現代車聯網技術綜述

趙赫

摘 要：隨著社會經濟和科學技術的不斷發展，汽車已經成為了人們出行最常使用的交通工具，大大擴展了人類的活動范圍，在客運和貨運上給人類提供了極大的便利。然而，隨著城市中的車輛逐漸增多，各種交通問題不斷凸顯，工程師們試圖利用各種技術來提高車輛交通的運行安全和效率，而車聯網技術就是其中重要的一種。車聯網是一種將車輛與車輛、車輛與道路、車輛與人連接起來的一種網絡，通過此網絡，車輛之間的信息可以無縫溝通。本文全面分析了車聯網的概念和發展，并對車聯網的構成和應用做了詳細分析。

關鍵詞：車聯網；發展；危險救援

中圖分類號：F426.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）21-0045-02

1 車聯網概述

車聯網是一種將車輛與車輛、車輛與道路、車輛與人連接起來的一種網絡，通過此網絡，車輛之間的信息可以無縫溝通，實現信息共享。車聯網下屬于物聯網（物品與物品相連的網絡），和我們平時常用的互聯網相同，是網絡的一種。我們都知道，無論是人還是車輛，在參與到交通的過程中，不可避免的會需要接收各種信息和產生各種信息，例如行人和車輛通過十字路口時需要看紅綠燈，車輛行駛每時每刻都會產生位移、速度、加速度等信息，這些信號的交流和共享催生了車聯網的產生。車聯網通過高速通信的有線或無線網絡將包括車輛、道路、行人、交通設施在內的各種交通要素連接在一起，每種交通要素都成為這張網絡的每個節點。具體來說，車聯網包括以下幾種分類：車與車相連（Vehicle to Vehicle，V2V）、車與路相連（Vehicle to Roadside，V2R）、車與基礎設施相連（Vehicle to Infrastructure，V2I）以及人與車相連（Vehicle to Person，V2P），通過車內電子系統和車外輔助系統的通力協作，達到信息的快速傳遞和溝通，實現了智能交通各種功能的實現。

2 車聯網的發展

2.1 國外發展

智能交通系統和車聯網的提出歸功于世界工業大國——美國，其也是車聯網技術的領導者，在上個世紀就建立了ITS戰略研究計劃，這項戰略的核心是IntelliDrive，也就是“智能交通”。通過這項技術的溝通和交流，一些相對完整的車輛管理、公共交通規劃信息、行人對交通的需求和車輛停車和通行收費等系統被完全建立起來，同時也出現了車聯網技術中網絡、傳感器、云計算、大數據等方面的標準和規范，其中車輛IP通信協議便是最為典型的一種。美國倡導的這種智能交通車聯網可以有效地將車輛、交通參與者、道路、道路管理人員等交通要素整合在一起，大大提高了交通的智能化程度，在20世紀末期起到了一定作用。通過部署此智能化車聯網系統，美國主要城市洛杉磯、紐約和芝加哥在交通高峰時期的擁堵量平均下降20%左右，市民對于交通的改善也有著顯著的贊許。

除了美國之外，日本在車聯網領域也走在全球領先的前列。早在1993年，日本交通省就組建了車輛道路管理協會，這一組織的重要任務便是對智能交通系統尤其是車聯網展開深入研究。經過10余年的研究和試驗，日本于2006年首次推出適用于東京都市圈的智能交通解決方案，其采用高速率的無線通信網絡將車輛、行人、道路連接在一起，包括車輛在內的任一交通要素不僅是交通信息的提供者，也是信號的接受者。

歐洲在車聯網方面的努力也沒有停止過，通過歐盟（EU）這一跨區域合作體的協作，全歐已經初步建立起可以互通互聯的基礎通信網絡，這也成為了車聯網建立的重要基礎。到2000年底，著名車輛智能交通解決方案公司safeTRIP基于歐洲的這一互聯系統開發出適用于車輛平臺溝通的通信技術，其特點是允許歐盟各成員國在內的所有交通要素擁有緊急呼叫的功能，且覆蓋范圍巨大，在一些山區和荒漠地帶可以做到很好的覆蓋，方便了緊急狀態的通信需求。

2.2 國內發展

我國對于車聯網的研發和部署落后于歐美發達國家，特別是理論和技術方面大部分依賴于國外進口，在通信設施和通信標準的建立上還存在許多瓶頸，但是隨著我國高校和科研機構的不斷努力，進入21世紀以來，我國的車聯網發展迅速。眾所周知，我國的汽車保有量居世界前列，許多城市都有著百萬級別的汽車保有量，巨大的汽車保有量在每日循環往復的運行中就會產生大量的交通數據，這些數據如果被車聯網加以利用，會產生巨大的收益，也會促使車聯網的不斷完善。與發達國家相比，我國的車聯網建設缺乏對數據的有效獲取，也就是感知層的數據十分匱乏，除了像北上廣等特大城市之外，一些大中等城市基本沒有部署用于交通信息獲取的各種傳感器，這也是導致這些城市出現高峰期交通擁堵的重要原因。同時，目前一些城市的智能交通系統還停留在初級階段，只是對交通數據采集后機械地整合在一起，提供給交通參與者參考，缺乏對海量數據的分析和共享。在交通設施硬件步數方面，還不能夠滿足現代城市交通的需求，此外在關鍵技術、傳感器、網路、算法等領域的研究還有待深入。

3 車聯網技術的組成

3.1 車聯網的構成

（1）車輛和車載系統。車輛和車載系統是參與交通的每一輛汽車和車上的各種設備，通過這些傳感器設備，車輛不僅可以實時地了解自己的位置、朝向、行駛距離、速度和加速度等車輛信息，還可以通過各種環境傳感器感知外界環境的信息，包括溫度、濕度、光線、距離等，不僅方便駕駛員及時了解車輛和信息，還可以對外界變化做出及時的反應。此外，這些傳感器獲取的信息還可以通過無線網絡發送給周圍的車輛、行人和道路，上傳到車聯網系統的云計算中心，加強了信息的共享能力。

（2）車輛標識系統。車輛上的若干標志標識和外界的標識識別設備構成了車輛標識系統，其中標志以RFID和圖像識別系統為主。

（3）路邊設備系統。路邊設備系統會沿交通路網設置，一般會安裝在交通熱點地區、交叉路口或者高危險地區，通過采集通過特定地點的車流量，分析不同擁堵段的信息，給予交通參與者避免擁堵的若干建議。

（4）信息通信網絡系統。有了若干信息之后，還需要信息通信系統對各種數據的傳輸，這是網絡鏈路層的重要組成部分，目前車聯網的通信系統以WIFI、移動網絡、無線網絡、藍牙網絡為主，車聯網的大部分網絡需求需要和網絡運營商合作，以便和用戶的手機隨時連接。

3.2 車聯網主要技術

（1）射頻識別技術。射頻識別技術（radio frequency identification，RFID），是一種通過非接觸的標簽識別技術建立起無線通信網絡技術，主要利用射頻信號對目標標簽進行偵測，當標簽在識別距離內時，就可以自動地觸發識別機制從而獲取標簽上的若干信息，由于其無接觸、速度快、可以識別運動的物體的特性，現在被廣泛地應用于貨物、車輛等識別領域。

（2）網絡通信技術。在車聯網的系統內，每一個交通參與要素都會成為一個節點，通過龐大的網絡連接在一起，以實現信息的傳遞。

（3）GPS定位技術。全球定位系統（global position system，GPS）是一種以衛星定位為基礎的全球性無線電定位系統，其原理是三星定位原理，通過車輛向衛星發送的請求電磁波，采用一定的算法便可計算出車輛的位置，民用的精度可以達到米級。和美國GPS類似，我國也開發出自主的定位系統——北斗全球導航系統，這一系統將在不久的未來服務于全球的車聯網用戶。

（4）傳感器及其融合技術。傳感器是車聯網實現的根基，車輛上的傳感器一般有距離傳感器、溫度傳感器、光線傳感器、激光雷達、視覺傳感器等，感知在車聯網系統中起兩個作用：釋放行為、支持或引導行為的動作。所有傳感器都是隸屬于行為的，一些行為可能會選擇相同的傳感器，但對數據的使用則是各自獨立的。車聯網的特點是行為大部分都是激勵-響應形式，這種激勵—響應基于直接的感知而不是車聯網的記憶。

4 車聯網的應用

車聯網的應用十分廣泛，現列舉以下幾種：

（1）危險道路警示。首先，車聯網最為重要的應用領域便是危險道路情況警示。在傳統的行車過程中，車輛對于前方的路況往往是不清楚的，一方面在高速路段，車輛時速很快，前面如果出現事故等情況將對行車安全造成很大威脅，另一方面，在山區路段，由于障礙物的遮擋導致視野受限，也會產生很多的危險隱患。通過在一些路段的特定點安裝各種車聯網傳感器，實施偵測路段的各種情況，并由覆蓋廣泛的無線網絡傳輸給即將經過的車輛，并產生警告信號發送給車聯網管理中心。

（2）輔助轉向。左轉車輛和對方直行車之間的側而直角碰撞事故是十字路口交通事故的主要類型之一。在十字路口的路邊設備安裝感應器，以探測來車的位罰和速度，并記錄交通信號燈的信息。路邊設備周期地將上述信息發送給左轉待轉車輛，左轉司機可以利用這些信息輔助決定左轉的時機。如果車載系統具有左轉輔助判斷功能，也可以隨時向司機建議左轉的安全時機。

（3）緩解城市擁堵。車聯網在城市中的部署可以實時監測城市道路的車流量情況，通過車載終端對駕駛者目的地的捕捉和分析，實現了城市道路擁堵等級的評定，并將此動態結果通過手機、平板、車載終端等設備實時傳遞到駕駛者眼前，對于駕駛者避免擁堵有著極大的幫助。

參考文獻

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