車載物聯(lián)網(wǎng)技術探討

黃紹金

泉州理工職業(yè)學院 福建省泉州市 362000

1 車載物聯(lián)網(wǎng)的概述

車載物聯(lián)網(wǎng)作為當下一種新興的信息技術，對于提升交通領域各個體系的運行安全和運行效率有著至關重要的影響和作用，同時車載物聯(lián)網(wǎng)還能夠將車輛信息與信息網(wǎng)絡平臺進行連接，使行使的車輛信息能反映在網(wǎng)絡體系中[1]。除此之外，車載物聯(lián)網(wǎng)還能夠通過現(xiàn)代信息技術使處于行駛狀態(tài)的車輛利用無線通訊建立有關網(wǎng)絡，或使過路車輛與道路基站兩者間建立無線通訊網(wǎng)絡，利用無線網(wǎng)絡的多跳轉發(fā)通訊功能，車載物聯(lián)網(wǎng)能夠讓位于信號覆蓋范圍之外的多個移動車輛間建立通訊鏈接。從未來發(fā)展的長遠趨勢來分析，車載物聯(lián)網(wǎng)將是實現(xiàn)交通體系向智能化方向發(fā)展的重要構成因素。

現(xiàn)階段，交通體系的智能化功能主要體現(xiàn)在對基礎交通設施的部署，如在道路地面上安裝的電磁感應器、在城市重要交通要道的分叉路口安裝的交通攝像頭以及在高速收費站配備的射頻標簽讀取器。通常而言，獲取和發(fā)布交通信息主要通過以下方式和過程得以實現(xiàn)：首先利用地面?zhèn)鞲衅鞯臋z測功能獲取路面行駛車輛的車流密度和車流速度信息，其次，將傳感器獲取的相關數(shù)據(jù)信息傳發(fā)至交通中心，然后交通中心對搜集的數(shù)據(jù)信息加以分析、處理，并借助蜂窩網(wǎng)絡將分析報告發(fā)送至客戶手機。通過這種方式向用戶傳播與其位置相關的交通信息不但費用昂貴，而且傳播效率也很低下，可能某些信息就出現(xiàn)在用戶的身邊。

車載物聯(lián)網(wǎng)具有近距離通信的功能，在交通領域能夠對傳統(tǒng)智能通信模式進行優(yōu)化，利用更直接的方式進行交通信息的收集、傳播及應用等。從根本上來講，車載物聯(lián)網(wǎng)好似是一個龐大的無線傳感器網(wǎng)絡體系，在這個網(wǎng)絡體系中每輛車都相當于一個傳感器節(jié)點，通常情況下，汽車都配有亮度傳感器、攝像頭等相關設施。將來，汽車上還可能配備使用于幾百萬個Wi-Fi熱點和蜂窩搭的全球數(shù)據(jù)庫，其定位服務功能可通過設備對信號范圍的查找精準的鎖定你的方位，同時，汽車的自動化、智能化功能會更加完善，實現(xiàn)無人駕駛的夢想也會變成現(xiàn)實。一個龐大的無線傳感器網(wǎng)絡能夠在更大區(qū)間內完成計算機體系對世界的感知與掌控，從而達到利用較少基礎設施就能就能在較大區(qū)間內實現(xiàn)信息共享的目的。

2 車載物聯(lián)網(wǎng)在各個領域的應用

當前，車載物聯(lián)網(wǎng)已在多個領域得到了廣泛應用，并獲得了很大的應用成效，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的創(chuàng)新與發(fā)展，在未來有望成為推動各大行業(yè)發(fā)展的主要動力，并為人們的生活工作帶來更加的便捷，現(xiàn)階段，車載物聯(lián)網(wǎng)的具體應用主要體現(xiàn)為四個方面：

2.1 效率應用

效率應用主要體現(xiàn)為車輛擁堵檢測、公路收費、公路交通管理、路徑規(guī)劃等方面[2]，通常而言，這種形式的應用能在一定程度上改善公眾及個人的出行狀況，對于提升人們出行效率大有幫助。

2.2 安全應用

安全應用重點體現(xiàn)為網(wǎng)上車輛診斷、碰撞預警、道路濕滑度檢測等應用，一般而言，這種形式的應用體現(xiàn)了車載物聯(lián)網(wǎng)在實際安全應用過程中的價值，因為它可以通過近距離通信功能為司機及時、準確的提出預警，使司機能在預警提示下及時采取應對措施，盡可能避免安全事故的發(fā)生。

2.3 商業(yè)應用

商業(yè)應用主要體現(xiàn)為在位置服務的前提下為商家?guī)砀嗟纳虡I(yè)機會，目前這中形式的應用已成為服務行業(yè)各商家展現(xiàn)自身位置優(yōu)勢，提高市場競爭力，搶占更多市場份額的新式的競爭手段。如，利用車載物聯(lián)網(wǎng)為客戶提供最近的酒店、賓館、加油站，以及商場促銷信息等，如此一來，不但使商家獲得了更多的客戶資源，同時也讓消費者享受到了更便捷、更實惠的生活服務。

2.4 信息娛樂應用

信息娛樂應用重點體現(xiàn)為以位置服務為前提的社交網(wǎng)絡、拼車、餐廳評論等服務以及視頻音樂共享服務等應用。當前，在人們現(xiàn)實的消費服務中，信息娛樂應用已成汽車銷售領域吸引消費者關注的亮點服務。如，起亞UVO與福特SYNC是對信息娛樂應用比較成功的兩大汽車廠商，特別是福特的車載信息娛樂體系便是汽車領域做得較為成功的典型案例，當?shù)氐钠嚵闶凵虒ΩＬ氐能囕d信息娛樂體系表現(xiàn)出了很大的興趣。車載物聯(lián)網(wǎng)進一步優(yōu)化了服務商與零售商的產(chǎn)品促銷信息傳播途徑，同時也會加大各商家在市場環(huán)境中的競爭激烈程度。車載物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必然使信息娛樂的網(wǎng)絡化成為大勢所趨。自二十世紀八十年代開始，在汽車制造領域針對網(wǎng)絡技術的探究與實際應用已被提上日程，迄今為止已逐漸推出了包括ABUS、VAN等在內的多種網(wǎng)絡設計標準，最初，汽車廠商只是將自行研發(fā)的車用網(wǎng)絡配備于高檔汽車內。而到九十年代初期，車用網(wǎng)絡已發(fā)展的較為成熟，自車身控制部件到動力控制部件的設計都囊括于車用網(wǎng)絡的研發(fā)和設計環(huán)節(jié)中，在汽車領域的未來發(fā)展中，車用網(wǎng)絡會有更大的發(fā)展機會和發(fā)展空間。

3 車載物聯(lián)網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)

車載物聯(lián)網(wǎng)在給人們生活帶來便捷，推動各行業(yè)快速發(fā)展同時，也帶來了諸多的挑戰(zhàn)，使人們不得不從嶄新的層面和視角來分析和解決問題。總體而言，來自車載物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)主要分為三個層面，即鏈路層面、應用層面以及網(wǎng)絡層面。

3.1 鏈路層面亟待解決的問題

鏈路層的挑戰(zhàn)重點是如何能讓自身應對特殊的車輛行駛環(huán)境，使其性能得到最大程度的體現(xiàn)。鏈路層主要包含三個設計目標，即可靠性、響應能力以及可拓展性。第一，鏈路層需要具備對汽車移動性和信道條件迅速響應的能力，此外，其自身的可拓展性以及可靠性在安全應用方面發(fā)揮著至關重要的作用。在速度要求越來越高的車載環(huán)境內，傳統(tǒng)的無線接入點、訪問與地址解析超時的技術設計已無法滿足使用者的需求，其最直接的問題就是啟動延時且運行可靠性下降。事實上，可拓展性與可靠性對車載物聯(lián)網(wǎng)鏈路層來講是相輔相成的，穩(wěn)定的可靠廣播技術也是鏈路層研究的重要一環(huán)。由于終端使用者對車輛的安全性提出了新的要求，所以，重復廣播、聯(lián)合傳遞、自適應發(fā)射等可靠廣播技術在行車安全系統(tǒng)的應用空間越來越廣泛。

3.2 網(wǎng)絡層面亟待解決的問題

車載網(wǎng)絡急需構建一套新的路由模式以滿足越來越快信息傳播需求。隨著無線自組織網(wǎng)絡的應用與發(fā)展，車載網(wǎng)絡在自適應能力和傳播速度上有了選擇的空間，如MDDV路由協(xié)議就是利用數(shù)字地圖和GPS技術將高速移動的車輛中的各種數(shù)據(jù)包轉發(fā)出去[3]。然而，這種傳輸模式依然是以數(shù)據(jù)包為基本傳輸單位，并且在轉發(fā)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)包是一成不變的，顯然這種分組轉發(fā)形式的路由模式與終端使用者高速的信息轉播需求是不相適應的。第一，這種路由協(xié)議的信息是產(chǎn)生節(jié)點和傳遞節(jié)點并不明確，造成了部分應用轉發(fā)路由的數(shù)據(jù)源于目的地的不清晰。第二，信息在傳輸中會出現(xiàn)失真。在交通擁堵路段，任何車輛都可以發(fā)送并傳輸擁堵報告，而附近向擁堵地前行的車輛都會既是擁堵報告發(fā)送者又是接收到者，對終端用戶來講他們弄不清擁堵報告的來源的去向。雖然通過一些新技術改進能夠緩解這個問題，但是人們對基于觸發(fā)、融合、傳輸與糾正為核心的數(shù)據(jù)信息傳輸路由模式充滿期待。

3.3 應用層面的亟待解決的問題

車載物聯(lián)網(wǎng)的應用的核心在于如何快速有效的發(fā)現(xiàn)、記載、更新車載網(wǎng)絡的全部有用信息，而在這當中命名和尋址是難點。自物聯(lián)網(wǎng)概念提出以來，研究者們一直在探尋如何快速建立索引后將現(xiàn)實物流網(wǎng)絡的實時信息加以記載與傳播。筆者認為，尋址是車載物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與現(xiàn)實環(huán)境應用的契合點，命名和尋址會對路由模式提出更高的要求。物聯(lián)網(wǎng)的搭建是基于高速移動車輛的，它需要將車輛的移動情況與位置實時反映到數(shù)字地圖或地址列表上，例如在車輛位置監(jiān)控中，終端使用者迫切需要特定區(qū)域的全部車輛位置信息，這一需求可以說是車載物聯(lián)網(wǎng)體系的最關鍵的需求之一。現(xiàn)階段，人們可以利用ARP或者RARP協(xié)議技術協(xié)助解決這個問題。車載物聯(lián)網(wǎng)的應用亟待解決的另一關鍵問題是分布式數(shù)據(jù)的管理，分布式數(shù)據(jù)管理需要解決數(shù)據(jù)復制、緩存與刪除等所有相關聯(lián)的問題，而現(xiàn)在慣用的分布式數(shù)據(jù)管理是建立在基于同一網(wǎng)絡的多個分散開來的服務器上的，這一管理模式并不適合車載物聯(lián)網(wǎng)絡的運營與運作。實際應用環(huán)節(jié)，車載物聯(lián)網(wǎng)的每輛車都可以被視作為分布式數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)的一個本地數(shù)據(jù)庫，這些車輛不定時、不間斷的進行著數(shù)據(jù)交互，子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的不斷更新與交換促使整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫不斷完成更新?？傊驹谲囕d網(wǎng)絡的全局來看，以最小的投入換取一個相對可靠的分布式數(shù)據(jù)庫是車載物聯(lián)網(wǎng)的應用研究的重要內容。

4 結語

綜合而言，互聯(lián)網(wǎng)技術的普及與應用改變了人們的生活模式，人們生活模式的變更有促使公眾群體的路權分配與維護交通出行安全，城市的物流效率與交通管理效率，車輛的定位服務信息等需求產(chǎn)生了新的變化，而此時車載物聯(lián)網(wǎng)最為一項新興事物應時而生。作為一個潛力巨大的嶄新領域，車載物聯(lián)網(wǎng)技術具有十分廣闊的發(fā)展空間。一方面，國家相關機構與工業(yè)應用權威部門已對物聯(lián)網(wǎng)技術標準進行磋商，相應的工業(yè)標準已呼之欲出；另一方面，車載物聯(lián)網(wǎng)的應用在不同區(qū)域和不同環(huán)境下又面臨諸多問題，這些問題有待進一步研究與解決。