基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)

包崇美 裘臻

摘 要：通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)方面的應(yīng)用，結(jié)合車(chē)聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)和云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建了智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛從車(chē)輛管理控制、車(chē)路協(xié)同、精準(zhǔn)導(dǎo)航地圖、自動(dòng)駕駛等完整業(yè)務(wù)鏈的整體貫通，使車(chē)輛應(yīng)用領(lǐng)域與管理領(lǐng)域的數(shù)據(jù)流進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)和銜接。通過(guò)論證和分析，表明該架構(gòu)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)領(lǐng)域具有一定的可行性和廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 大數(shù)據(jù)智能網(wǎng)聯(lián) 汽車(chē)架構(gòu)

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人類(lèi)生活水平逐漸提高，公務(wù)車(chē)輛和私人車(chē)輛的數(shù)量逐年遞增，車(chē)輛管控難度也不斷加大，傳統(tǒng)的管理方法已經(jīng)不能滿足建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的需要。現(xiàn)有車(chē)輛管理系統(tǒng)存在信息獲取和共享周期長(zhǎng)、管理人員工作強(qiáng)度大、交通業(yè)務(wù)復(fù)雜、數(shù)據(jù)量大、安全監(jiān)控保證性弱、決策不及時(shí)、協(xié)作運(yùn)營(yíng)低效等缺陷。利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)保證車(chē)輛本體及周邊環(huán)境的安全，通過(guò)數(shù)據(jù)整理挖掘改進(jìn)行駛策略，通過(guò)車(chē)輛能耗檢測(cè)、路況分析和堵車(chē)預(yù)判、駕駛員駕駛習(xí)慣統(tǒng)計(jì)分析提供較低能耗、減少排放、規(guī)劃合理路線、預(yù)防駕駛疲勞實(shí)時(shí)路況提醒等行駛方案[1]。

近幾年來(lái)，我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)不斷發(fā)展，車(chē)聯(lián)網(wǎng)與智能車(chē)開(kāi)始聯(lián)合，車(chē)輛中逐漸搭載了更為先進(jìn)的感知系統(tǒng)（如環(huán)境傳感器、微波雷達(dá)等）、控制系統(tǒng)（如嵌入式芯片、信號(hào)處理芯片）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等裝置，同時(shí)融合5G、WIFI、衛(wèi)星等現(xiàn)代通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)與駕駛員、車(chē)與路況、車(chē)與監(jiān)控管理云平臺(tái)的有機(jī)結(jié)合。通過(guò)實(shí)時(shí)信息的交換共享，實(shí)現(xiàn)安全、節(jié)能、舒適、智能、高效的行駛，同時(shí)自動(dòng)駕駛技術(shù)也開(kāi)始起步發(fā)展[2]。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的研究與發(fā)展，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的進(jìn)步提供了發(fā)展契機(jī)。

2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)研究

本文以智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的發(fā)展需求為主導(dǎo)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有智能網(wǎng)聯(lián)領(lǐng)域較為成熟的技術(shù)成果，建立智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)，推進(jìn)汽車(chē)管理的科學(xué)化和智能化。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)圖如圖1所示。

2.1 感知系統(tǒng)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展最重要的一環(huán)就是數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)化可以使車(chē)輛信息可測(cè)、可視、可控。數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)對(duì)系統(tǒng)安全性要求較高，需要保證信息的有效整合存儲(chǔ)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)分析預(yù)判。而大數(shù)據(jù)的云存儲(chǔ)技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)剛好可以解決這一需求[3]。

感知系統(tǒng)能夠感知信號(hào)、采集信息。

感知信號(hào)：搭載在車(chē)輛上的車(chē)載傳感器、環(huán)境傳感器、微波雷達(dá)等檢測(cè)多種信號(hào)，比如路況、車(chē)速、油/電量、駕駛員狀態(tài)、溫度、振動(dòng)、煙霧、光線、粉塵、圖片與視頻、地質(zhì)數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、交通模型、建筑模型至信號(hào)處理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)精準(zhǔn)反映車(chē)輛及其周?chē)h(huán)境與路況[4]，利用功能強(qiáng)大的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)實(shí)時(shí)、精確的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析、仿真模擬和數(shù)據(jù)挖掘?qū)崿F(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防控制，確保車(chē)輛行駛安全。

2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)能夠完成感知信息和數(shù)據(jù)的可靠傳輸。大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)主要應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)，無(wú)線通信技術(shù)主要包括無(wú)線電通信、微波通信、紅外通信等。

目前常用的技術(shù)包括藍(lán)牙、ZigBee，NFC，UWB，WI-FI等。無(wú)線廣域網(wǎng)采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)把物理距離分散的局域網(wǎng)連接起來(lái)，互連分布較遠(yuǎn)的各局域網(wǎng)，如：全球移動(dòng)通信技術(shù)（GSM）、通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（GPRS）、衛(wèi)星通訊網(wǎng)、第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）等。

2.3 應(yīng)用系統(tǒng)

應(yīng)用系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用。本架構(gòu)中的應(yīng)用系統(tǒng)是通過(guò)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)平臺(tái)完成的。平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)接收感知系統(tǒng)采集的多種數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)分類(lèi)和云存儲(chǔ)，然后進(jìn)行分析計(jì)算，充分挖掘數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值，給出處理意見(jiàn)，輔助駕駛員實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的智能駕駛。

應(yīng)用系統(tǒng)包括了車(chē)路協(xié)同控制云平臺(tái)和道路交通應(yīng)用系統(tǒng)等。車(chē)路協(xié)同控制云平臺(tái)利用數(shù)據(jù)的及時(shí)性做出準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估，公安交警可以不受時(shí)間與空間的限制，及時(shí)查詢獲取車(chē)輛的各類(lèi)信息，經(jīng)分析后給出相應(yīng)指示，提升應(yīng)急響應(yīng)的處理能力;道路交通應(yīng)用系統(tǒng)下的公共交通公司利用大數(shù)據(jù)等技術(shù)充分挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，提高公交、出租運(yùn)營(yíng)效率;特種車(chē)輛能夠準(zhǔn)確定位目標(biāo)地點(diǎn)，通過(guò)大數(shù)據(jù)給出最優(yōu)行駛路線，同時(shí)上傳車(chē)輛行駛信息至平臺(tái)，提醒行駛車(chē)輛進(jìn)行避讓[5]。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)具有以下三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

2.3.1 數(shù)據(jù)采集的廣泛性與實(shí)時(shí)性

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠完成多種類(lèi)、多渠道的海量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，同時(shí)保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取，能夠滿足車(chē)輛自動(dòng)行駛與智能管理的需求。

2.3.2 數(shù)據(jù)有效存儲(chǔ)及處理

本架構(gòu)充分利用分布式云存儲(chǔ)技術(shù)，打破了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，建立多區(qū)域數(shù)據(jù)中心形成V2X SERVER管理系統(tǒng)和智能網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)開(kāi)放系統(tǒng)等。

2.3.3 通過(guò)更加及時(shí)準(zhǔn)確的分析和決策

輔助駕駛員規(guī)避擁堵路段，降低交通風(fēng)險(xiǎn)事故，提升交通管理的水平。

（1）在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，車(chē)輛自身可以獲取全面豐富的數(shù)據(jù)，借助云計(jì)算平臺(tái)對(duì)海量數(shù)據(jù)的綜合分析與數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)更加靈活的路線規(guī)劃、更加準(zhǔn)確風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估和更加安全的自動(dòng)行駛。

（2）公安交警可以不受時(shí)間與空間的限制，研究分析后給出相關(guān)指示，提升應(yīng)急響應(yīng)及業(yè)務(wù)處理能力。對(duì)于公共交通車(chē)輛和特種車(chē)輛，平臺(tái)可以針對(duì)特定區(qū)域?qū)Σ煌?chē)輛進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，保證暢通無(wú)阻的行駛;對(duì)于高強(qiáng)度運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的駕駛時(shí)間、實(shí)時(shí)位置、行駛路線、周?chē)窙r、氣象信息等數(shù)據(jù)的進(jìn)行采集和分析，判斷運(yùn)營(yíng)車(chē)輛是否出現(xiàn)違章現(xiàn)象和駕駛疲勞，通過(guò)智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛的遠(yuǎn)程提醒及控制功能，避免發(fā)生交通事故和意外事故;對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的交通事故，平臺(tái)通過(guò)對(duì)交管、醫(yī)療、保險(xiǎn)等資源的有效調(diào)度，大幅提高道路安全救援、實(shí)時(shí)道路管理，提高救災(zāi)救險(xiǎn)，防止擁堵和二次事故的發(fā)生[6]。

（3）公共交通公司通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有運(yùn)營(yíng)車(chē)輛控制，通過(guò)這種方式運(yùn)營(yíng)車(chē)輛專(zhuān)注自身行駛和對(duì)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)，云端平臺(tái)專(zhuān)注安全監(jiān)控。同時(shí)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)從多維度挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，加強(qiáng)車(chē)輛的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控能力，提高運(yùn)營(yíng)效率，提升決策管理水平，預(yù)測(cè)潛在風(fēng)險(xiǎn)[7]。

（4）自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展需要依托大數(shù)據(jù)完成，基于大數(shù)據(jù)對(duì)車(chē)輛性能、實(shí)時(shí)車(chē)況、行駛路線的分析，結(jié)合天氣環(huán)境、建筑場(chǎng)景等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和挖掘，提取數(shù)據(jù)中所隱藏的價(jià)值，使數(shù)據(jù)智能化，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的自動(dòng)行駛、預(yù)測(cè)判斷與適應(yīng)性調(diào)整等[8]。

3 總結(jié)

現(xiàn)階段智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)處于起步階段，但隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)大數(shù)據(jù)技術(shù)的普及，將會(huì)為消費(fèi)者提供更加智能、安全、便捷的出行體驗(yàn)[9]。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)目的在于實(shí)現(xiàn)車(chē)輛相關(guān)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和處理，結(jié)合云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)多源、多種類(lèi)的海量數(shù)據(jù)整合和處理分析，同時(shí)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)從多角度分析數(shù)據(jù)價(jià)值，結(jié)合需求進(jìn)行挖掘分析優(yōu)化，提高經(jīng)濟(jì)效益，推進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的發(fā)展。

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