車聯網的發展與挑戰

胡欣宇+張潔

摘 要：文章通過介紹車聯網的基本概念，討論了當前國內外車聯網的發展現狀以及擁有的車聯網產品，結合當下面臨的交通問題現狀說明了車聯網發展的必要性以及車聯網的應用，最后重點分析了車聯網發展面臨的用戶認知度、技術、安全、創新等方面一系列有待解決的問題。

關鍵詞：車聯網；現狀；前景；挑戰

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）02-00-04

0 引 言

隨著我國經濟的快速增長和城市化進程加快，汽車越來越頻繁的出現在我們的日常生活中，尤其在人們的日常出行中扮演著至關重要的角色，無論是自己使用的私家車還是公眾使用的公交車、出租車、巴士，都離我們越來越近。但在發展的同時相應的問題也隨之出現：城市人口和車輛不斷增加，交通面臨著越來越艱巨的任務，城市交通擁堵、交通安全和環境污染問題日益嚴重。在這樣的大背景下車聯網應運而生。

2015年，我國車聯網市場的發展非常迅猛，據統計，2013年車聯網滲透率為6%，而2015年達到了9.3%[1]，但在車聯網發展過程中還有很多問題尚未解決。文中旨在對現今國內外發展現狀進行分析的基礎上，指出目前車聯網發展過程中遇到的一些問題與阻礙。

1 車聯網的基本概念

根據中國物聯網校企聯盟的定義，車聯網（Internet of Vehicles）是由車輛位置、速度和路線等信息構成的巨大交互網絡。通過GPS、RFID、傳感器、攝像頭圖像處理等裝置，車輛可以完成自身環境和狀態信息的采集；通過互聯網技術，所有車輛可以將自身的各種信息傳輸匯聚到中央處理器；通過計算機技術，這些車輛的信息可以被分析和處理，從而計算出不同車輛的最佳路線，并及時匯報路況、安排信號燈周期。

簡言之，車聯網是以車、路以及道路的基本設施為節點組成網絡，用以實現車與車，車與人，車與路的信息交換[2]，利用先進的技術包括網絡技術、傳感器技術、控制技術、計算技術、智能技術等，實現安全防護、智能駕駛、車輛售后服務、位置服務，最終達到提高交通效率、提升道路通行能力、降低交通事故的目的。車聯網的基本架構如圖1所示，車聯網應用示意圖如圖2所示。

2 國內外車聯網的發展現狀

2010年10月28日，中國國際物聯網（傳感網）博覽會暨中國物聯網大會在無錫開幕，車聯網一詞被提起。2013年8月27日，中國汽車工程學會成立了“車聯網產業技術創新戰略聯盟”，該聯盟包括15家整車場在內的30家單位。成員涵蓋了移動通信運營商、汽車制造商、軟件服務提供商、硬件設備制造商及有關科研院所。

2015年1月9日，在美國拉斯維加斯結束的國際消費電子展（CES）上，奔馳發布了無人駕駛的概念車。這款概念車可以向前后車輛傳遞“慢行”、“停止”等信息，可以和人進行交互，識別行人，當行人想要過馬路時，可以向車輛揮手示意，此時不僅汽車可以自動停下，甚至可以用激光投射技術在街道上投射出一條臨時的人行橫道。

2015年8月，谷歌申請了一項關于路面坑洞追蹤的專利。該技術借助目前較為普及的車載GPS導航系統及其它一些配套的傳感器實現，谷歌公司通過GPS系統和傳感器采集數據，將其整合后放在一個固定的數據庫當中，這樣司機就可以通過這套數據庫來選擇路段，以繞過一些不好的路段以防止意外發生。

2016年3月16日，樂視舉行了“前所未見”樂視車聯網戰略發布會，發布會上展示了樂視車聯研發的樂視行車記錄儀，除了在外觀上進行了美化創新之外，在功能上也改變了傳統行車記錄儀單一的錄像功能。它在方向盤上安裝了一個快鍵抓拍按鈕，通過快鍵可以及時抓拍到行駛過程中遇到的一些有意思的場景或者一些不文明行為，通過WiFi連接手機后，可以在手機上隨時查看行車記錄儀視頻。除此之外，在發布會上還發布了一款名為“樂視輕車機”的產品，該產品由樂鍵、樂車盒以及樂視輕車機App三部分組成，可以很好地實現人車交互功能，解決了一些行車過程中存在的問題。

2016年4月10日，2016中國車聯網應用產業大會在杭州濱江舉行，本次以“車聯網應用與發展”為主題，旨在深入探討車聯網產業化技術應用如何提升社會總體效益，關注車聯網產業大生態圈的共建、共享、共創、共贏。值得一提的是在展覽現場展示的搭載有“那狗N2”的模擬智能汽車，當駕駛員偏離車道以及前方出現障礙車輛時會發出警告，同時該系統還具有車輛碰撞后自動聯系救援、疲勞駕駛預警、行人識別、車輛遠程監控、尋車、一鍵拍錄等功能。

2016年4月16日，國內首個長距離行駛無人駕駛汽車順利抵達終點。從重慶到北京行程總長2 000公里，為期4天的測試完滿結束。在測試過程中，長城無人駕駛汽車可以實現多次超車變道、減速、掉頭等動作，完成高速公路、隧道等道路場景的變換。最高時速可達120公里。

汽車制造商豐田將增強現實（AR）技術運用到車載系統中。如AR擋風玻璃，在汽車前方搭載一塊增強現實的抬頭顯示器，顯示器通過反射原理將儀表盤數據和汽車當下的速度、轉向角度顯示在擋風玻璃上，同時豐田還利用兩個攝像頭來獲取其他更多信息，可用前置攝像頭確定車道，用內置攝像頭跟蹤駕駛員的視野，汽車速度越快駕駛人員看到的視野也會更加寬廣，以此來顯示當前的實時路況，防止汽車行駛偏離車道發生危險。

保時捷加入蘋果智能車載系統Carplay，推出AppleWatch應用，在AppStore中可以下載一款名為“Porsche Car Connect”的應用，最新版本已經兼容App Watch，通過這款軟件，車主可以隨時查看愛車的平均速度、行駛時間、油耗等數據。車門、天窗的閉鎖情況也可以很方便的查看，甚至進行遠程控制。

3 車聯網的應用前景

3.1 智能化的生活感受

車載社交網絡是目前車聯網發展的一個重要方向。車輛搭載娛樂信息顯示屏使車主可以很好的與汽車進行互動。屏幕可以顯示GPS導航路線，進行影音播放，顯示車輛安全監測數據等。網絡的應用使車輛連接到網絡后可以獲取實時新聞、實時交通、天氣報告[3]。將駕駛員從緊張、疲勞、乏味中解救出來[4]，使駕駛過程變得充實有意義。

將手機與車輛相連，通過一款App可以遠程控制車鎖，調整車內空調。當車主忘記上鎖時會進行智能提示，因此車主再也不會因忘記鎖門而煩惱。手機移動互聯車聯網的基本架構如圖3所示。

3.2 道路安全的重要保障

因道路交通事故而引發的死亡人數居高不下，近年來我國每年死于交通事故的人數均超過10萬人[5]。通過如此龐大的數目可知，傳統的汽車出行不足以保障我們的安全，車聯網的一個重要應用是碰撞回避，防撞技術大致可服務于碰撞警告和駕駛援助[6]。通過附近車輛檢測、道路檢測和車輛緊急制動手段，消除由于人為錯誤（分心、注意力不集中、高速行駛等）造成的事故，大量減少碰撞的可能性，可以使安全事故率減少20%左右，交通事故死亡人數下降30%～70%，大大降低了車禍發生的概率。當有意外車禍發生時，可以通過特定按鈕及時發出求救信號，利用全球衛星定位技術查找到車輛的確切位置，給救援工作節省時間，還能將車主的財產損失降到最低，同時將事故信息發送給周圍車輛，方便周圍車輛及時做出避讓措施，防止更大范圍的事故發生[7，8]。

3.3 防止交通堵塞

交通監控和管理必不可少，最大限度地提高道路通行能力，避免交通擁堵尤為重要。據調查顯示，北京高峰擁堵延時指數為2.06，平均車速為22.61公里/小時。即在高峰期要花2倍時間才可以到達目的地。現今，擁堵已經不再是一線城市的“專利”，二三線城市的交通擁堵也屢見不鮮。在交叉路口車輛的通行率很低，車聯網可以通過智能調節紅綠燈來緩和這一現狀，使司機在交叉路口盡可能順暢行駛，提高車輛的吞吐量并減少旅行時間。除此之外，還可以根據當前的路況、天氣狀況與以往采集到的道路車流量情況來預計未來一段時間內的道路擁堵情況，選擇一條最便捷、省時的行走道路，優化司機的行駛路線，避免所有車輛聚集在一處造成擁堵[9]。智能交通應用的基本框架如圖4所示。

3.4 節能減排，促進可持續發展

中國是石油消耗大國，石油消耗中有40%用于交通運輸業。如今車輛日益增多，汽車尾氣排放造成的環境污染也日益嚴重，通過車聯網，利用車輛與路邊基礎設施之間采集到的信息來建議車主及時響應，同時對車輛進行一系列輔助控制，減少不必要的操作。據調查，對當前交通缺乏預期和低效的減速導致的燃油浪費占22%，而合理的駕駛將使汽車的油耗降低15%。

3.5 輔助交通管理

輔助交通管理主要是服務于交通部門的智能化管理，實現逃逸車輛、超速駕駛、酒后駕駛車輛的實時追蹤，遠程指揮、調度車輛，路橋電子不停車收費等。

4 車聯網面臨的挑戰

4.1 無人駕駛汽車技術不被用戶接受

密歇根大學交通運輸研究所對無人自動駕駛汽車的態度進行了一項調查，調查結果顯示，普通的消費者更傾向于自己掌控汽車而非計算機，在505位調查對象中，大部分喜歡有人駕駛汽車，并且不太相信自動駕駛技術，同時也對自動駕駛技術表示擔憂。其中有43.8%的受訪者表示對無人駕駛技術并不信任，40.6%的受訪者表示部分信任，只有大概15.6%的受訪者完全接受并相信無人駕駛技術。

對乘坐無人駕駛汽車的感受調查結果顯示，有35.6%的受訪者表示“非常擔心”，53.5%的受訪者表示“有些擔心”，只有10.9%的受訪者表示“完全不會擔心”，此外，有96.2%的受訪者表示希望可以自己去掌控汽車的油門、剎車和方向盤等一些關鍵操作。

4.2 技術上沒有統一標準

互聯網的節點是PC機，操作系統有Windows、Mac OS、Linux，移動終端的節點是智能手機，操作系統是Android、iOS，各個節點可以互相連通，交換數據。

車聯網的網絡與移動互聯網相同，但缺少業界的統一標準，各個廠商使用的處理器不同，操作系統不同，傳感器不同，導致車輛之間無法很好地通信。且軟硬件沒有一致的標準，廠商各自為戰，最終導致的后果是難以通用，一款軟件或者設備只能適用于一種車型。

作為一個產業鏈，應該在各種汽車上形成統一，不論是寶馬、奧迪、勞斯萊斯還是長城、大眾、比亞迪都應該使用一套標準，接受的指令也都大致相似。

唯有標準化才可以做大做強。沒有標準化最多算作局域網，無法形成真正意義上的互聯網[10]。

4.3 技術瓶頸難以攻破

要開發一套完整、高效的車載系統，技術難度非常大，其復雜程度遠超于手機系統的開發。就交互方式而言，雖然現在已經有很多高配汽車安裝了智能車載系統，但更多的用戶在車內仍然選擇使用手機，他們一致的反饋是車載系統難用，而手機操作方便、好用。手機的操作看似簡單卻耗時，僅發一個微信表情就需要4步：找到聯系人-點擊表情按鈕-選擇表情-點擊發送。而在車載系統中，并沒有時間允許司機進行如此冗長的操作步驟，根據上海統計局的統計數據顯示，2014年上海由于酒駕導致的致死事故占酒駕事故的2.6%，而同期由于開車使用手機造成的致死事故比例高達29.6%，因此車載系統首先需要進行一系列單手操作的改進，使駕駛員單手就可以完成一系列動作，且操作步驟不能太過繁瑣。單單這一方面就有很高的技術要求。

車載系統的硬件裝置與手機也大不相同。車載系統選擇硬件設備時需要考慮更多的因素。高低溫的耐受能力、啟動時間、抗震能力、信號接收能力等，車載系統還需要和汽車本身相匹配，接入CAN總線、電源等，必須作為汽車整體的一部分。

除此之外，車聯網強大的信息處理能力必不可少。以智能交通為例，首先要解決車輛、人、道路基礎設施等方面的信息采集問題，之后要對數據進行分析，車聯網與智能交通云計算平臺是信息化的關鍵，基于車聯網云計算的智能交通體系架構框如圖5所示。在云框架下進行車輛信息的收集、處理、發布交換、分析、利用，為交通參與者提供多樣性的服務[11]，在不同時間段內相同路段的路況不盡相同，加上車輛行駛速度快，如果不能及時對采集到的數據進行分析處理，就可能造成錯誤的預計[12]，難以達到預期的車輛監管與疏導效果。

4.4 安全問題難以保障

當汽車接入網絡之后，問題隨之而來。美國的兩位網絡安全專家做了一項關于“黑入”切諾吉普車的實驗，這兩位網絡安全專家通過筆記本電腦在家中就能控制吉普車的雨刮器、行駛速度、內置空調和電臺等一些設備，甚至還可以將車開進溝里。

黑客一旦將帶有病毒的軟件或程序植入車中，那么我們的安全似乎就更難以保障，黑客可以竊取車主的通話信息，可以了解車主每天的行車路線，偷走車主的愛車，遠程控制汽車，甚至造成慘烈車禍。遙控鑰匙、藍牙連接、衛星電臺、遠程信息處理部件等都可能成為黑客攻擊車輛的突破口[13]，因此可能會陷入“越高配越危險”的怪圈。

車聯網的安全實際上就是移動終端的安全、互聯網的安全，如今移動終端的安全和互聯網的安全都難以保障，因此很多人會認為車聯網的安全更加遙遙無期。

4.5 傳感器的合理應用

傳感器是車聯網技術中的核心部件，是進行數據采集、信號量轉換的裝置。汽車自動化程度越高，對傳感器的依賴程度也就越大，目前在汽車的啟動器、發動機、地盤、變速箱等系統中都裝有傳感器[14]。車輛使用的傳感器如圖6所示，在汽車上各個角落都可能搭載傳感器，以使汽車變得更加靈活，大大提高駕駛的準確性和安全性。然而并非傳感器數目越大，汽車就越智能，使用具有何種功能的傳感器，如何合理利用排布傳感器，讓其發揮更大的作用是目前工作需要創新與開發的方向。

5 結 語

車聯網使汽車越來越智能、靈活、便利與科技化，是未來我國汽車行業的重點轉型方向。它使汽車和外界有了交互能力，可以很好地解決一些道路交通問題。但在發展的同時也有很多問題需要克服。網絡安全是首要問題，車聯網一旦遭遇黑客侵襲將可能造成難以預計的損失，除此之外，一些技術上的難關還有待攻破，現在一些車聯網產品在性能與技術層面上還未能達到理想狀態，行業需要盡快建立統一標準，讓更多的人看到車聯網的未來。只有把握住這一契機，才有望改變未來汽車的產品形態，帶動產業生態格局的重塑，在汽車行業立于不敗之地。

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