傳感器（溫度、速度及車輛工況）、讀寫器、攝像頭、RFID標(biāo)簽、車輛定位等技術(shù)，實(shí)時(shí)感知獲取車況及控制系統(tǒng)、車輛實(shí)時(shí)位置、道路環(huán)境、車輛與車輛、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施、車輛與人等信息，提供全面而基礎(chǔ)的終端信息，將有源CPS節(jié)點(diǎn)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)網(wǎng)處理。

感知采集層數(shù)據(jù)傳輸通過RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在自組織網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)（有源CPS結(jié)點(diǎn)之間）傳輸是保證車聯(lián)網(wǎng)能把各自獨(dú)立的車連在一起的前提。

1.2車聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸通信層

實(shí)現(xiàn)Internet接入，完成數(shù)據(jù)分析處理和遠(yuǎn)程寬闊范圍的傳輸；制定專用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議模型，協(xié)同異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間相互通信，整合感知層的數(shù)據(jù)；向應(yīng)用管控層屏蔽通信網(wǎng)絡(luò)的類型，為應(yīng)用程序提供透明的信息傳輸服務(wù)；利用對虛擬化、云計(jì)算等技術(shù)的綜合應(yīng)用，讓網(wǎng)絡(luò)資源為上層應(yīng)用提供強(qiáng)大而充分的應(yīng)用支持。

傳輸通信層使用的主要設(shè)備是互聯(lián)網(wǎng)的CPS結(jié)點(diǎn)，其功能相當(dāng)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)里的路由器，但由于協(xié)議的轉(zhuǎn)換，使之對車聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的結(jié)點(diǎn)傳輸信息兼有強(qiáng)大的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理功能［4］。

1.3車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用管控層

應(yīng)用管控層基于符合現(xiàn)行相關(guān)網(wǎng)絡(luò)體系標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的基礎(chǔ)，兼容未來可預(yù)見的網(wǎng)絡(luò)拓展功能。車聯(lián)網(wǎng)除了實(shí)現(xiàn)智能交通管理、車輛安全控制和交通事件風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警外，還為車聯(lián)網(wǎng)用戶提供信息訂閱、查詢及事件告知等各類服務(wù)。

應(yīng)用管控層的設(shè)備是提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的服務(wù)器和用戶的車載計(jì)算機(jī)。應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理對各項(xiàng)具體服務(wù)進(jìn)行定義和實(shí)施。由人機(jī)交互界面定義與用戶交互的方式和內(nèi)容，采用中間件技術(shù)是實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)各類服務(wù)較好的選擇。

車聯(lián)網(wǎng)的管控能力既強(qiáng)大又安全可靠。其管控中心提供對入網(wǎng)車輛信息和路況信息嚴(yán)密管控，實(shí)現(xiàn)車輛間、車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施間及不同網(wǎng)絡(luò)之間自由、無縫鏈接和切換；實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)通信QoS管理，依據(jù)不同車輛入網(wǎng)信息與業(yè)務(wù)類型，提供相應(yīng)的優(yōu)先級網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)通信能力與安全性緊密相連，提供密鑰管理和身份鑒別，確保入網(wǎng)車輛信息的真實(shí)性；提供準(zhǔn)確的位置信息，能實(shí)現(xiàn)對車輛位置和路徑的可追溯性；充分的信息安全保護(hù)功能，保證信息數(shù)據(jù)在傳輸過程中不受篡改、丟失或破壞；提供精確的時(shí)鐘信息，確保車聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，安全環(huán)節(jié)在時(shí)間上同步［5］。

2　車聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型、核心技術(shù)與展望

2.1車聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型

車聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型是規(guī)劃設(shè)計(jì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)，由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的視野分類，它能提供的服務(wù)有4類［6］。

1）聯(lián)網(wǎng)類：①車輛標(biāo)識；②固定基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)識；③結(jié)點(diǎn)間通信；④網(wǎng)絡(luò)接入等。

2）信息類：①基礎(chǔ)信息（位置、速度、方向及交通狀況等）；②信息的采集、存儲(chǔ)與查詢。

3）操作類：①遠(yuǎn)程遙控；②無人駕駛；③緊急制動(dòng)。

4）安全與管理類：①訪問控制；②緊急事件預(yù)警；③入侵控制；④攻擊防御；⑤故障診斷與排除；⑥計(jì)費(fèi)管理。

5）第三方的信息管理服務(wù)：當(dāng)前，基于車輛相關(guān)信息的應(yīng)用服務(wù)，如企事業(yè)單位和住宅區(qū)車輛出入口門禁管理系統(tǒng)，皆是將車輛的進(jìn)出授權(quán)信息寫入RFID識別芯片粘貼于車內(nèi)，達(dá)到自動(dòng)識別放行與車輛出入的信息管理。到車聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，因每一車輛都有地址碼全球唯一的無線網(wǎng)卡，車聯(lián)網(wǎng)終端上集成的短距離無線通信模塊如WiFi，在車輛出入口的無線局域網(wǎng)獲得進(jìn)出許可授權(quán)即可。

2.2車聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)架構(gòu)已經(jīng)十分清晰，各先進(jìn)國家正奮力發(fā)展創(chuàng)新若干核心技術(shù)，是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程。它涉及車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的每一層。

1）射頻識別（RFID）（圖1）。這種非接觸，通過無線的射頻信號對對象進(jìn)行識別，并采集相關(guān)信息數(shù)據(jù)，該自動(dòng)識別過程無須人工干預(yù)。當(dāng)前，中國高速公路收費(fèi)站已有不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)（ETC），便是很成功的實(shí)例。物流供應(yīng)鏈管理也有很好的作為。RFID不僅能識別高速運(yùn)動(dòng)中的多個(gè)物體，還易于結(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)傳輸，成為車聯(lián)網(wǎng)有效運(yùn)行的基礎(chǔ)。有源RFID提供遠(yuǎn)距離的讀寫功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，主動(dòng)感知，還具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量宏大、輕便小巧、防水防磁、使用壽命長、可靠性高、安全性好等特點(diǎn)。RFID納入汽車電控和總線技術(shù)：ECU、CAN／K等作用于系統(tǒng)。

2）中間件技術(shù)（Middleware）。為了提高開發(fā)效率，降低應(yīng)用開發(fā)的難度，需要加大研發(fā)RFID中間件的力度。中間件是實(shí)現(xiàn)RFID硬件設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸、過濾，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的一類中間程序。根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)中不同的應(yīng)用，將RFID讀寫器讀取的各種數(shù)據(jù)信息，由中間件來采集提取、解碼過濾、格式轉(zhuǎn)換，導(dǎo)入車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的應(yīng)用程序，由應(yīng)用系統(tǒng)反映到用戶界面，以供用戶使用。對應(yīng)的各類應(yīng)用，需開發(fā)各有針對性的RFID中間件，車聯(lián)網(wǎng)終端軟件中間件，如交通信號控制中間件、車輛路徑導(dǎo)航中間件、緊急事故應(yīng)對中間件、車輛輔助駕駛中間件等。各類中間件開發(fā)皆需依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議，按車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)的要求來實(shí)施。

3）智能化技術(shù)（Intelligent）。智能化的新型網(wǎng)絡(luò)，使系統(tǒng)能感知、獲取并思維記憶外部交通狀況環(huán)境信息的變化，進(jìn)行智能地管控。智能化的系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力；能夠利用已有的知識對信息進(jìn)行識別、分析、計(jì)算、比較、融合、聯(lián)想和判斷；可對外界的變化、刺激做出應(yīng)激反應(yīng)，傳達(dá)相應(yīng)信號，具有行為的決策能力。交通智能導(dǎo)航和無人駕駛皆以智能技術(shù)的運(yùn)用為基石。

4）云計(jì)算、云搜索（Cloud computing，Cloud search）。是路徑規(guī)劃建議、智能交通調(diào)度遠(yuǎn)程分析診斷等的工具。

5）安全性（Security）。車聯(lián)網(wǎng)的開放性、匿名性、包容性和復(fù)雜多變的應(yīng)用環(huán)境等特性必然會(huì)帶來安全的隱患，故車聯(lián)網(wǎng)必須在確保信息數(shù)據(jù)安全準(zhǔn)確傳輸、保護(hù)個(gè)人隱私和防備抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊有全方位強(qiáng)大的能力。實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)上信息的保密性、完整性、真實(shí)性、可用性和可控性的相關(guān)要求。

6）可靠性（Reliability）。從物理層面看，網(wǎng)絡(luò)也是一種產(chǎn)品。依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB6583定義，產(chǎn)品的可靠性是指設(shè)備在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的功能的能力。對于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性，除了耐久性——平均無故障連續(xù)運(yùn)行的壽命（MTBF）外，還有容錯(cuò)性（MTTR，系統(tǒng)平均恢復(fù)時(shí)間）和可維護(hù)性等嚴(yán)格要求?？煽啃允窃O(shè)計(jì)出來的，須分別對車聯(lián)網(wǎng)的接入層、匯聚層和核心層進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，利用IRF虛擬化技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，綜合可靠性組網(wǎng)模型，制訂解決方案，進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證，確保系統(tǒng)持久正常運(yùn)轉(zhuǎn)。作者曾有相關(guān)撰文論述［7］，此處不再贅述。

7）相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研發(fā)（Agreement）。網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行信息數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。車聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)協(xié)議可參考傳統(tǒng)成熟的TCP／IP協(xié)議模型和OSI（開放式互聯(lián)）網(wǎng)絡(luò)分層的理念。協(xié)議棧（Protocol Stack）是指網(wǎng)絡(luò)中各層協(xié)議的總和，OSI是根據(jù)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層傳輸層和應(yīng)用層等的規(guī)則進(jìn)行綜合。車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議定義與其它系統(tǒng)通信的方式，它描述信號的時(shí)序和通信數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。

8）傳感器（Sensor）。是整個(gè)系統(tǒng)感知層里最基礎(chǔ)的元器件，傳感器和傳感信息網(wǎng)絡(luò)也是應(yīng)用管控效果信息反饋的依據(jù)，傳感技術(shù)影響OBD車載檢測與診斷，保證系統(tǒng)運(yùn)行管控的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和高效。車聯(lián)網(wǎng)的多媒體傳感技術(shù)包括車載傳感網(wǎng)和道路傳感網(wǎng)［3］。

2.3車聯(lián)網(wǎng)對車輛設(shè)計(jì)的優(yōu)化

圖5　車聯(lián)網(wǎng)車輛優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.4車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景

作為智能化車輛道路系統(tǒng)（Intelligent vehicle highway system）的車聯(lián)網(wǎng)，不僅在道路車輛的管理有廣闊的應(yīng)用前景，而且極具商業(yè)價(jià)值?，F(xiàn)分述如下。

1）交通管控：①智能交通路徑導(dǎo)航及誘導(dǎo)系統(tǒng)；②交通信號燈的智能控制管理；③相關(guān)關(guān)卡的不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)；④停車場的智能收費(fèi)系統(tǒng)。

2）公共交通管理服務(wù)：①公交車輛智能調(diào)度系統(tǒng)；②公交車輛實(shí)時(shí)調(diào)度；③公交車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控電池預(yù)警系統(tǒng)；④公交卡的監(jiān)控與計(jì)費(fèi)服務(wù)；⑤高效運(yùn)行，節(jié)省燃油。

3）安全方面：①營運(yùn)管理及監(jiān)控，禁止疲勞駕駛與酒后駕駛；②超速警告，逆行警告，緊急制動(dòng)；③交叉路口預(yù)警，事故現(xiàn)場預(yù)警；④緊急救援，等。

4）車聯(lián)網(wǎng)是一種以汽車為載體的信息服務(wù)，解決人、道路和車輛的有效協(xié)同（圖6）。Internet接入，可提供在線視頻、電子地圖、社交聊天、數(shù)據(jù)下載、信息咨詢、網(wǎng)絡(luò)游戲娛樂、廣告植入等商業(yè)增值服務(wù)。

圖6　以車輛為終端的車聯(lián)網(wǎng)

2.5車聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀與展望

2009年以前，人們還沒有將“人”、“車”、“路”用車載移動(dòng)互聯(lián)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)維系在一起的車聯(lián)網(wǎng)概念，汽車電子與導(dǎo)航功能各自獨(dú)立，依靠人工感知判斷來駕駛。當(dāng)前中國車聯(lián)網(wǎng)研發(fā)與全球發(fā)展基本相近，處于起步階段。只是中國由于基礎(chǔ)的傳感器技術(shù)落后于美歐日，需要進(jìn)口一些元器件。只要把握好國家的政策，建立自主知識產(chǎn)權(quán)的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，中國整體發(fā)展的形勢預(yù)計(jì)能與先進(jìn)國家同步——在15～20年內(nèi)進(jìn)入智能車聯(lián)時(shí)代［8］。

1）當(dāng)前是導(dǎo)入開發(fā)期，T（Telematics）服務(wù)（無線通信技術(shù)的車載計(jì)算機(jī)服務(wù)）的建立與發(fā)展，讓汽車傳感網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容豐滿，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)加快建設(shè)，車與路逐步整合。特點(diǎn)是：平臺(tái)開放性、接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，整合多方資源使平臺(tái)接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，支持多平臺(tái)無縫接入，互聯(lián)互通，開展多屏合一的用戶體驗(yàn)；海量數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)和個(gè)性化定制服務(wù)。這一階段提供定位導(dǎo)航、動(dòng)態(tài)交通信息、車輛防盜、緊急救援、娛樂咨詢、電子支付和一些“碎片化”、“分布式”的汽車電子與信息服務(wù)。中國國產(chǎn)車系如上汽榮威Inkanet、一汽啟明D-Partner、金龍海格G-Bos都有出色的表現(xiàn)，開始有車身控制模塊的集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2.2 學(xué)齡前兒童缺鐵性貧血影響因素的單因素分析 單因素分析結(jié)果顯示，年齡、出生體質(zhì)量、喂養(yǎng)方式、消化功能、輔食添加時(shí)間、妊娠期貧血情況、父母親的文化程度、家庭飲食習(xí)慣、鐵制劑服用情況、家庭收入為學(xué)齡前兒童缺鐵性貧血的影響因素(P<0.05)。見表1。

2）預(yù)計(jì)2022年前后可進(jìn)入推廣期，車輛普遍實(shí)現(xiàn)物聯(lián)；車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)全面推廣，人車路信息全面互聯(lián)協(xié)同；車輛自組網(wǎng)、車際無線局域網(wǎng)和車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)開始逐步實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)融合，汽車成為智能電子終端，形成網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，經(jīng)過一年期試運(yùn)行，車聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入全面運(yùn)營。

本階段將能實(shí)現(xiàn)出行誘導(dǎo)、節(jié)能駕駛、車輛運(yùn)行監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障診斷和安全行駛預(yù)警等智能服務(wù)。

3）基于車聯(lián)網(wǎng)的智能立體交通網(wǎng)絡(luò)建成，充分實(shí)現(xiàn)車車通信和車路通信的安全協(xié)同控制，并成熟深化，車輛實(shí)現(xiàn)無人智能駕駛。由于建立了完善的車內(nèi)網(wǎng)、車車、車路、車與控制中心網(wǎng)絡(luò)信息交互和共享的協(xié)調(diào)系統(tǒng)，車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間智能協(xié)同配合，達(dá)到優(yōu)化利用系統(tǒng)資源、提高道路交通安全和緩解交通擁堵的目標(biāo)。一般預(yù)測認(rèn)為深化成熟須在2030年左右。

2.6車聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈

車聯(lián)網(wǎng)是擁有一系列車載終端設(shè)備硬件和眾多系統(tǒng)軟件的龐大系統(tǒng)工程。僅就T服務(wù)而言，TSP（Telematics Service Provider）內(nèi)容服務(wù)提供者——支撐內(nèi)容提供商主要為服務(wù)提供商生產(chǎn)文本、圖像、音頻、視頻或多媒體信息服務(wù)。TSP在Telematics產(chǎn)業(yè)鏈居于核心地位，它上接汽車、車載設(shè)備制造商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商（包括大量維護(hù)工作量），下接內(nèi)容提供商。誰掌控了TSP，誰就能掌握Telematics產(chǎn)業(yè)的控制權(quán)，因此，TSP也成為汽車制造商、電信運(yùn)營商力爭的角色。移動(dòng)運(yùn)營商、衛(wèi)星運(yùn)行商和廣電運(yùn)行商是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的提供者，是產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)。Telematics產(chǎn)業(yè)鏈的主要參與者是設(shè)備提供商、內(nèi)容提供商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、TSP提供商和整車廠，以及用戶。提供商依據(jù)整車廠需求（零部件廠商或電信運(yùn)營商）主導(dǎo)的TSP提供Telematics系統(tǒng)和解決方案。

產(chǎn)業(yè)1：海量實(shí)時(shí)車輛數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)安全處理、專用汽車數(shù)據(jù)、海量車輛用戶數(shù)據(jù)、大容量實(shí)時(shí)存儲(chǔ)并發(fā)是新一代云計(jì)算的應(yīng)用平臺(tái)。需完成云搜索、路徑規(guī)劃建議、智能交通調(diào)度和遠(yuǎn)程分析診斷等。

產(chǎn)業(yè)2：包括車聯(lián)網(wǎng)汽車計(jì)算平臺(tái)，智能汽車通信、感知終端等。

產(chǎn)業(yè)3：APP客戶端包括各種涉車應(yīng)用，企業(yè)、行業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)、公眾和專用等［6］。

3　車聯(lián)網(wǎng)與新能源車輛

新能源車輛發(fā)展風(fēng)生水起，正與車聯(lián)網(wǎng)研發(fā)同步進(jìn)展，中國智能交通規(guī)劃中提到：“在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對所有車輛的屬性信息和靜、動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行提取和有效利用，并根據(jù)不同的功能需求對所有的車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)管和提供服務(wù)?！闭翘貏e關(guān)注新能源車輛的研發(fā)。2011年車聯(lián)網(wǎng)已列入十三五我國重點(diǎn)的發(fā)展專項(xiàng)，望獲百億資金支持。

3.1新能源車輛

國家對新能源汽車“必須具備遠(yuǎn)程監(jiān)控能力”的要求，也讓車聯(lián)網(wǎng)橫跨兩大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。隨著人們對互聯(lián)網(wǎng)依賴性的日益提高，人們希望隨時(shí)隨地接入Internet，即使在行駛中的汽車?yán)?，雖然通過3G或4G網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到此目標(biāo)，但是通過路邊接入點(diǎn)AP（Access Point）接入互聯(lián)網(wǎng)，具有高帶寬低延遲的特點(diǎn)。針對AP通信范圍有限的問題，提出了一套適應(yīng)于高速公路場景下，通過AP接入點(diǎn)以及其它車輛進(jìn)行協(xié)助下載的方法DSRelay。移動(dòng)用戶在一個(gè)AP區(qū)內(nèi)不能完成下載任務(wù)時(shí)，下一個(gè)AP點(diǎn)計(jì)算用戶和注冊車輛在AP間盲區(qū)（Dark Area，DA）中的相遇時(shí)間和通信時(shí)長，選擇一組協(xié)助車輛來攜帶用戶所需數(shù)據(jù)，每輛協(xié)助車在DA中不同時(shí)間段內(nèi)將數(shù)據(jù)傳給用戶，從而達(dá)到利用DA延伸移動(dòng)用戶的下載區(qū)域的目的。通過對車速變化帶來的影響進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)解決方案。有學(xué)者對該方法進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明該方法顯著提高了下載的吞吐量，減少了間歇性連接帶來的影響。未來的汽車是自身監(jiān)測與管控、信息交換與共享、統(tǒng)一指揮與調(diào)度、電子信息、軟件主導(dǎo)的新能源智慧車輛［5］。

值得一提的是蘋果公司2014年發(fā)布“Car Play”車載操作系統(tǒng)，美國市場研究公司（ABIResearch）預(yù)測，到2018年“Car Play”將占據(jù)市場50%份額。該系統(tǒng)即是兼容電動(dòng)汽車的新能源車輛。

3.2車聯(lián)網(wǎng)在電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛中的應(yīng)用

電動(dòng)汽車屬于新能源汽車，包括純電動(dòng)汽車（BEV）、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車（Fuel Cell Electric Vehicle，F(xiàn)CEV）3種類型。它集光、機(jī)、電、化多學(xué)科領(lǐng)域最新技術(shù)于一體，是汽車、電力拖動(dòng)、功率電子、智能控制、化學(xué)電源、計(jì)算機(jī)、新能源和新材料等工程技術(shù)中最新成果的集成產(chǎn)物。電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車在外形上并無異致，其主要區(qū)別在于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。車聯(lián)網(wǎng)對新能源車輛的應(yīng)用與傳統(tǒng)汽車并無根本差異。即需要以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)與車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)以及按統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，在車與車、車輛與網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行信息交換和無線通信，以實(shí)現(xiàn)車輛智能化控制、智能交通管理控制和動(dòng)態(tài)的智能信息服務(wù)的一體化網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)該說，車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的覆蓋和延伸。

相對傳統(tǒng)汽車，新能源車輛的電動(dòng)汽車應(yīng)更易實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)。電池的安全和監(jiān)控是一個(gè)新課題；多種新能源車輛會(huì)有與傳統(tǒng)汽車不一樣的電磁干擾源，需要注意的是，在實(shí)現(xiàn)車載終端一體化的同時(shí)，應(yīng)采取充分的EMC電磁兼容性措施，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、完備性和安全性，并且不影響車聯(lián)網(wǎng)衍生的諸多增值服務(wù)。

3.3車聯(lián)網(wǎng)“叫好不叫座”無需顧慮

在數(shù)字化、信息化和云計(jì)算云存儲(chǔ)的年代，傳統(tǒng)的汽車、汽車運(yùn)輸業(yè)必然會(huì)進(jìn)行傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)提升，開創(chuàng)新局面，進(jìn)入物流網(wǎng)車聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。車聯(lián)網(wǎng)是指裝載在車輛上的電子標(biāo)簽通過無線射頻等識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對所有車輛的屬性信息和靜、動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行提取和有效利用，并根據(jù)不同的功能需求，對所有車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)管和提供綜合服務(wù)。汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源技術(shù)是基于RFID開發(fā)的涉車信息資源的應(yīng)用技術(shù)，該項(xiàng)目是由國家公安部組織研發(fā)，經(jīng)國家科技部認(rèn)證后列為2007年“國家科技支撐計(jì)劃”重點(diǎn)專項(xiàng)中進(jìn)行的應(yīng)用示范工程（項(xiàng)目編號為2008BAF31B00）。汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源技術(shù)的開發(fā)，將推進(jìn)“車聯(lián)網(wǎng)”和RFID產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。與先進(jìn)發(fā)達(dá)國家一起各自同步規(guī)劃，逐步實(shí)施，定會(huì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。這是科技發(fā)展進(jìn)步的必然階段，大勢所趨，勢在必行。無需畏難或杞人憂天，任何“叫好不叫座”的顧慮是誤解，更是不必要的。隨著優(yōu)化資源配置，突破與完善核心技術(shù)，建立起創(chuàng)新的車聯(lián)網(wǎng)機(jī)制，一切將迎刃而解。

4　結(jié)語

車聯(lián)網(wǎng)是信息產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合的產(chǎn)物之一，為了提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、開創(chuàng)新局面，各先進(jìn)發(fā)達(dá)國家都投入巨大的熱情。眼下正是新能源動(dòng)力技術(shù)變革的初期，在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)制定前，各種新能源動(dòng)力技術(shù)呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢。本文以IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)和IEEE1609協(xié)議棧為參照，對物理層、介質(zhì)訪問控制層和網(wǎng)絡(luò)通信層的核心技術(shù)、主要協(xié)議和通信標(biāo)準(zhǔn)做了扼要綜述。

車聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議和車聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)開發(fā)，主要是車輛內(nèi)部和車際網(wǎng)絡(luò)的信息處理與交換涉及問題，包括通信模型、協(xié)議體系、數(shù)據(jù)包格式等，還包括車載網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)組成和功能設(shè)計(jì)，目標(biāo)是為車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)和廣泛應(yīng)用建立一個(gè)普適的協(xié)議架構(gòu)和相關(guān)的協(xié)議數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)，課題開發(fā)研究的實(shí)用系統(tǒng)，則可用于車輛的運(yùn)行監(jiān)控和安全行駛、車輛遠(yuǎn)程調(diào)度管理以及車輛動(dòng)態(tài)信息的交換和管理。

［1］Tom Denton．Automobile Electrical&Electronic Systems［M］．Elsevies Butterworth Heinemann，2009．

［2］Guy Pujolle．An Autonomic-oriented architect-ture for the internet of Things［C］．IEEE John Vincent Alanasoff 2006 International Symposium on Modern Computing，2006：163-168．

［3］劉強(qiáng)，崔莉，陳海明．物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用［J］．計(jì)算機(jī)科學(xué)，2010，37（6）：1-4．

［4］許勇．車聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議研究和系統(tǒng)開發(fā)［J］．桂林電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（30）：5-8．

［5］劉建航，孫江明，畢經(jīng)平，等．基于動(dòng)態(tài)時(shí)槽的車聯(lián)網(wǎng)協(xié)助下載方法研究［J］．計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2011，34（8）：30-38．

［6］何霞．電信運(yùn)營商在車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展中的定位與空間［J］．移動(dòng)通信，2011（15）：13-16．

［7］陳天殷．小功率電機(jī)可靠性研究［J］．機(jī)電工程，2008（8）：16-21．

［8］陳天殷．汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀與展望［J］．汽車電器，2012（12）：1-4．

（編輯心翔）

Internet of Vehicle&Green Car

Chen Tian-yin
（Apeks Motors（Hangzhou）Co.，Ltd.，Hangzhou 310013，China）

This paper introduces the system structure of internet of vehicle（IOV）and its communication principals；elaborates IOV service type and core technology predicts future development of IOV and its supply chain，then demonstrates the practical application of IOV in new-energy vehicle industry at the end.

intelligent transport system；internet of thing；internet of vehicle

U463.6

A

1003-8639（2016）07-0001-06

2016-01-19；

2016-03-22

陳天殷，男，教授級高級工程師，研究方向?yàn)槠囯姍C(jī)電器及電子，曾在學(xué)術(shù)會(huì)議及多家技術(shù)刊物發(fā)表多篇專業(yè)文章。