車載傳感網(wǎng)要點(diǎn)

會(huì)計(jì)學(xué)1車載傳感網(wǎng)要點(diǎn)車載傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的定義車載傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用MAC技術(shù)路由技術(shù)

數(shù)據(jù)處理與融合技術(shù)

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)政策

車載傳感網(wǎng)的相關(guān)系統(tǒng)第1頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的定義交叉路口無線傳感器的布設(shè)場景車輛檢測節(jié)點(diǎn)車輛檢測節(jié)點(diǎn)車輛檢測節(jié)點(diǎn)車輛檢測節(jié)點(diǎn)交通信號(hào)燈控制器網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)第2頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的定義但是，隨著無線通信技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，無線傳感網(wǎng)絡(luò)在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用，不再局限于將無線傳感器節(jié)點(diǎn)靜態(tài)地部署在路面進(jìn)行交通信息采集；而是考慮將傳感器節(jié)點(diǎn)放置在具有移動(dòng)特性的車輛上，從而擴(kuò)大監(jiān)測的范圍，改善數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新速度。

為此，我們將“由安裝在移動(dòng)車輛上的無線傳感器節(jié)點(diǎn)自組織形成的網(wǎng)絡(luò)”稱為車輛傳感器網(wǎng)絡(luò)。第3頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的定義網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)終端節(jié)點(diǎn)車載移動(dòng)節(jié)點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)靜態(tài)部署的無線傳感器節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測局部區(qū)域路況路邊單元設(shè)備，緩存和匯聚終端節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)車載節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息移動(dòng)地采集和監(jiān)測城市較大區(qū)域的路況信息收集多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的信息，并通過專用網(wǎng)絡(luò)傳送至交管中心車載傳感網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)第4頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的定義車載傳感器節(jié)點(diǎn)可感知的數(shù)據(jù)信息包括:車輛內(nèi)的信息----

車輛運(yùn)行的內(nèi)在狀態(tài)、汽車的位置、速度，方向等；車輛外的信息---

主要是環(huán)境信息。包括溫度、濕度、大氣指數(shù)，以及行駛路途中的信息包括交通流量、路面狀況等。第5頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的定義當(dāng)然，在單個(gè)車輛內(nèi)，可根據(jù)應(yīng)用的需要集成多種傳感器設(shè)備，感知不同種類的環(huán)境數(shù)據(jù)。典型的感知設(shè)備包括：全球定位系統(tǒng)GPS接收終端，能夠?qū)崟r(shí)地獲取車輛所處的地理位置與行駛速度信息；加速傳感器能夠提供車輛瞬時(shí)的加速度信息；視頻攝像機(jī)能夠拍攝車輛附近的視頻畫面與圖像信息；環(huán)境傳感器能夠感知環(huán)境指標(biāo)信息，如溫濕度、一氧化碳含量等；其他的傳感器還有車輛內(nèi)狀態(tài)傳感器，提供發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、剩余油量等信息；佩戴在駕駛員身上的生物傳感器，能夠提供駕駛員生理狀態(tài)等信息。第6頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的定義第7頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的定義應(yīng)用接口無線通信發(fā)射與接收存儲(chǔ)設(shè)備感知窗體嵌入式處理器車輛供電系統(tǒng)給節(jié)點(diǎn)提供能量，維持車輛節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)作節(jié)點(diǎn)的核心，含有根據(jù)應(yīng)用需求編寫的各種算法節(jié)點(diǎn)通過總線與外設(shè)接口連接各種傳感器設(shè)備，感知信息實(shí)現(xiàn)車輛與其他車輛以及與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施的通信為車輛節(jié)點(diǎn)提供本地?cái)?shù)據(jù)的儲(chǔ)存和攜帶第8頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的定義車載傳感網(wǎng)絡(luò)的通信模式車載傳感網(wǎng)絡(luò)由移動(dòng)車輛節(jié)點(diǎn)與固定的路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施組成車載傳感網(wǎng)兩種通信模式：車輛間通信車路間通信第9頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)車輛傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之上，利用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究成果，同時(shí)卻又展示了自身的獨(dú)特性，使得僅靠無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有技術(shù)，無法完全解決車輛傳感器網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的新挑戰(zhàn)。同無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相比較，車輛傳感器網(wǎng)絡(luò)具有明顯的新的特征。第10頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)資源不受限網(wǎng)絡(luò)

車載傳感器節(jié)點(diǎn)一般采用嵌入式處理器，具有更強(qiáng)的計(jì)算能力，車載的存儲(chǔ)設(shè)備提供了較大的存儲(chǔ)能力。更重要的是，整個(gè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)有持續(xù)的電力供應(yīng)，而不像傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中那樣，節(jié)點(diǎn)僅僅靠電池的有限電力供電。自組織網(wǎng)絡(luò)

車載傳感網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的自組織傳感網(wǎng)絡(luò)，它由數(shù)百萬車輛作為車載傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，將成為有史以來最大規(guī)模的AdHoc網(wǎng)絡(luò)。車載傳感網(wǎng)絡(luò)不需要依賴現(xiàn)有的硬件基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的支持，可以滿足隨時(shí)隨地信息交互的需求。動(dòng)態(tài)變化網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)中高速運(yùn)動(dòng)，并可隨時(shí)加入或退出網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)間通過無線信道形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時(shí)都會(huì)發(fā)生變化，但其變化方式和速度是有規(guī)矩可循的。第11頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)被動(dòng)覆蓋網(wǎng)絡(luò)

車輛傳感器節(jié)點(diǎn)在車輛行駛過程中感知數(shù)據(jù)，采集得到的數(shù)據(jù)與行駛軌跡密切相關(guān)。而車輛的主用目的是交通，而不是感知數(shù)據(jù)，因而一般不會(huì)主動(dòng)改變車輛行駛路線來達(dá)到特定的數(shù)據(jù)感知目的。這也使得在車載傳感網(wǎng)絡(luò)中，如何讓解決網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問題變得更為復(fù)雜。群組節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)有規(guī)律

在車載傳感網(wǎng)絡(luò)中，車輛移動(dòng)較有規(guī)律，結(jié)合車速、街道形狀，可以預(yù)測路徑狀態(tài)。因此，不同的運(yùn)動(dòng)場景對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性有著較大的影響。第12頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)數(shù)量大的網(wǎng)絡(luò)

由于車載傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)資源是不受限的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都安裝有若干個(gè)傳感器，使得車載傳感網(wǎng)絡(luò)具有密集的信息感知和數(shù)據(jù)采樣的特點(diǎn)。故在具有上千個(gè)節(jié)點(diǎn)的車載傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)規(guī)模也是海量的。可以應(yīng)用全球定位系統(tǒng)、數(shù)字地圖等輔助設(shè)備

GPS能夠?yàn)楣?jié)點(diǎn)提供精確地定位信息和精準(zhǔn)的時(shí)鐘信息，有利于車輛獲取自身位置和進(jìn)行時(shí)鐘同步。GPS和電子地圖相結(jié)合，利用路徑規(guī)劃功能，將無線車載傳感器網(wǎng)絡(luò)策略的實(shí)現(xiàn)變得更為簡單。第13頁/共29頁確保行車安全越來越多的傳感器、更強(qiáng)大的演算中心及對(duì)剎車、引擎、安全氣囊等設(shè)備的控制，將形成更復(fù)雜的車載網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)中需要更實(shí)時(shí)的處理性能和數(shù)據(jù)傳送能力。這些智能性的輔助功能將讓駕駛?cè)烁p松和安心地開車，也有助于減少交通意外的發(fā)生或降低事件的嚴(yán)重性。車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用第14頁/共29頁車載傳感器網(wǎng)絡(luò)在行車安全中的應(yīng)用實(shí)例----協(xié)作式?jīng)_突避免如圖所示，在車道1上，緩慢行駛的車輛Ａ廣播beacon包表明它的存在；而后方車輛Ｂ

希望快速超車，那么緊隨其后同樣快速前進(jìn)的車輛Ｃ很容易突然撞到車輛Ａ。為了避免這種情況，車輛Ｂ可以通過車載傳感網(wǎng)將其超車信息廣播給周圍的車輛，以作為安全提示。而在車道２上，行駛中的車輛Ｄ遇到緊急情況突然剎車，車輛Ｅ可以觀測到該事件，可以及時(shí)采取安全措施，但是由于視覺障礙的影響，后方的其他車輛無法觀測到前方的突發(fā)事件，因此，很容易發(fā)生連環(huán)碰撞。為了保證行車安全，車輛Ｄ可以通過車載傳感網(wǎng)將緊急剎車信息廣播給危險(xiǎn)范圍內(nèi)的所有后方車輛用戶，有效地提示駕駛員做好安全防護(hù)。第15頁/共29頁城市環(huán)境監(jiān)測當(dāng)前，城市環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)日益受到政府及環(huán)境部門的重視，如何保證人們生活在健康、低污染的環(huán)境中是各級(jí)政府的首要任務(wù)．特別地，車輛減排與尾氣監(jiān)測更是關(guān)系到了廣大駕駛員的身心健康。在車輛尾氣監(jiān)測應(yīng)用中，可在車輛上部署相應(yīng)的有害氣體濃度監(jiān)測設(shè)備，從而在車輛行駛過程中可對(duì)所經(jīng)過路段的氣體濃度進(jìn)行采樣。一旦發(fā)現(xiàn)高濃度路段或超標(biāo)尾氣捧放車輛，便可發(fā)出警告信息通知相應(yīng)監(jiān)管部門。車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用第16頁/共29頁公共安全及場景重建

回想駭人聽聞的9.11及倫敦地鐵爆炸案等恐怖事件，時(shí)至今日，警方仍難以從各種資料中發(fā)現(xiàn)恐怖分子在實(shí)施恐怖襲擊前的各種行動(dòng)跡象。以倫敦地鐵爆炸案來說，警方雖然可獲得來自于倫敦地鐵站攝像頭的數(shù)據(jù)，但有限的時(shí)間和資料仍難以使警方找到恐怖分子行動(dòng)的完整軌跡。警方也相信，在城市車輛上部署更多的移動(dòng)攝像設(shè)備，其對(duì)犯罪調(diào)查及事后場景重建有著極其重要的意義。如果將城市車輛上部署大量攝像設(shè)備，它們以既定的頻率對(duì)道路及周邊進(jìn)行拍照，由此可形成一個(gè)車載的城市安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)緊急事件例如恐怖襲擊發(fā)生后，便可利用存儲(chǔ)在車輛上的大量圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行事件調(diào)查及軌跡跟蹤，比如抽取恐怖襲擊事件發(fā)生點(diǎn)周圍的圖像數(shù)據(jù)以篩選嫌疑車輛等。有了嫌疑車輛的車牌標(biāo)識(shí)，則必能對(duì)快速抓捕恐怖分子提供有力的幫助。車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用第17頁/共29頁車載傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的定義車載傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用MAC技術(shù)路由技術(shù)

數(shù)據(jù)處理與融合技術(shù)

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)政策

車載傳感網(wǎng)的相關(guān)系統(tǒng)第18頁/共29頁車載傳感網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐技術(shù)，具有重要的應(yīng)用前景《十二五規(guī)劃》提出：研發(fā)和示范以物聯(lián)網(wǎng)及云計(jì)算為代表的新興產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展軌道交通裝備，智能交通作為其中的典型應(yīng)用勢(shì)必得到有力的推動(dòng)。交通信息服務(wù)與車載路徑導(dǎo)航系統(tǒng)是現(xiàn)階段我國ITS發(fā)展的重點(diǎn)之一，其關(guān)鍵技術(shù)為交通信息采集與處理技術(shù)、交通信息發(fā)布技術(shù)。車載傳感網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)政策第19頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)系統(tǒng)CarTelCarTel是一個(gè)分布式的、移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程信息處理的系統(tǒng)?；诖讼到y(tǒng)建立的應(yīng)用能夠收集、處理、傳遞、分析來自傳感器的數(shù)據(jù)。在CarTel中的節(jié)點(diǎn)里,是一個(gè)嵌入式的計(jì)算機(jī),其連接著各種傳感器,并能夠處理收集的數(shù)據(jù),然后傳遞數(shù)據(jù)到互聯(lián)網(wǎng)中。CarTel系統(tǒng)中包括了用于收集來自于車輛上的傳感器信息數(shù)據(jù)的軟件和硬件部分、基于移動(dòng)車輛上的WiFi方式的網(wǎng)絡(luò)傳輸(Cabernet)、間歇連通性的查詢數(shù)據(jù)庫(ICEDB)、用于基于位置服務(wù)的私有信息保護(hù)協(xié)議(VPriv)、智能交通擁塞緩解(包括延時(shí)預(yù)測模型和車流輔助的路由)、路況監(jiān)測。第20頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)系統(tǒng)

MarylandTrafficViewTrafficView是e-Road項(xiàng)目的一部分,定義了一種框架用于傳播和收集關(guān)于路段上車輛的信息。有了這種系統(tǒng),就能夠提供給駕駛員各路段車流量信息,為用戶提供最優(yōu)的行駛路徑,并在一些特定環(huán)境下幫助駕駛員行駛,例如霧天。第21頁/共29頁車載傳感網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)系統(tǒng)ITS美國交通部于1996年成立了ITS標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃,以鼓勵(lì)智能交通技術(shù)在國家交通運(yùn)輸系統(tǒng)里的廣泛使用。ITS標(biāo)準(zhǔn)是國家智能交通體系框架中的一部分,它定義了系統(tǒng)中各部件之間的連接和交互。因?yàn)镮TS標(biāo)準(zhǔn)是基于開放的、非專有的技術(shù),它們的使用可以促進(jìn)智能交通系統(tǒng)的部署,并方便國家和地方人員進(jìn)行開發(fā)和部署區(qū)域綜合運(yùn)輸系統(tǒng)。第22頁/共29頁車載傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展車載傳感網(wǎng)絡(luò)概述

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的定義車載傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用MAC技術(shù)路由技術(shù)

數(shù)據(jù)處理與融合技術(shù)

車載傳感網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)政策

車載傳感網(wǎng)的相關(guān)系統(tǒng)第23頁/共29頁

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及MANET中，已有多種不同的媒體訪問控制(MAC)協(xié)議，如SMAC等。而車輛傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性對(duì)MAC協(xié)議提出了新的要求。在車輛傳感器網(wǎng)絡(luò)中，MAC的設(shè)計(jì)可以分為兩大類：一類的設(shè)計(jì)場景是車輛與路側(cè)的無線通信，另一類是車輛與車輛間的無線通信。車載傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

MAC技術(shù)第24頁/共29頁根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸模式的不同，路由協(xié)議可以分成單播、多播和廣播等三大類。在單播路由中，一個(gè)數(shù)據(jù)包只發(fā)送到一個(gè)目的地；在多播路由中，數(shù)據(jù)包發(fā)送給多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)；而在廣播路由中，數(shù)據(jù)包發(fā)送給所有的節(jié)點(diǎn)。不同的路由類型，適用于不同的應(yīng)用場景。比如，在緊急事件廣播中，需要把緊急的消息發(fā)送給所有節(jié)點(diǎn)，這時(shí)廣播路由就非常有效。由于車輛節(jié)點(diǎn)的高速移動(dòng)性以及車輛網(wǎng)絡(luò)的不連通性，決定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與MANET的路由協(xié)議不適用于車輛傳感器網(wǎng)絡(luò)。延遲容忍網(wǎng)絡(luò)(DTN)是處理不連通網(wǎng)絡(luò)的一種有效方法，因而車輛傳感器網(wǎng)絡(luò)可以借鑒其中的一些關(guān)鍵技術(shù)。它的核心思想是存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)策略，即在沒有下一跳可以轉(zhuǎn)發(fā)的情況下，暫時(shí)把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來，隨節(jié)點(diǎn)移動(dòng)。在轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)會(huì)出現(xiàn)的時(shí)候，再把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳節(jié)點(diǎn)。車載傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

路由技術(shù)第25頁/共29頁物理層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層束層物理層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層Internet體系結(jié)構(gòu)DNT體系結(jié)構(gòu)束層特定區(qū)域的底層協(xié)議特定區(qū)域的底層協(xié)議特定區(qū)域的底層協(xié)議特定區(qū)域的底層協(xié)議應(yīng)用層應(yīng)用層應(yīng)用層應(yīng)用層束層結(jié)構(gòu)第26頁/共29頁傳感網(wǎng)中數(shù)據(jù)處理與融合技術(shù)主要是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)按時(shí)序獲得的若干傳感器的觀測信息在一定的準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析、綜合以完成