淺析車聯(lián)網(wǎng)技術(shù).doc

淺析車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)1引言2010年 ,通用汽車在上海世博會(huì)期間，在“直達(dá)2030”可持續(xù)交通系統(tǒng)論壇的第二場(chǎng)論壇“車聯(lián)網(wǎng)-網(wǎng)聯(lián)城市智能交通”中首次提出了車聯(lián)網(wǎng)的概念，其所暢想的未來(lái)美好城市交通愿景“零排放、零油耗、零堵塞、零事故、且駕乘充滿時(shí)尚和樂(lè)趣”令人心馳神往。談及車輛網(wǎng)的由來(lái)，首先要介紹一下物聯(lián)網(wǎng)。國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）給物聯(lián)網(wǎng)的定義是：物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品（thing to thing，T2T）,人到物品（human to thing，H2T），人到人（human to human，H2H）之間的互聯(lián)。其中，“H2T”和“H2H”中的H（human）指的是通過(guò)通用裝置而非個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的人。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)，可以構(gòu)建無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)沒(méi)有空間界限的物品的互通。由此可見(jiàn)，車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在交通領(lǐng)域的著陸點(diǎn)，將物聯(lián)網(wǎng)具體指向車、路與人。目前，車聯(lián)網(wǎng)已被國(guó)家列入“十二五”期間物聯(lián)網(wǎng)面向智能交通領(lǐng)域的重點(diǎn)應(yīng)用示范工程項(xiàng)目，并在汽車廠商的積極推動(dòng)下，在物聯(lián)網(wǎng)以及智能交通的直接牽引下，在移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的大力拉動(dòng)下，車聯(lián)網(wǎng)在轉(zhuǎn)瞬之間成了熱點(diǎn)。2 車聯(lián)網(wǎng)概念及相關(guān)技術(shù)車聯(lián)網(wǎng)是指車與車、車與路、車與人、車與傳感設(shè)備等交互，實(shí)現(xiàn)車輛與公眾網(wǎng)絡(luò)通信的動(dòng)態(tài)移動(dòng)通信系統(tǒng)。它可以通過(guò)車與車、車與人、車與路互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)信息共享，收集車輛、道路和環(huán)境的信息，并在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對(duì)多源采集的信息進(jìn)行加工、計(jì)算、共享和安全發(fā)布，根據(jù)不同的功能需求對(duì)車輛進(jìn)行有效的引導(dǎo)與監(jiān)管，以及提供專業(yè)的多媒體與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)1。其主要技術(shù)有：1） 智能交通（Intelligent Transport System，簡(jiǎn)稱ITS）。ITS系統(tǒng)將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。2） 射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification ，簡(jiǎn)稱RFID）。RFID是通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。基本的RFID系統(tǒng)由標(biāo)簽(Tag)、閱讀器(Reader)、天線(Antenna)組成。3） 第三代移動(dòng)通訊技術(shù)（3rd-generation，簡(jiǎn)稱3G）：是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時(shí)傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kbps以上。目前3G存在四種標(biāo)準(zhǔn)：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。目前國(guó)內(nèi)支持國(guó)際電聯(lián)確定三個(gè)無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)，分別是中國(guó)電信的CDMA2000，中國(guó)聯(lián)通的WCDMA，中國(guó)移動(dòng)的TD-SCDMA，GSM設(shè)備采用的是時(shí)分多址，而CDMA使用碼分?jǐn)U頻技術(shù)，先進(jìn)功率和話音激活至少可提供大于3倍GSM網(wǎng)絡(luò)容量，業(yè)界將CDMA技術(shù)作為3G的主流技術(shù)，國(guó)際電聯(lián)確定三個(gè)無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)，分別是美國(guó)CDMA2000，歐洲WCDMA，中國(guó)TD-SCDMA。4） 全球定位系統(tǒng)技術(shù)（Global Positioning System，簡(jiǎn)稱GPS）。GPS起始于1958年美國(guó)軍方的一個(gè)項(xiàng)目，1964年投入使用。20世紀(jì)70年代，美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS 。主要目的是為陸?？杖箢I(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，經(jīng)過(guò)20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994年，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。5） Telematics是遠(yuǎn)距離通信的電信（Telecommunications）與信息科學(xué)（Informatics）的合成詞，按字面可定義為通過(guò)內(nèi)置在汽車、航空、船舶、火車等運(yùn)輸工具上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、無(wú)線通信技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航裝置、交換文字、語(yǔ)音等信息的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而提供信息的服務(wù)系統(tǒng)。也就是說(shuō)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)給行車中的人們提供駕駛、生活所必需的各種信息。6） 云計(jì)算技術(shù)（cloud computing）。云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說(shuō)法。過(guò)去在圖中往往用云來(lái)表示電信網(wǎng)，后來(lái)也用來(lái)表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。狹義云計(jì)算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源；廣義云計(jì)算指服務(wù)的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可是其他服務(wù)。它意味著計(jì)算能力也可作為一種商品通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通。7） 微型智能和傳感器技術(shù)。車聯(lián)網(wǎng)所需的智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化傳感器，需要與IC工藝、MEMS工藝緊密結(jié)合，充分利用IC的低功耗芯片設(shè)計(jì)、各種形式的封裝、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)以及大片集成工藝等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合及應(yīng)用。需要傳感器制造企業(yè)和集成電路制造廠商通力合作，從芯片設(shè)計(jì)到制備工藝，從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)到工業(yè)應(yīng)用，探索出新的組織結(jié)構(gòu)與模式。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)在集成化、網(wǎng)絡(luò)化以及MEMS工藝技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)程上比較緩慢，新型方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)較為分散凌亂，有待于進(jìn)一步規(guī)范與完善。車聯(lián)網(wǎng)傳感器不僅需要滿足微型化、低成本、低價(jià)格、低功耗以及可靈活編程等基本條件，同時(shí)，還要在穩(wěn)定性、可靠性、高精度、靈敏度、抗干擾能力等性能指標(biāo)上，達(dá)到更高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求。8） 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，簡(jiǎn)稱WSN）。WSN是大量的靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)感知對(duì)象的監(jiān)測(cè)信息，并報(bào)告給用戶。9） 數(shù)據(jù)挖掘(Data Mining)。數(shù)據(jù)挖掘是通過(guò)分析每個(gè)數(shù)據(jù)，從大量數(shù)據(jù)中尋找其規(guī)律的技術(shù)，主要有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、規(guī)律尋找和規(guī)律表示3個(gè)步驟。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是從相關(guān)的數(shù)據(jù)源中選取所需的數(shù)據(jù)并整合成用于數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)集；規(guī)律尋找是用某種方法將數(shù)據(jù)集所含的規(guī)律找出來(lái)；規(guī)律表示是盡可能以用戶可理解的方式（如可視化）將找出的規(guī)律表示出來(lái)。10） 智能圖像視頻分析系統(tǒng)。智能圖像視頻分析系統(tǒng)是一種涉及圖像處理、模式識(shí)別、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域的智能視頻分析產(chǎn)品。它能夠?qū)σ曨l區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的警戒區(qū)警戒線闖入、物品遺留或丟失、逆行、人群密度異常等異常情況進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)出告警信息。該系統(tǒng)能夠?qū)σ曨l區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別出目標(biāo)類型并跟蹤，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記并畫出目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)同一場(chǎng)景里多個(gè)目標(biāo)，可以根據(jù)防范目標(biāo)的特點(diǎn)進(jìn)行靈活設(shè)置；它能夠適應(yīng)不同的環(huán)境變化，包括光照、四季、晝夜、晴雨等，并能夠很好地抗攝像頭抖動(dòng)。11） 車聯(lián)網(wǎng)安全體系。該體系包括在車聯(lián)網(wǎng)物體信息化之后的安全度、傳輸器安全度、傳輸技術(shù)安全以及服務(wù)端安全。安全是保障車輛網(wǎng)系統(tǒng)能夠快速推廣的前提。3 車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)2車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層等三個(gè)層次。1） 感知層負(fù)責(zé)信息采集與發(fā)布，信息的采集主要利用汽車配備的車載信息系統(tǒng)通過(guò)CAN總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采集車內(nèi)各電控單元與車內(nèi)各傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這些信息能夠?qū)嵤┓磻?yīng)車輛行駛狀態(tài)、車輛位置、車輛安全與車輛識(shí)別；信息的發(fā)布是指來(lái)自路側(cè)設(shè)備或數(shù)據(jù)中心的交通信息在車載信息系統(tǒng)上的發(fā)布，包括路況、事故、天氣等信息。2） 網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)DSRC（dedicated short range communications，專用短程通信）、3G/4G、Wi-Fi、GPS、WIMAX、以太網(wǎng)等現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信的技術(shù)與有段，實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)信息的可靠傳輸。3） 應(yīng)用層可分為兩個(gè)子層，下子層是應(yīng)用程序?qū)?，主要功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，車輛網(wǎng)的各種具體的服務(wù)也在這一子層進(jìn)行定義與實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在一般認(rèn)為采用中間件技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛網(wǎng)的各種服務(wù)是較好的選擇；上子層是人機(jī)交互界面，定