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车联网技术初探
时间:2018-05-10   作者:管理员   点击:156 次
摘要: 车联网是现代化城市减少交通拥堵和绿色出行的重要手段。随着物联网技术在中国的蓬勃发展,作为物联网的具体应用,车联网获 取车辆运行参数和道路等交通基础设施使用状况,感知实时道路交通路况,提供丰富的智能交通综合服务。本文的目的是对现有的车联网技术进行一个总结,以期 为 进一步研究指明方向。本文首先分析了车联网相关概念以及系统分类情况,介绍了车联网目前面临的诸多挑战,总结了车联网的各项关键技术的研究现状,最后 对现 有的车联网原型系统进行总结。
     1 前言
     2010 年 中国汽车销售总量超越美国,成为全球第一,中国汽车电子市场也随之进入快速发展期。但汽车保有量增长速度大大高于道路等交通基础设施建设速度,给道路 交 通带来了极大压力。交通堵塞、交通事故、环境污染正在困扰着北京、上海这样的超大规模城市。如何通过信息技术,使得汽车具备电子智能能力,对车辆和交 通状 况进行有效的监控,以缓解交通拥堵,为用户提供安全、舒适的驾驶环境,已成为交通行业研究的热点。
     物联网( The Internet of Things,IoT) 概念的提出,加快了社会的信息化和网络化进程。车联网( Internet of Vehicles) 作 为物联网的典型应用,利用车载电子传感装置,通过网络完成信息交换,使车与路、车与车、车与人之间的信息互联互通,对车辆和交通状况进行有效的智能 监 控。车联网明确了车、路、城市与人的互联互通,促进了汽车、交通和信息技术产业向更加现代化、网络化和智能化的方向发展。
     区别于传统的智能交通系统( Intelligent TransportSystem,ITS) ,车联网更注重车与车、车与人之间的交互通信,通过提取更多车辆行驶参数和系统数据来保障车辆行驶安全、规避道路拥塞、提高出行舒适度。可以说车联网的出 现重新定义车辆交通运行方式。应用车联网技术,城市交通将得到极大改善,为用户提供更加智能、安全的驾驶环境。
     车联网技 术可以弥补传统交通技术和智能交通系统的很多不足,正吸引着越来越多研究者和工业界的关注,不过该领域研究尚处于起步阶段,很多问题都没有得到解 决,尤 其是如何适应车辆行驶参数的安全采集、大规模车辆通信参与的场景。本文试图对目前车联网技术的研究现状做一个较为全面的总结,包括该领域的相关概念 和分 类、面临的挑战、关键技术、已有的原型系统等方面,从而为进一步研究提供参考。
     2 车联网相关概念和分类
     车联网概念是物联网面向行业应用的概念实现。物联网是在互联网基础上,利用射频识别( Radio Frequency Identification,RFID) 、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的网络体系,实现任何物体的自动识别和信息的互联与共享。物联网不刻意强调物体的类型,更多的是强调物 理世界信息的获取和交换,以实现当前互联网未触及的物与物信息
     交换领域。车联网是物联网概念的着陆点,将这个具体的物理世界限定到车、路、人和城市上。车联网利用装载在车辆上电子标签RFID 获取车辆的行驶属性和系统运行状态信息,通过GPS 等全球定位技术获取车辆行驶位置等参数,通过3G 等无线传输技术实现信息传输和共享,通过RFID 和传感器获取道路、桥梁等交通基础设施的使用状况,最后通过互联网信息平台,实现对车辆运行监控以及提供各种交通综合服务。
     从技术角度区分,车联网技术主要有电子标签技术( RFID 等) 、位置定位技术( GPS 等) 、无线传输技术( 3G 等无线通信技术) 、数字广播技术( CMMB等) 、网络服务平台技术( 如Web 服务、数据融合处理技术、地图匹配技术等) 。
     从 系统交互角度,主要有车与车通信系统、车与人通信系统、车与路通信系统、车与综合信息平台通信系统、路与综合信息平台通信系统。车与车通信系统强调物与物 之间的端到端通信。这种端到端的通信使得任何一个车辆既可以成为服务器,也可以作为通信终端。车与路通信系统使得车辆能够提前获取道路基础设施的运营状 况,如某条道路是否在维修,某个桥洞是否积水过多等信息,以方便车辆的顺畅通行。车与综合信息平台通信系统是汇集车辆行驶状态等信息,提供路况、车辆监控 等综合统计性信息以及出行提醒、安全行驶等个性化信息的综合性平台。路与综合信息平台通信系统目的是维护道路基础设施的运营状况,以及时更换老化和运营状 况不佳设备。
     从应用角度区分,车联网技术可以分为监控应用系统、行车安全系统、动态路况信息系统、交通事件保障系统等。监控应用系统主要用于政府部门或者车辆管理部门 的运营监控和决策支持,主要分为两类系统: 道 路基础设施安全情况监控以及车辆行驶状况监控。道路基础设施安全情况的监控主要是通过定时获取道路、桥梁上安装的监控设备传回的检测信息,查看该基础 设 施的破坏程度、应用状况等,为交通基础设施的维护提供重要参考。车辆行驶状况监控主要是监控车辆的行驶路线、行驶参数,如油耗,车况等信息,为城市车 流量 分布提供可视化,为拥堵缓解提供辅助决策。行车安全系统主要指车辆行驶过程安全监测以及分析车辆行驶行为后的安全建议。在车辆行驶过程中,通过车联 网信息 的交互,可以获取前方道路状况,规避安全交通事故等。如在雾天高速公路上前方发生事故之后的主动规避等。另外通过上传和分析车辆的油耗、行驶状态 等参数, 在服务器端进行车辆信息挖掘,主动提供一些车辆行驶安全建议,如是否需要去保养,是否需要更换某零部件。动态路况信息系统主要利用行驶车辆的运 行速度和 GPS 定位技术,获取道路行驶状况信息,实现路况动态信息的发布。交通事件保障系统主要利用车辆事故检测和报告机制,为事故的检测、规避、疏导等提供辅助支持。
     总之,车联网以车、路、道路基础设施为基本节点和信息源,通过无线通信技术实现信息交互,从而实现“车-人-路-城市”的和谐统一。伴随着物联网技术的发 展,以及智能交通和智慧城市的发展,应用车联网技术的概念车( 通用EN-V 电动联网概念车) 、系统原型已蓬勃开展。
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