魏如秋

摘要： 隨著車聯(lián)網技術的發(fā)展，我們的交通系統(tǒng)智能化程度將越來越高。但要達到快捷高效安全的目的，我們要解決身份識別、信息采集、數(shù)據融合、短距離無線通信、GPS導航、中間件開發(fā)、云計算、信息安全等關鍵技術，從而組成可靠有效的車聯(lián)網，提高行車效率、減少交通堵塞、降低時間和汽油的浪費、防止交通事故、增加開車安全性，保護環(huán)境，減少損失。在不久的將來，車聯(lián)網技術必將引起汽車產業(yè)的重大變革，提高智能交通的能力，進一步改善人們的生活水平。

Abstract： With the development of Internet of Vehicle technology， the intelligence of transportation system will be higher and higher. However， in order to achieve the goal of quickness， efficiency and security， we must solve the key technologies such as identification， information collection， data fusion， short-range wireless communications， GPS navigation， middleware development， cloud computing and information security to form a reliable and effective Internet of Vehicle， improve driving efficiency， reduce traffic congestion， reduce time and waste of gasoline， prevent traffic accidents， increase driving safety， protect the environment and reduce losses. In the near future， Internet of Vehicle technology will inevitably lead to major changes in the automobile industry， improve the capacity of intelligent transportation and further improve people's living standard.

關鍵詞： 車聯(lián)網；分析；研究

Key words： Internet of Vehicle；analysis；research

中圖分類號：U491.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）08-0182-03

1 車聯(lián)網產生背景

物聯(lián)網作為新興產業(yè)和科技創(chuàng)新的代表，已經成為經濟危機后期國際競爭的制高點，世界各國都在進行競爭。歸納起來，應用廣泛的物聯(lián)網主要在4個領域中的應用值得特別關注，分別是環(huán)境監(jiān)控、物流監(jiān)控、智能電網、智能交通。

作為物聯(lián)網的一個發(fā)展重點，智能交通首先可以減少交通堵塞、提高道路利用率，有效減少停車次數(shù)、開車時間，從而降低耗油量，節(jié)約車主的行車成本，減少污染，保護環(huán)境；其次，通過智能交通，實施智能監(jiān)管，大大提高行車安全，減少交通事故的發(fā)生，保護車主及行人的出行安全。

隨著時代的發(fā)展，智能交通系統(tǒng)逐漸受到重視和青睞，車聯(lián)網作為其重要基礎之一，正是在這種需求背景下應運而生的。

2 車聯(lián)網定義及目標

車聯(lián)網，是指由裝載在車輛上的電子標簽組成的無線網絡。其利用無線射頻等識別技術，在信息網絡平臺上實現(xiàn)對所有車輛相關信息的提取和有效利用，然后依據不同的功能需求，為所有車輛的運行狀態(tài)提供有效監(jiān)管和綜合服務。

與早期智能交通在高速公路系統(tǒng)中建設的收費系統(tǒng)成果不同，未來車聯(lián)網的發(fā)展目標更加全面，主要有以下幾條：

①所有車輛實施網絡統(tǒng)一管理，無論是本地車輛還是外地車輛，管理部門都可以在網絡上獲得所需信息；

②車輛年檢、違規(guī)處罰、失竊追蹤、排放控制、維護保養(yǎng)、事故鑒定得到快速高效公平公正處理，并且能節(jié)約成本；

③通過智能組網，及時了解道路交通狀況，及時反饋信息，智能調度，實施快速有效調度，預防和及時排除交通擁堵狀況；

④實時監(jiān)控行車情況，智能導航，預防交通事故，在事故發(fā)生后，智能報警和及時處理，保障人員安全，搜集事故證據，以利于事故責任鑒定。

3 車聯(lián)網總體結構

整個車聯(lián)網可以分為兩大部分：車與車（vehicle to vehicle）之間的網絡和車輛與設備（vehicle to facility）之間的網絡。如圖 1所示，是車聯(lián)網的結構示意圖。

利用多跳的形式將車與車之間進行通信，讓兩者之間實現(xiàn)自動互聯(lián)，如此車與車之間就會像人一樣能夠互相溝通，不僅能夠提高車輛運行安全，還能夠有效減緩交通壓力。除了上述車與車單獨組網實現(xiàn)局部通信外，車聯(lián)網還能夠利用加油站、路燈等，將其作為接入點的網關，把車和連接到加油站或路燈等固定或移動通信網絡上，提供更多的綜合性服務，包括車內辦公、娛樂等。衛(wèi)星通信系統(tǒng)能夠為車載自組網提供兩種服務，分別為全球定位服務（GPS）和數(shù)字多媒體服務（DMB）。

分析圖1可知，車聯(lián)網存在以下幾個特點：

①網絡結構快速變化。因為節(jié)點高速移動性，使得網絡拓撲結構變化快，路徑壽命十分短暫。有資料顯示，在平均速度為l00km/h的道路上，若節(jié)點的覆蓋半徑為250m，那么鏈路存在15s的概率僅為57%。

②通信干擾大。無線通信容易受到多種因素的影響，包括車輛類型、道路情況、路邊建筑、車輛相對速度等，使得其質量十分不穩(wěn)定。

③節(jié)點運動有規(guī)律。車輛的移動需要遵循一定的交通規(guī)則，只能沿著道路單/雙向移動，并且道路的形狀在一定時間內是固定不變的，所以車聯(lián)網中的移動節(jié)點的運動有規(guī)律可循。

4 車聯(lián)網關鍵技術

車聯(lián)網作為智能交通的基礎之一，是物聯(lián)網的一種特例，有物聯(lián)網的很多共性，其采用的技術也和物聯(lián)網十分相似，概括來說有以下幾點：

4.1 傳感器技術及信息融合

車聯(lián)網中的節(jié)點通過使用傳感器關鍵技術RFID，自動識別車輛、道路、建筑物等對象并獲取相關數(shù)據，然后經過短距離無線數(shù)據傳輸和信息融合，把信息整合，提取出與交通堵塞和行車安全有關的內容。傳感器關鍵技術RFID應用于車聯(lián)網的主要優(yōu)勢能夠將高速運行中的多個物體用技術識別出來，便捷的實現(xiàn)車聯(lián)網中各個車輛之間信息的相互傳輸。在車聯(lián)網中建議采取有源RFID 技術實現(xiàn)通信，因為該技術能夠提供更遠的讀寫距離，且能夠實現(xiàn)主動感知。與其他傳輸技術相比，有源RFID具有許多明顯優(yōu)勢，比如安全性好、防水防磁、使用壽命長、小巧輕便、數(shù)據存儲量大等。

4.2 開放智能終端系統(tǒng)平臺及語音識別技術

針對目前車載導航娛樂終端非開放、不智能的情況，車聯(lián)網要求開發(fā)開放的智能終端系統(tǒng)，能搭載android、iPhone、iPad等系統(tǒng)的產品。只有開放的系統(tǒng)平臺才能更好的為用戶服務，操作系統(tǒng)若為封閉式的，即使當前發(fā)展不錯，也難以實現(xiàn)長遠發(fā)展。

為了確保車主的安全，決定了車載終端不能采用傳統(tǒng)的鼠標、鍵盤等設備進行人機交流，因此，語音交互順理成章地成為最佳方式。成熟的語音技術可使車主通過語音對車聯(lián)網訴說需求及發(fā)號施令，同時利用耳朵接收車聯(lián)網發(fā)過來的服務，語音技術十分適用于車這個快速移動的物體。但成熟的語音識別技術對語料庫和運算能力的要求很高，換句話說車載語音技術的發(fā)展離不開網絡，可以說語音技術就是在網絡基礎上形成的，基于服務端的“云識別”技術是其形成關鍵。收集和計算大量的語音識別數(shù)據，然后利用網絡計算技術，構建基于移動互聯(lián)網環(huán)境下獨特的車音網語音平臺引擎，實現(xiàn)多種語言甚至方言的識別。

4.3 中間件技術

中間件是云計算的基礎，也是車聯(lián)網發(fā)展的核心技術。在物聯(lián)網中，需要重視物聯(lián)網RFID中間件的研發(fā)，它是實現(xiàn)RFID硬件設備與應用系統(tǒng)之間數(shù)據傳輸、過濾、數(shù)據格式轉換的重要程序，將RFID傳感器收集的數(shù)據信息，經過中間件提取、解密、過濾、轉換、輸入到車聯(lián)網的應用程序中，并通過應用系統(tǒng)反應到終端系統(tǒng)的應用界面上，實現(xiàn)人機互動。

車聯(lián)網中存在多種應用，多種應用的開發(fā)使得車聯(lián)網開發(fā)速度和難度成倍增加，而RFID中間件的出現(xiàn)為這種現(xiàn)狀提供了轉機，通過開發(fā)各中間件，比如交通信號控制中間件、車輛輔助駕駛中間件、緊急事件處理中間件、車輛路徑導航中間件等，每個中間件都依照車聯(lián)網應用服務的標準和要求開發(fā)，那么整個車聯(lián)網應用服務的開發(fā)將事半功倍。

4.4 云計算

在車聯(lián)網中云計算具有重要作用，其被廣泛應用在智能交通調度計算、大規(guī)模車輛路徑規(guī)劃建議、分析計算路況等方面。將云計算應用在車聯(lián)網產品中，不僅能夠大大提高業(yè)務處理效率，更高效的為行業(yè)用戶提供更加準確的服務，還能夠利用平臺廣泛的服務支持、最新的實時數(shù)據、強大的運算能力，為服務提供更加強大的支撐。比如傳統(tǒng)的導航幾乎都是基于本地的數(shù)據，就是說是基于一條靜態(tài)的道路，但事實上道路只有絕少情況下是處于靜態(tài)狀態(tài)下的，多數(shù)時間和情況都是處于動態(tài)的，基于云計算的“云導航”能夠實現(xiàn)對動態(tài)道路的導航，即“實時智能導航”。依據用戶需求，云平臺能夠參考實時的路況信息和突發(fā)事件對路線進行調整規(guī)劃，為用戶提供更加合理化的路線。與互聯(lián)網、移動互聯(lián)網一樣，車聯(lián)網也是通過服務整合實現(xiàn)服務創(chuàng)新、提供增值服務。車輛終端利用服務整理可以獲得更多的服務，比如位置服務與商家服務整合、遠程診斷與現(xiàn)場服務預約整合、呼叫中心服務與車險業(yè)務整合等。

4.5 協(xié)議研發(fā)

車聯(lián)網沒有采用傳統(tǒng)的TCP/IP參考模型，這就決定需要研發(fā)新的適用于車聯(lián)網的網絡協(xié)議棧。新協(xié)議的研發(fā)也應參考OSI網絡分層的思想，依據車聯(lián)網的體系結構逐層進行探討。新協(xié)議的研發(fā)應該引入當前的最新研究成果， 同時結合車聯(lián)網的實際特點，注重協(xié)議的運行效率。車聯(lián)網還需要接入Internet，這就需要研究協(xié)議轉換的問題，使得車聯(lián)網當中的數(shù)據與Internet當中的數(shù)據實現(xiàn)互通。當然，車聯(lián)網中的網絡協(xié)議也包括網絡控制、數(shù)據安全傳輸?shù)确矫娴膬热荨?/p>

4.6 安全技術

物聯(lián)網的優(yōu)勢已經得到了充分印證，但不可否認，其劣勢也同樣存在，物聯(lián)網的開放性、包容性和匿名性在為用戶帶來便利的同時，也隱藏著一定的安全隱患。未來物聯(lián)網應用系統(tǒng)研究的一個重要方面就是如何構建安全、可靠的物聯(lián)網應用系統(tǒng)，只有構建安全、可靠的物聯(lián)網應用系統(tǒng)才能讓其獲得長遠可持續(xù)發(fā)展。車聯(lián)網應該具有防御網絡攻擊、保護個人隱私、確保數(shù)據傳輸準確等方面的能力。

5 結束語

隨著車聯(lián)網技術的發(fā)展，我們的交通系統(tǒng)智能化程度將越來越高。但要達到快捷高效安全的目的，我們要解決身份識別、信息采集、數(shù)據融合、短距離無線通信、GPS導航、中間件開發(fā)、云計算、信息安全等關鍵技術，從而組成可靠有效的車聯(lián)網，提高行車效率、減少交通堵塞、降低時間和汽油的浪費、防止交通事故、增加開車安全性，保護環(huán)境，減少損失。在不久的將來，車聯(lián)網技術必將引起汽車產業(yè)的重大變革，提高智能交通的能力，進一步改善人們的生活水平。

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