車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在軍事交通領(lǐng)域的應(yīng)用探索

摘 要：車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的重要應(yīng)用。車輛網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，可有效解決傳統(tǒng)車隊(duì)運(yùn)輸中通信、指揮控制、安全管理等方面的瓶頸限制，有效提高運(yùn)輸效率。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；軍事交通；通信；安全

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和高速無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用，為有效解決交通事故頻發(fā)、交通擁堵、環(huán)境污染嚴(yán)重等方面的問(wèn)題，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通領(lǐng)域的重要應(yīng)用得到了長(zhǎng)足發(fā)展。同樣，在5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)營(yíng)、無(wú)線傳感技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)日益成熟的條件下，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在對(duì)運(yùn)輸效率有更高要求的軍事交通領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。

一、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展基本情況

車聯(lián)網(wǎng)（Internet of Vehicles）的概念引申自物聯(lián)網(wǎng)，是以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，在車輛與車輛、車輛與路、行人及互聯(lián)網(wǎng)之間進(jìn)行無(wú)線通信和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能交通管理控制、車輛智能化控制和智能動(dòng)態(tài)信息服務(wù)的一體化網(wǎng)絡(luò)，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域的延伸。車聯(lián)網(wǎng)通過(guò)各種信息終端、傳感設(shè)備和無(wú)線通信設(shè)備在車內(nèi)組成局域網(wǎng)，在車與車之間組成車際網(wǎng)，與無(wú)線通信基站、衛(wèi)星等通信設(shè)備連接實(shí)現(xiàn)人、車、路、云之間的數(shù)據(jù)聯(lián)通，通過(guò)中心處理器的分析處理和信息分發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)智能交通、智能駕駛等功能。

當(dāng)今車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展主要通過(guò)傳感器技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)、海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)整合技術(shù)相輔相成配合實(shí)現(xiàn)。目前不同車企、通信公司和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，都開(kāi)始了車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的布局研究。美國(guó)的VHS、日本的VICS等系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能交通的管理和信息服務(wù)，瑞典的SCANIA的黑匣子系統(tǒng)，杭州鴻泉的車輛移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，濰柴動(dòng)力的共軌行系統(tǒng)等都是在一定范圍內(nèi)應(yīng)用的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，均有各自的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)前車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、整合還不夠完善。各個(gè)行業(yè)打破技術(shù)壁壘，建立開(kāi)放的、通用的智能車載終端系統(tǒng)平臺(tái)則是打造車聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，需要進(jìn)一步的深入研究。

二、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在軍事交通領(lǐng)域應(yīng)用研究

由于我國(guó)國(guó)土面積廣闊，機(jī)場(chǎng)和鐵路的建設(shè)成本較高，公路運(yùn)輸是以陸軍為主的國(guó)防力量輸送的主要途徑。尤其是在國(guó)防信息化建設(shè)的大背景下，公路運(yùn)輸作為部隊(duì)機(jī)動(dòng)的重要方式，由于安全方面的考慮和通信效率的限制，車隊(duì)機(jī)動(dòng)速度較慢，車隊(duì)長(zhǎng)度受限，運(yùn)輸效率較低等問(wèn)題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)需求的。而車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)道路信息和車輛技術(shù)信息進(jìn)行整合，通過(guò)云計(jì)算分析計(jì)算路況、進(jìn)行大規(guī)模車輛路徑規(guī)劃、進(jìn)行基于大規(guī)模數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的車輛性能評(píng)估，這對(duì)于提高軍車車隊(duì)運(yùn)輸效率具有重要應(yīng)用價(jià)值。

（一）車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于車隊(duì)安全機(jī)動(dòng)

軍用車隊(duì)通常都是長(zhǎng)距離運(yùn)輸，時(shí)間長(zhǎng)、任務(wù)重，在長(zhǎng)距離行駛過(guò)程中駕駛員容易產(chǎn)生心理疲勞和生理疲勞，行駛過(guò)程車間距過(guò)小容易發(fā)生交通事故，間距過(guò)大容易出現(xiàn)車隊(duì)被其他車輛反復(fù)插隊(duì)、超越等問(wèn)題，造成行車安全隱患。但是隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，車隊(duì)行進(jìn)的安全問(wèn)題是可以通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行彌補(bǔ)的。汽車主動(dòng)安全技術(shù)作為車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，已有很多相對(duì)成熟的技術(shù)投入市場(chǎng)應(yīng)用。比如在車身各部位安裝防撞雷達(dá)、多普勒雷達(dá)、紅外雷達(dá)、盲點(diǎn)探測(cè)器等設(shè)施，實(shí)時(shí)采集周邊人員、車輛和路況信息，在超車、倒車、換道、大霧、雨天等易發(fā)生危險(xiǎn)的情況下及時(shí)以聲、光形式向駕駛員提供警示信息，防止發(fā)生事故；在車輛內(nèi)部安裝ABS、ASR、EBD、和ESP系統(tǒng)確保車輛在緊急制動(dòng)的情況下車輪不被抱死、打滑和防止轉(zhuǎn)彎時(shí)車輛失控、校正行駛方向，安裝ACC巡航系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與前方車輛距離并適時(shí)報(bào)警，防止發(fā)生追尾問(wèn)題。車載局域網(wǎng)（VAN）還可以采集各個(gè)傳感器及車輛控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街笓]中心，便于指揮員實(shí)時(shí)掌握車隊(duì)行駛動(dòng)態(tài)。在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，安裝各種主動(dòng)防御設(shè)備，可以有效實(shí)施安全預(yù)警，幫助駕駛員提高車輛在緊急情況下的反應(yīng)時(shí)間，確保軍車行車安全。

由于部隊(duì)裝備的車輛大多為批量裝備，車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)具有很高的統(tǒng)計(jì)分析價(jià)值，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支撐下，VAN在不同路況、速度、環(huán)境條件下采集到的車輛性能數(shù)據(jù)可以通過(guò)專業(yè)的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進(jìn)行分析，這種大范圍的整體數(shù)據(jù)采集比極個(gè)別的抽樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有更高的應(yīng)用價(jià)值，海量數(shù)據(jù)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和對(duì)比分析，就可以為車輛在高原、高寒、荒漠、叢林等全地形條件下的性能改進(jìn)提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

（二）車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于車隊(duì)高速公路快速機(jī)動(dòng)

軍車車隊(duì)行進(jìn)要按照固定序列行進(jìn)，不能隨意停車、超車、變速。根據(jù)有關(guān)研究分析，車隊(duì)跟馳具有制約性、傳遞性和延遲性三個(gè)特征，同時(shí)駕駛員對(duì)前車加速和減速行為作出的反應(yīng)是非對(duì)稱的。這樣行駛途中頭車車速的每一次變化都需要逐個(gè)傳導(dǎo)到尾車，容易導(dǎo)致車隊(duì)像彈簧伸縮式運(yùn)動(dòng)，車隊(duì)內(nèi)部車速忽快忽慢，增加了安全隱患，限制了行軍速度。該研究在車速介于60-120千米/小時(shí)的情況下根據(jù)理論公式計(jì)算出的車間距數(shù)值（單位：米）位于車速數(shù)值的53%-60%之間，而實(shí)際在高速公路行軍過(guò)程中出于安全考慮，車間距通常保持在車速數(shù)值的1.2-2倍，車速也大多控制在90千米/小時(shí)以下。同時(shí)因通信設(shè)備限制，車隊(duì)長(zhǎng)度也不能過(guò)長(zhǎng)，這在很大程度上限制了車隊(duì)規(guī)模和行進(jìn)效率。

在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，可以依托車載自組網(wǎng)（VANET）中的“車與車通信（V2V）”建立車隊(duì)內(nèi)部局域網(wǎng)，每個(gè)車輛都被虛擬成移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，采用RFID傳感設(shè)備、微波、紅外、專用短程通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前后車輛信息感知和信息傳遞的功能，實(shí)現(xiàn)通信指令同步下達(dá)，解決傳統(tǒng)通信設(shè)備指令傳遞延遲、傳輸受距離及地形限制和各車回復(fù)指揮員指令等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)車速車距實(shí)時(shí)上傳到指揮車，指令下達(dá)后各車同步確認(rèn)，指揮車動(dòng)態(tài)顯示車隊(duì)行駛狀況，車輛運(yùn)行故障自動(dòng)報(bào)警，實(shí)時(shí)掌握控制車隊(duì)運(yùn)行情況。未來(lái)在5G技術(shù)的支持下，可以實(shí)現(xiàn)視頻實(shí)時(shí)傳輸，在自動(dòng)駕駛技術(shù)成熟的條件下可以實(shí)現(xiàn)車隊(duì)同步加減速和定速巡航等功能，保持車隊(duì)在高速公路上實(shí)現(xiàn)等速等間距快速行進(jìn)，縮小車距，增加車隊(duì)規(guī)模，提高車隊(duì)運(yùn)行速度和效率。

（三）車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于高山叢林等特殊路況

在荒漠戈壁、高山叢林等地區(qū)，因?yàn)橥ㄐ诺目煽啃詫?duì)車隊(duì)指揮控制具有重要的作用。尤其在叢林高山地區(qū)，因?yàn)樯搅终趽醯仍?，車輛依靠傳統(tǒng)的超短波電臺(tái)和對(duì)講機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的長(zhǎng)距離通信，且通信帶寬受限，只能進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)傳輸；利用民用通信設(shè)備，部分山區(qū)因人口稀少，信號(hào)也不能有效覆蓋。這種情況下，利用車聯(lián)網(wǎng)D2D（Device to Device）通信不需要基站設(shè)備的中繼特性，在車隊(duì)中建立智能、多跳、移動(dòng)、對(duì)等的去中心化自治網(wǎng)絡(luò)通信鏈路，選擇部分車輛作為中繼節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)自動(dòng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)功能，并可采用多頻自組網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)優(yōu)化算法自動(dòng)評(píng)估信號(hào)傳輸質(zhì)量，選擇更優(yōu)質(zhì)的通道進(jìn)行下一跳的數(shù)據(jù)傳輸，在實(shí)現(xiàn)較大傳輸帶寬的同時(shí)解決單頻自組網(wǎng)多跳信號(hào)衰減的問(wèn)題。對(duì)指控中心的聯(lián)系可以通過(guò)車隊(duì)中專用的動(dòng)中通裝備利用衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)，解決無(wú)基站覆蓋地域通信傳輸問(wèn)題。車載設(shè)備使用車載電源供電，可以避免傳統(tǒng)通信電臺(tái)電量有限需要反復(fù)充電的問(wèn)題。車聯(lián)網(wǎng)作為局域網(wǎng)，通過(guò)設(shè)置網(wǎng)關(guān)、密碼等措施可以有效提高通信的安全性，最終實(shí)現(xiàn)特殊環(huán)境中確保安全條件下車隊(duì)通信保障質(zhì)量和效率的有效提升。

三、結(jié)語(yǔ)

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究取得了很大進(jìn)展，但是目前仍然缺乏統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，車載自組網(wǎng)、全球微波接入網(wǎng)、超寬帶通信和蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)、4G、5G通信網(wǎng)這些不同結(jié)構(gòu)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫融合，各種無(wú)線傳感設(shè)備在不同平臺(tái)上的兼容性，輔助駕駛系統(tǒng)的安全性，海量數(shù)據(jù)高速傳輸，高速運(yùn)動(dòng)中的通信和精準(zhǔn)定位等方面都需要進(jìn)一步的探索和實(shí)驗(yàn)。而針對(duì)軍事交通路領(lǐng)域的特殊性，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中我們還要側(cè)重于安全保密、高速通信鏈路和軍用指揮控制自動(dòng)化系統(tǒng)融合等方面的研究，讓車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為軍隊(duì)信息化建設(shè)助力。

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作者簡(jiǎn)介：孟慶翔（1983- ），男，碩士，助理工程師，研究方向：分布式計(jì)算、無(wú)線自組網(wǎng)。