車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分析及其在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用研究

蘇振

摘 要：智能交通系統(tǒng)是解決當(dāng)下交通問題的有效手段，而車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)在智能交通系統(tǒng)中的典型運(yùn)用，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為智能交通系統(tǒng)提供保障。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用，使智能交通系統(tǒng)發(fā)展成為集成化、可擴(kuò)展的信息服務(wù)系統(tǒng)（Telematics）。文章在對(duì)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)概述和分析的基礎(chǔ)上，介紹了車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的具體運(yùn)用事例。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能交通系統(tǒng)；車載信息服務(wù)系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.136

0 前言

隨著改革開放的腳步，我國(guó)科技迅速發(fā)展，為解決出行安全、交通擁堵、汽車環(huán)保等問題，智能交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。2010年全國(guó)兩會(huì)指出，將物聯(lián)網(wǎng)作為新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展。2010年世博會(huì)期間，車聯(lián)網(wǎng)在智能交通系統(tǒng)中運(yùn)用的設(shè)計(jì)，引起全球關(guān)注。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)在智能交通運(yùn)用中的細(xì)分，是一種新型技術(shù)，有望解決交通擁堵、汽車環(huán)保、交通事故等問題。

1 車聯(lián)網(wǎng)概述

智能交通（ITS）是通過通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，建立高效、實(shí)時(shí)的交通運(yùn)輸監(jiān)管系統(tǒng)[1]。車聯(lián)網(wǎng)（Internet of Vehicles，IOV）是指由車輛運(yùn)行路線、位置以及速度等信息組成的交互網(wǎng)絡(luò)[2]。即通過定位系統(tǒng)、射頻識(shí)別、傳感器等裝置，對(duì)車輛狀態(tài)信息以及道路環(huán)境信息進(jìn)行采集，其中的狀態(tài)信息包括靜態(tài)信息、動(dòng)態(tài)信息、以及屬性信息等；將采集到的車輛信息通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)街醒胩幚砥鳎蛔詈笸ㄟ^計(jì)算機(jī)對(duì)信息進(jìn)行分析、處理，根據(jù)不同的交通需求，對(duì)車輛的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管，以及提供移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)智能交通。通過無線互聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)車—車、車—人、車—路等互連互通，同時(shí)實(shí)現(xiàn)信息共享。

隨著全球汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在不斷完善與發(fā)展。目前，歐洲的沃爾沃、奔馳等汽車企業(yè)，已經(jīng)將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用在車隊(duì)管理中，同時(shí)歐洲也在大力推行車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。美國(guó)的IVHS和日本的Smart Way等系統(tǒng)也在車輛與道路運(yùn)行之間建立了通信，實(shí)現(xiàn)了智能交通系統(tǒng)監(jiān)管與服務(wù)。而實(shí)現(xiàn)車、人、路之間信息交通的是車載信息服務(wù)系統(tǒng)。在國(guó)際上，車載信息服務(wù)系統(tǒng)在美國(guó)、歐洲等國(guó)家應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟；在德國(guó)的寶馬i-drive，日本的豐田G-book、通用On-Star等汽車系統(tǒng)中成功應(yīng)用。而在國(guó)內(nèi)，車載信息服務(wù)系統(tǒng)是一個(gè)新興的系統(tǒng)，還處于初始發(fā)展階段。

2 車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分析

在時(shí)代快速發(fā)展的背景下，我國(guó)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用還處于初級(jí)發(fā)展階段。作為一種新興技術(shù)，車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)構(gòu)建應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要，在要實(shí)現(xiàn)的功能基礎(chǔ)上進(jìn)行。

從用戶角度出發(fā)，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具備以下功能：對(duì)車輛的狀態(tài)信息（保險(xiǎn)、違法情況、報(bào)廢時(shí)間、年檢時(shí)間等）實(shí)時(shí)掌握，便于用戶及時(shí)辦理相關(guān)手續(xù)；明確交通路線，選取最優(yōu)運(yùn)行方案，同時(shí)還要對(duì)沿路的施工路段、地理熱點(diǎn)、隱患路段等各種信息進(jìn)行明晰；對(duì)交通管理部門下達(dá)的最新規(guī)定及時(shí)了解，提高隱患意識(shí)，降低事故發(fā)生率；還可以享受車聯(lián)網(wǎng)提供的各種服務(wù)。

從交通管理部門角度出發(fā)，車聯(lián)網(wǎng)具備的功能主要有以下幾點(diǎn)：將各地區(qū)的管理體系納入到全國(guó)管理體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)全國(guó)車輛的統(tǒng)一管理；便于對(duì)本、外地車運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)掌握，比如對(duì)套牌車、盜搶車、走私車的信息追蹤；再比如對(duì)大型客車、?；奋囘M(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管，防止出現(xiàn)違法行為；此外，如果車輛發(fā)生突發(fā)事件，可以及時(shí)開展救援工作等。對(duì)于交通擁堵路段制定收費(fèi)措施，起到均衡區(qū)域交通流量的作用；另外，對(duì)于高速公路或者其它一級(jí)公路等路段，實(shí)行自動(dòng)收費(fèi)。

根據(jù)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)功能的闡述，其基本架構(gòu)圖如圖1 所示。

從圖中可以看出，一個(gè)完整的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建，核心部件—車、車載信息服務(wù)系統(tǒng)、服務(wù)基站、移動(dòng)通信等是必不可少的組成部分。在實(shí)現(xiàn)車、人、路之間信息通信，是通過無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的無線通信技術(shù)主要包括四種，分別是車外、車內(nèi)、車間、車路通信。

車外無線通信是外部通信基站與車輛之間進(jìn)行信息交換，通信涵蓋范圍較廣，這就對(duì)其高速運(yùn)行下傳輸數(shù)據(jù)的要求較高。目前，國(guó)內(nèi)車外通信采用的主要是2G、3G、GPS（全球定位系統(tǒng)）等技術(shù)。

車內(nèi)無線通信涵蓋范圍僅僅是車內(nèi)部，通信距離較短。主要工作是對(duì)車輛內(nèi)部短距離的無線通信，以及內(nèi)部空間的信息采集。目前主要采用的技術(shù)是CAN總線技術(shù)、LIN總線技術(shù)、以及藍(lán)牙技術(shù)等，其信息傳輸特點(diǎn)是抗噪性強(qiáng)、速度快[3]。

車間無線通信主要是車與車之間動(dòng)點(diǎn)雙向傳輸，運(yùn)用與車輛出行安全，防止碰撞等意外事故。因此，車間通信對(duì)實(shí)時(shí)性和安全性的要求較高。而目前，主要采用的是紅外技術(shù)、微波技術(shù)、專用短程通信技術(shù)、視頻成像技術(shù)等。

車路無線通信是外部設(shè)備與車輛之間的信息通信，主要包括環(huán)境參數(shù)采集、自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)、車輛調(diào)度指揮等。車路無線通信主要采用的技術(shù)與車間通信相同。車路與車間的無線通信實(shí)際上是同種技術(shù)的不同運(yùn)用形式，通信距離也均在0.1～1km之間。

3 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用

從車聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)來看，其體系龐大，涉及產(chǎn)業(yè)眾多，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。其中，涉及的企業(yè)有交通管理部門、通信企業(yè)、汽車廠商、以及服務(wù)商、服務(wù)供應(yīng)商等。以下就車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用，舉例闡述其實(shí)際運(yùn)用。

（1）變道輔助。車輛變道時(shí)，也是比較容易引發(fā)交通事故的。將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到行車變道上，通過車載終端收集目標(biāo)車道的行車狀態(tài)信息，對(duì)附近運(yùn)行車輛行駛速度、行駛位置、是否會(huì)變道等信息采集。通過采集的車輛信息，對(duì)變道的危險(xiǎn)情況進(jìn)行分析，最終判斷出是否能夠安全變道，并針對(duì)變道的具體情況做出顯示。

（2）夜間會(huì)車遠(yuǎn)光燈關(guān)閉控制。夜間行車，常會(huì)遇到會(huì)車情況，會(huì)車時(shí)需要關(guān)閉遠(yuǎn)光燈，而有的駕駛員會(huì)忘記，就會(huì)帶來交通隱患，同時(shí)也增加了駕駛員的負(fù)擔(dān)。運(yùn)用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過車間無線通信采集車輛行駛方向、行駛位置、行駛速度等信息。當(dāng)車——車判斷到前方會(huì)車時(shí)，車載信息服務(wù)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)切換遠(yuǎn)近光燈。整個(gè)過程通過車聯(lián)網(wǎng)來完成，無需駕駛?cè)藛T進(jìn)行任何人為操作，減輕駕駛員行車負(fù)擔(dān)，同時(shí)為夜間安全出行提供保障。

（3）車輛動(dòng)態(tài)適應(yīng)紅綠燈信息。動(dòng)態(tài)適應(yīng)紅綠燈信息是通過車外通信實(shí)現(xiàn)的。在紅綠燈路口安裝紅綠燈信號(hào)聯(lián)動(dòng)裝置和無線信號(hào)發(fā)射裝置，當(dāng)車行駛至距離紅綠燈指定距離時(shí)，車載信息服務(wù)系統(tǒng)接收紅綠燈變化狀態(tài)信息，從而調(diào)節(jié)行駛狀態(tài)，是減速等待下一個(gè)綠燈通過，還是勻速通過，或者是加速通過，加速通過情況下要給出安全通過的時(shí)速，保證安全通過紅綠燈路口。

（4）車輛追尾預(yù)警。駕駛員行車時(shí)，有時(shí)會(huì)注意力不集中，這時(shí)就會(huì)引發(fā)追尾等行車交通事故。如果與前方大型車輛發(fā)生追尾事故，后車傷害情況就會(huì)很嚴(yán)重。如果車輛中運(yùn)用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在車輛行駛中，后車就會(huì)通過車載信息服務(wù)系統(tǒng)采集的信息，判斷前車的行駛狀態(tài)，從而駕駛員調(diào)節(jié)行車速度與行車狀態(tài)，從而避免追尾事故的發(fā)生。

4 結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，運(yùn)用到智能交通系統(tǒng)中，對(duì)交通擁堵、汽車環(huán)保、交通事故等問題能夠有效的改善和規(guī)避。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與完善任重道遠(yuǎn)，需要學(xué)者專家深入研究其在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用方向，共同攜手推動(dòng)智能交通的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹新，楊濤，張旭東等.基于車聯(lián)網(wǎng)的智能交通管理及決策依據(jù)的研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2015（04）：83-86.

[2]郭柯江.基于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在智能交通數(shù)據(jù)安全的優(yōu)化研究[J].數(shù)字通信世界，2016（03）：81.

[3]張賓.車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究[J].工業(yè)b，2015（09）：185.endprint