車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分析及其在智能交通系統(tǒng)中的運用研究

蘇振

摘 要：智能交通系統(tǒng)是解決當下交通問題的有效手段，而車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)在智能交通系統(tǒng)中的典型運用，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為智能交通系統(tǒng)提供保障。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運用，使智能交通系統(tǒng)發(fā)展成為集成化、可擴展的信息服務(wù)系統(tǒng)（Telematics）。文章在對車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)概述和分析的基礎(chǔ)上，介紹了車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的具體運用事例。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能交通系統(tǒng)；車載信息服務(wù)系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.136

0 前言

隨著改革開放的腳步，我國科技迅速發(fā)展，為解決出行安全、交通擁堵、汽車環(huán)保等問題，智能交通系統(tǒng)應(yīng)運而生。2010年全國兩會指出，將物聯(lián)網(wǎng)作為新興產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展。2010年世博會期間，車聯(lián)網(wǎng)在智能交通系統(tǒng)中運用的設(shè)計，引起全球關(guān)注。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)在智能交通運用中的細分，是一種新型技術(shù)，有望解決交通擁堵、汽車環(huán)保、交通事故等問題。

1 車聯(lián)網(wǎng)概述

智能交通（ITS）是通過通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)等先進技術(shù)，建立高效、實時的交通運輸監(jiān)管系統(tǒng)[1]。車聯(lián)網(wǎng)（Internet of Vehicles，IOV）是指由車輛運行路線、位置以及速度等信息組成的交互網(wǎng)絡(luò)[2]。即通過定位系統(tǒng)、射頻識別、傳感器等裝置，對車輛狀態(tài)信息以及道路環(huán)境信息進行采集，其中的狀態(tài)信息包括靜態(tài)信息、動態(tài)信息、以及屬性信息等；將采集到的車輛信息通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)街醒胩幚砥?；最后通過計算機對信息進行分析、處理，根據(jù)不同的交通需求，對車輛的狀態(tài)進行監(jiān)管，以及提供移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，從而實現(xiàn)智能交通。通過無線互聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)車—車、車—人、車—路等互連互通，同時實現(xiàn)信息共享。

隨著全球汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在不斷完善與發(fā)展。目前，歐洲的沃爾沃、奔馳等汽車企業(yè)，已經(jīng)將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用在車隊管理中，同時歐洲也在大力推行車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。美國的IVHS和日本的Smart Way等系統(tǒng)也在車輛與道路運行之間建立了通信，實現(xiàn)了智能交通系統(tǒng)監(jiān)管與服務(wù)。而實現(xiàn)車、人、路之間信息交通的是車載信息服務(wù)系統(tǒng)。在國際上，車載信息服務(wù)系統(tǒng)在美國、歐洲等國家應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟；在德國的寶馬i-drive，日本的豐田G-book、通用On-Star等汽車系統(tǒng)中成功應(yīng)用。而在國內(nèi)，車載信息服務(wù)系統(tǒng)是一個新興的系統(tǒng)，還處于初始發(fā)展階段。

2 車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分析

在時代快速發(fā)展的背景下，我國車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運用還處于初級發(fā)展階段。作為一種新興技術(shù)，車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)構(gòu)建應(yīng)根據(jù)實際需要，在要實現(xiàn)的功能基礎(chǔ)上進行。

從用戶角度出發(fā)，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具備以下功能：對車輛的狀態(tài)信息（保險、違法情況、報廢時間、年檢時間等）實時掌握，便于用戶及時辦理相關(guān)手續(xù)；明確交通路線，選取最優(yōu)運行方案，同時還要對沿路的施工路段、地理熱點、隱患路段等各種信息進行明晰；對交通管理部門下達的最新規(guī)定及時了解，提高隱患意識，降低事故發(fā)生率；還可以享受車聯(lián)網(wǎng)提供的各種服務(wù)。

從交通管理部門角度出發(fā)，車聯(lián)網(wǎng)具備的功能主要有以下幾點：將各地區(qū)的管理體系納入到全國管理體系中，實現(xiàn)對全國車輛的統(tǒng)一管理；便于對本、外地車運行狀況實時掌握，比如對套牌車、盜搶車、走私車的信息追蹤；再比如對大型客車、?；奋囘M行重點監(jiān)管，防止出現(xiàn)違法行為；此外，如果車輛發(fā)生突發(fā)事件，可以及時開展救援工作等。對于交通擁堵路段制定收費措施，起到均衡區(qū)域交通流量的作用；另外，對于高速公路或者其它一級公路等路段，實行自動收費。

根據(jù)對車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)功能的闡述，其基本架構(gòu)圖如圖1 所示。

從圖中可以看出，一個完整的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建，核心部件—車、車載信息服務(wù)系統(tǒng)、服務(wù)基站、移動通信等是必不可少的組成部分。在實現(xiàn)車、人、路之間信息通信，是通過無線通信技術(shù)實現(xiàn)的，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的無線通信技術(shù)主要包括四種，分別是車外、車內(nèi)、車間、車路通信。

車外無線通信是外部通信基站與車輛之間進行信息交換，通信涵蓋范圍較廣，這就對其高速運行下傳輸數(shù)據(jù)的要求較高。目前，國內(nèi)車外通信采用的主要是2G、3G、GPS（全球定位系統(tǒng)）等技術(shù)。

車內(nèi)無線通信涵蓋范圍僅僅是車內(nèi)部，通信距離較短。主要工作是對車輛內(nèi)部短距離的無線通信，以及內(nèi)部空間的信息采集。目前主要采用的技術(shù)是CAN總線技術(shù)、LIN總線技術(shù)、以及藍牙技術(shù)等，其信息傳輸特點是抗噪性強、速度快[3]。

車間無線通信主要是車與車之間動點雙向傳輸，運用與車輛出行安全，防止碰撞等意外事故。因此，車間通信對實時性和安全性的要求較高。而目前，主要采用的是紅外技術(shù)、微波技術(shù)、專用短程通信技術(shù)、視頻成像技術(shù)等。

車路無線通信是外部設(shè)備與車輛之間的信息通信，主要包括環(huán)境參數(shù)采集、自動收費系統(tǒng)、車輛調(diào)度指揮等。車路無線通信主要采用的技術(shù)與車間通信相同。車路與車間的無線通信實際上是同種技術(shù)的不同運用形式，通信距離也均在0.1～1km之間。

3 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運用

從車聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)來看，其體系龐大，涉及產(chǎn)業(yè)眾多，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。其中，涉及的企業(yè)有交通管理部門、通信企業(yè)、汽車廠商、以及服務(wù)商、服務(wù)供應(yīng)商等。以下就車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運用，舉例闡述其實際運用。

（1）變道輔助。車輛變道時，也是比較容易引發(fā)交通事故的。將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用到行車變道上，通過車載終端收集目標車道的行車狀態(tài)信息，對附近運行車輛行駛速度、行駛位置、是否會變道等信息采集。通過采集的車輛信息，對變道的危險情況進行分析，最終判斷出是否能夠安全變道，并針對變道的具體情況做出顯示。

（2）夜間會車遠光燈關(guān)閉控制。夜間行車，常會遇到會車情況，會車時需要關(guān)閉遠光燈，而有的駕駛員會忘記，就會帶來交通隱患，同時也增加了駕駛員的負擔(dān)。運用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過車間無線通信采集車輛行駛方向、行駛位置、行駛速度等信息。當車——車判斷到前方會車時，車載信息服務(wù)系統(tǒng)就會自動切換遠近光燈。整個過程通過車聯(lián)網(wǎng)來完成，無需駕駛?cè)藛T進行任何人為操作，減輕駕駛員行車負擔(dān)，同時為夜間安全出行提供保障。

（3）車輛動態(tài)適應(yīng)紅綠燈信息。動態(tài)適應(yīng)紅綠燈信息是通過車外通信實現(xiàn)的。在紅綠燈路口安裝紅綠燈信號聯(lián)動裝置和無線信號發(fā)射裝置，當車行駛至距離紅綠燈指定距離時，車載信息服務(wù)系統(tǒng)接收紅綠燈變化狀態(tài)信息，從而調(diào)節(jié)行駛狀態(tài)，是減速等待下一個綠燈通過，還是勻速通過，或者是加速通過，加速通過情況下要給出安全通過的時速，保證安全通過紅綠燈路口。

（4）車輛追尾預(yù)警。駕駛員行車時，有時會注意力不集中，這時就會引發(fā)追尾等行車交通事故。如果與前方大型車輛發(fā)生追尾事故，后車傷害情況就會很嚴重。如果車輛中運用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在車輛行駛中，后車就會通過車載信息服務(wù)系統(tǒng)采集的信息，判斷前車的行駛狀態(tài)，從而駕駛員調(diào)節(jié)行車速度與行車狀態(tài)，從而避免追尾事故的發(fā)生。

4 結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，運用到智能交通系統(tǒng)中，對交通擁堵、汽車環(huán)保、交通事故等問題能夠有效的改善和規(guī)避。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與完善任重道遠，需要學(xué)者專家深入研究其在智能交通系統(tǒng)中的運用方向，共同攜手推動智能交通的發(fā)展。

參考文獻：

[1]曹新，楊濤，張旭東等.基于車聯(lián)網(wǎng)的智能交通管理及決策依據(jù)的研究[J].計算機應(yīng)用與軟件，2015（04）：83-86.

[2]郭柯江.基于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在智能交通數(shù)據(jù)安全的優(yōu)化研究[J].數(shù)字通信世界，2016（03）：81.

[3]張賓.車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究[J].工業(yè)b，2015（09）：185.endprint