車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究孫小紅

1、472013年第04期，第46卷通信技術(shù)Vol.46，No.042013總第256期CommunicationsTechnologyNo.256Totally車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究﹡孫小紅（天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300350）【摘要】【摘要】車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的衍生品，在未來(lái)智能交通中將發(fā)揮極其重要的作用，是人們未來(lái)生活中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。首先介紹了從物聯(lián)網(wǎng)到車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程，詮釋了車聯(lián)網(wǎng)的概念、分層的體系架構(gòu)以及構(gòu)

2、成要素，通過(guò)與現(xiàn)有的智能交通系統(tǒng)、車載信息終端以及車輛自組織網(wǎng)絡(luò)等幾種車輛控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，分析了車聯(lián)網(wǎng)獨(dú)有的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)所在，指出了車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，最后通過(guò)一個(gè)案例對(duì)車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行了展望?！娟P(guān)鍵詞】【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；車聯(lián)網(wǎng)；智能交通系統(tǒng)【中圖分類號(hào)】【中圖分類號(hào)】TP399【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】【文章編號(hào)】10020802(2013)04004704KeyTechnologyItsApplicationo

3、fIoVKeyTechnologyItsApplicationofIoVSUNXiaohong（TianjinCollegeofElectronicInfmationVocationalTechnologyTianjin300350China）【Abstract】【Abstract】AsaderivativeofIoT(theInterofThings)IoV(theInterofVehicle)wouldplayanextremely

4、imptantroleinfutureintelligenttransptationsystembecomeanindispensablepartinfuturesociety.ThearticledescribesfirstthedevelopmentprocessfromIoTtoIoVexplainstheconceptlayeredarchitecturecomponentsofIoVbasedoncomparisonofIoV

5、withseveralexistingvehiclecontrolsystemssuchasintelligenttransptationsystemvehicleinfmationterminalvehicularAdhocwkanalyzestheuniqueacteristicsadvantagesofIoVthenpointsoutthatthekeytechnologyfdevelopingIoVfinallywithanex

6、amplefecaststhefutureapplicationofIoV.【Keywds】【Keywds】IoT(InterofThings)IoV(theInterofVehicle)intelligenttransptationsystem0引言2005年11月的信息社會(huì)世界峰會(huì)(WSISWldSummitontheInfmationScoiety)上，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU，InternationalTelecommunicati

7、onUnion)在《ITU物聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》報(bào)告中首次引用了“物聯(lián)網(wǎng)”概念，使得物聯(lián)網(wǎng)被人們所熟悉，但是ITU發(fā)布的報(bào)告卻對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)沒(méi)有一個(gè)明確的定語(yǔ)。此后至2009年9月的物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)環(huán)境中歐研討會(huì)上，歐盟對(duì)物聯(lián)網(wǎng)給出如下的定義：物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標(biāo)識(shí)、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并與信息網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫整合。物聯(lián)網(wǎng)將與媒體互聯(lián)網(wǎng)、服

8、務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一道，構(gòu)成未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)。在中國(guó)，物聯(lián)網(wǎng)已被正式列為國(guó)家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。2009年8月，溫家寶總理在無(wú)錫視察期間，提出在無(wú)錫建立中國(guó)的傳感信息中心，由此標(biāo)志中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的正式啟動(dòng)[1]。從概念上來(lái)說(shuō)，中國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)和ITU或歐盟提到的范圍又有不同。中國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)(InterofThings)指的是將無(wú)處收稿日期收稿日期：20130118。﹡基金項(xiàng)目：﹡基金項(xiàng)目：中國(guó)電子教育學(xué)會(huì)2011年教學(xué)研究課題《電子信息工程技

9、術(shù)專業(yè)下一代網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)應(yīng)用方向規(guī)范研究》（Case201114）；天津市高等職業(yè)技術(shù)教育研究會(huì)2011年度課題《職業(yè)教育人才培養(yǎng)方案制定和經(jīng)濟(jì)規(guī)劃同步研究》（XI301）研究成果。作者簡(jiǎn)介：作者簡(jiǎn)介：孫小紅（1965），女，碩士，副教授，主要研究方向?yàn)橥ㄐ?、電子信息?93車聯(lián)網(wǎng)與其他車輛控制系統(tǒng)的比較車聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)同物聯(lián)網(wǎng)一樣，主要包括3個(gè)層次：感知層、傳輸層和應(yīng)用層，因此具有其它車輛控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。車聯(lián)網(wǎng)與目前在道路運(yùn)輸領(lǐng)

10、域廣泛使用的智能交通系統(tǒng)相比，可以實(shí)現(xiàn)更全面的感知、各種各樣的互聯(lián)以及智能化的信息處理和應(yīng)用集成，因此車聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)是智能交通系統(tǒng)發(fā)展的必然結(jié)果，是提供道路極限出行能力的必然選擇。由于是針對(duì)交通提供相應(yīng)的服務(wù)，車聯(lián)網(wǎng)不能完全脫離于智能交通系統(tǒng)，從國(guó)內(nèi)外開(kāi)展的一批高水平的研究及試驗(yàn)項(xiàng)目可以看出，車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與智能交通系統(tǒng)有著緊密的聯(lián)系。智能交通系統(tǒng)發(fā)展的歷史較早，主要對(duì)交通安全和效率問(wèn)題進(jìn)行大量研究并提出解決方案。隨著技術(shù)的不斷演進(jìn)，目前智

11、能交通系統(tǒng)正在大力發(fā)展智能車路協(xié)同系統(tǒng)，具有代表性的如esafety、Coopers、CVIS、PReVENT、SmartWay、VII、IntelliDrive等。其中，美國(guó)、歐洲和日本在實(shí)現(xiàn)城市車路協(xié)同智能交通方面處于領(lǐng)先地位。美國(guó)的IntelliDrive，作為VII（汽車與道路基礎(chǔ)設(shè)施的集成系統(tǒng)）的后續(xù)項(xiàng)目，旨在通過(guò)車載傳感器與車路或車車通信為主要信息獲取手段，為美國(guó)道路交通提供了較好的安全和效率，它通過(guò)開(kāi)發(fā)和集成各種車載和路側(cè)

12、設(shè)備以及通信技術(shù)，使得駕駛者在駕駛中能夠做出更好和更安全的決策。車路協(xié)助系統(tǒng)(CVIS，CooperativeVehicleInfrastructureSystem)研發(fā)計(jì)劃是歐盟所支持的大型ITS研究與發(fā)展項(xiàng)目，該項(xiàng)目的主要目的是設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和測(cè)試為了實(shí)現(xiàn)車輛之間通信以及車輛與附近的路邊基礎(chǔ)設(shè)施之間通信所需的技術(shù)，旨在建立集硬件和軟件于一體的綜合交流平臺(tái)，從而提高旅客和貨物的移動(dòng)性以及道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)的效率。日本于2006年啟動(dòng)的下一代

13、道路服務(wù)系統(tǒng)，包括車載信息系統(tǒng)和路側(cè)集成系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)，該項(xiàng)目名稱為“智能道路計(jì)劃(Smartway)”。Smartway發(fā)展重點(diǎn)是整合日本各項(xiàng)ITS的功能，包括先進(jìn)的VICS(VehicleInfmationCommunicationSystem)、ETC、DSRC、AHS（AutomatedHighwaySystem，自動(dòng)公路系統(tǒng)），并建立車載單元的共同平臺(tái)。從上述項(xiàng)目的描述中可以看出，智能交通系統(tǒng)向車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，正

14、在試圖通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)的信息技術(shù)，建立人、車、路高度一體化的協(xié)作系統(tǒng)，從而在廣域范圍、整個(gè)時(shí)段為所有車輛實(shí)現(xiàn)綜合的交通控制。車載信息服務(wù)（Telematics，TelecommunicationInfmatics）即安裝在車上的資訊平臺(tái)，該平臺(tái)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)提供多樣化的信息服務(wù)，其功能是給用戶提供導(dǎo)航、路況、天氣、聯(lián)網(wǎng)資訊以及多媒體娛樂(lè)為主，主要考慮在用戶體驗(yàn)角度基于現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和車載應(yīng)用為汽車提供信息服務(wù)。廣義上講，車聯(lián)網(wǎng)包含車載信息服務(wù)，

15、Telematics作為車聯(lián)網(wǎng)的一種應(yīng)用為用戶提供車載信息服務(wù)，但是沒(méi)有提供實(shí)時(shí)性更強(qiáng)的安全服務(wù)，以避免交通事故發(fā)生。而車聯(lián)網(wǎng)由智能感知，智能信息傳遞，智能信息處理構(gòu)成，能夠?qū)崟r(shí)感知車輛以及車輛周圍的信息，為安全駕駛提供幫助，與此同時(shí)，車輛之間的互聯(lián)能夠構(gòu)成車輛與車輛，車輛與路邊單元的協(xié)同系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上為用戶提供安全和非安全的應(yīng)用?？偟膩?lái)說(shuō)，車聯(lián)網(wǎng)作為車輛間的物聯(lián)網(wǎng)，而車載信息服務(wù)屬于車聯(lián)網(wǎng)的一種應(yīng)用形式。車輛自組織網(wǎng)絡(luò)（VA）是近幾

16、年研究地非常熱的一個(gè)領(lǐng)域，很多研究者希望借助車輛自組織網(wǎng)絡(luò)提高行駛安全。不同于車聯(lián)網(wǎng)，車輛自組織網(wǎng)絡(luò)指裝有射頻單元的車輛通過(guò)自主方式組建的一種網(wǎng)絡(luò)，它只是車聯(lián)網(wǎng)中的一個(gè)有機(jī)組成部分，描述了車輛之間、車輛和路邊單元之間的組網(wǎng)方式，以及相應(yīng)的信道分配和轉(zhuǎn)發(fā)方式。車聯(lián)網(wǎng)除了車輛與車輛、車輛與路邊單元之間的連接之外，還包括路邊單元和交通控制中心之間的連接、車載單元與車內(nèi)設(shè)備的連接，以及車、路與Inter的連接。因此，從協(xié)議來(lái)看車聯(lián)網(wǎng)的通信方式既

17、包括802.11p、WiFi、Zigbee，也包括3G、LTE，還包括WSN（無(wú)線傳感網(wǎng)）。從層次來(lái)看車聯(lián)網(wǎng)的通信方式既包括車內(nèi)通信、也包括車車、車路、路路通信，還包括車、路與后備網(wǎng)絡(luò)的通信。從組網(wǎng)方式來(lái)看車聯(lián)網(wǎng)既包括像車輛自組織網(wǎng)絡(luò)這樣的分布式組網(wǎng)，也包括將交通信息中心作為服務(wù)器的集中式組網(wǎng)。因此，車聯(lián)網(wǎng)包括了不同組網(wǎng)方式、不同形態(tài)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，最終通過(guò)Inter將所有的網(wǎng)絡(luò)匯集在一起。4車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程中，有一些關(guān)鍵的

18、技術(shù)需要解決，包括異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的融合、全面的感知、智能化信息處理、與電動(dòng)汽車的整合。（1）異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的融合車聯(lián)網(wǎng)將有多種不同的無(wú)線通信技術(shù)并存，包括WLAN(如IEEE802.11abgnp協(xié)議)、WIMAX(IEEE802.16ae)、超寬帶通信UWB(IEEE802.15.3a)、2G3G蜂窩通信、LTE以及衛(wèi)星通信等網(wǎng)絡(luò)。不同的網(wǎng)絡(luò)有不同的通信方式和特點(diǎn)，適用于不同的場(chǎng)景。為了達(dá)到信息共享的目的，車載網(wǎng)中的很多信息需要在不同的網(wǎng)