车联网技术体系与产业链分析

武晓钊

（北京财贸职业学院，北京市 101101）

车联网技术体系与产业链分析

武晓钊

（北京财贸职业学院，北京市 101101）

车联网即汽车移动物联网，是指利用车载电子传感装置，通过移动通信技术、汽车导航系统、智能终端设备与信息网络平台，使车与路、车与车、车与人、车与城市之间实时联网，实现信息互联互通，从而对车、人、物、路、位置等进行有效的智能监控、调度、管理的网络系统。其技术体系主要包括汽车感知技术、汽车无线通信技术、汽车导航技术、电子地图与定位技术、车载物联网终端技术、智能控制技术、海量数据处理技术、数据整合技术、智能交通技术、视频监控技术、第三代移动通信网络技术等。车联网产业链主要包括最终用户、感知技术提供商、移动通信运营商、导航系统提供商、电子地图提供商、地理信息系统引擎提供商、整车厂商、车载终端提供商、内容提供商、服务提供商、应用平台运营商、固话运营商、卫星运营商、全球卫星定位系统平台运营商等多个环节，其中用户处于最末端，智能终端提供商和导航系统提供商则位于核心位置。

物联网；车联网；技术体系；产业链；智能物流

一、车联网的基本概念

随着物联网技术在汽车领域的应用，基于物联网理念设计的汽车，整合了车对车交流技术、无线通信及远程感应技术，支持“自动驾驶”。在自动驾驶模式下，它能获得实时交通信息，具备行人探测功能，自动选择路况最佳的行驶路线，可大大缓解交通堵塞。除此之外，它还可以感知周围环境，在很大程度上减少交通事故的发生。

根据上面的描述，给出如下车联网定义：车联网即汽车移动物联网，是指利用车载电子传感装置，通过移动通信技术、汽车导航系统、智能终端设备与信息网络平台，使车与路、车与车、车与人、车与城市之间实时联网，实现信息互联互通，从而对车、人、物、路、位置等进行有效的智能监控、调度、管理的网络系统。

上述“汽车物联网”理念，包括远程信息服务或无线数据通信系统（Telematics，由Telecommunication和Informatics缩合而成）、智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）和汽车电子（Auto-Electronics）三大板块。[1]

车联网一般通过车载物联网终端实现联网，车载物联网终端是一项新兴技术，可以大幅提高未来交通系统的安全性和效率，并将车辆连接到计算机网络。车载物联网能够在行驶中的车辆之间建立无线通信，也能够在过路车辆和路边基站之间建立无线通信。利用多跳转发的方式，车载网络能够让两个在信号范围之外的车辆也建立通信连接。车载网络将成为未来智能交通系统的重要组成部分。

在物流领域，货运车联网是智能物流的重要部分，货运车联网与车联网一样，也是利用车载电子传感装置，通过移动通信技术、汽车导航系统、智能终端设备与信息网络平台，使车与路、车与车、车与人、车与城市之间实时联网，实现信息互联互通，从而对车、人、物、路、位置等进行有效的智能监控、调度、管理的网络系统，只不过货运车联网联入网络是各种类型的货运车辆。在货运车辆领域，车是用来运货的，相对于乘用车而言，联入车联网系统的另一个主题是“货”，货运车联网是车、货、路、桥、人组成的一个和谐的大网络系统，因此货运车联网远比乘用车物联网更为复杂，它既有一般车联网的特征，又需要与智能物流系统的物联网融合，同时还具有更多的管理与服务功能。

二、车联网技术体系分析

根据车联网的概念，车联网技术体系主要包括汽车感知技术、汽车无线通信技术、汽车导航技术、电子地图与定位技术、车载物联网终端技术、智能控制技术、海量数据处理技术、数据整合技术、智能交通技术、视频监控技术、第三代移动通信（3rd-Generation，3G）网络技术等，这些技术相辅相成，配合实现。车联网系统的未来，将会面临系统功能集成化、数据海量化和高传输速率的要求。

1.汽车感知技术

汽车感知技术是车联网的末梢神经，是车联网最关键的技术。汽车感知技术主要有传感器技术、无线射频识别（RFID）技术、卫星定位感知技术等，主要用于车况及控制系统感知、道路环境感知、车与物的感知、车辆位置感知、驾驶辅助系统感知等等。

车况与控制系统感知，可以实现辅助驾驶、驾驶行为分析、主动安全提醒、远程驾驶控制甚至自动驾驶等，车况传感器种类繁多。

道路环境感知是车辆与外部进行感知的主要技术，也是车辆与智能交通融合的关键技术。道路环境感知主要有路面感知、交通状况感知、交通信号感知、行人感知、智能交通感知等等。

车联网重在应用，车联网的应用首先在于车与物的联网，尤其是货运车联网，车与物的联网与感知是最基础的。借助无线射频识别、传感器等技术手段，可以感知车内物品的信息与状况，把这些信息借助车联网系统传输到物联网系统，可以对车联网系统中的物品进行实时联网监控、可视化管理和在线调度，从而实现智能物流的运作。

车与车外的建筑、物品及前后车辆的感知，是行车安全、防止碰撞和无人驾驶的基础，主要采用的技术有无线射频识别、激光、红外、视频、电磁等感应技术。

车联网位置感知技术主要采用卫星定位技术、电磁感应技术和无线射频识别技术，由于电子感应技术及无线射频识别技术等需在路面或路上嵌入相关的感应装置，对智能交通技术要求较高，不适合移动中的货运车联网，因此最常用的还是卫星定位技术。

2.车辆无线通信技术

无线移动的电子通信技术是车联网信息传输的重要技术手段，目前汽车将逐渐成为移动的多媒体信息中心，与办公场所、物流信息平台、智能物流物联网系统、家庭住宅等通过先进的通信技术密切相连，充分体现“无缝移动通信”的互联要求，其发展趋势是灵活性、数字化、互联性、整合性及私密性。汽车通信技术主要有移动通信技术、移动互联网技术等。

移动通信（Mobile Communication）是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮船、收音机等在移动状态中的物体。通信双方采用的频段遍及低频、中频、高频、甚高频和特高频。移动通信系统由移动台、基台、移动交换局组成。

从车联网应用角度看，可以使用的接入技术包括第三代移动通信技术、车载电话、车载台、车载传真、车载对讲等。无线3G在车联网中具有广泛应用的移动通信技术。

移动互联网就是将移动通信和互联网二者结合成为一体。在最近几年里，移动通信和互联网成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务，它们的增长速度是任何预测家都未曾预料到的，所以可以预见，移动互联网将会创造经济神话。

移动互联网向多媒体信息应用发展。随着技术的进步，向移动用户提供多媒体业务将是未来10年内移动通信发展的主要潮流。

3.汽车导航技术

汽车导航系统主要由导航主机和导航显示终端两部分构成。内置的天线会接收到来自环绕地球的定位卫星中至少3颗卫星所传递的数据信息，由此测定汽车当前所处的位置。

导航主机通过卫星信号确定的位置坐标与电子地图数据相匹配，便可确定汽车在电子地图中的准确位置。在此基础上，将会实现行车导航、路线推荐、信息查询、播放AV/TV等多种功能。驾驶者只需通过观看显示器上的画面、收听语音提示，操纵手中的遥控器即可实现上述功能，从而轻松自如地驾车。

目前世界上常用的民用卫星导航技术是全球卫星定位系统（GPS），其定位原理是采用24颗GPS卫星在离地面1.2万公里的高空以12小时为周期环绕地球运行，使得在任意时刻、在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

4.电子地图与定位技术

电子地图与定位技术应用一般主要解决两大问题：车辆跟踪系统和车辆导航系统。车载电子地图与定位是全球卫星定位技术与电子地图技术的集成技术，全球卫星定位系统接收到的信号和计速装置所提供的信息，要通过接收器提供给汽车导航系统，并由软件系统分析处理，重叠在存储的地图之上，驾车人就可以知道自己目前的位置以及行驶的方向了。这最后一个环节叫做成图，也是车载导航系统中最重要的一环。离开了成图，导航系统就没有了方向。

车载导航系统的地图数据库来源于多种渠道，其中最主要的来源是城市政府机关提供的街区数据库。对于一个好的车载导航系统来说，地图的数量、准确程度与数据的及时性都很重要。不管全球卫星定位系统提供的坐标位置有多么准确，如果导航系统不能提供所在地区的地图，或是提供的地图有误，该导航系统就可以说毫无价值。

5.车载终端无线数据通信技术

通常所说的无线数据通信系统就是指应用无线通信技术的车载电脑系统。随着电脑和网络技术应用到汽车上，正在形成新的称之为无线数据通信系统的电脑市场。无线数据通信系统是无线通信技术、卫星导航系统、网络通信技术和车载电脑综合的产物，被认为是未来的汽车技术之星。汽车在行驶当中出现故障时，通过无线通信连接服务中心进行远程车辆诊断，内置在发动机上的计算机记录汽车主要部件的状态，并随时为维修人员提供准确的故障位置和原因。通过终端机接收信息并查看交通地图、路况介绍、交通信息、安全与治安服务以及娱乐信息服务等，在后座还可以玩电子游戏、应用网络（包括金融、新闻、电子邮件（E-mail）等）。通过无线数据通信系统提供的服务，用户不仅可以了解交通信息、临近停车场的车位状况，确认当前位置，还可以与家里的网络服务器连接，及时了解家中的电器运转情况、安全情况与客人来访情况。也就是说，综合上述所有功能的车载计算机系统叫无线数据通信系统。

无线数据通信系统的应用领域基本上可分为前座系统、后座系统与引擎机械系统三大子系统。前座系统主要以安全、车辆保全、驾驶简易性与舒适性为主要考量，而为了避免造成驾驶者分心，输入系统主要采用语音输入或触控面板；输出系统则为中尺寸面板（LCD或OLED）、语音输出或投射在挡风玻璃的抬头显示屏等。后座系统则以多媒体娱乐为主，包括互动式游戏、高传真音响视听系统、随选视讯、数位广播与数位电视等。引擎机械系统主要是根据车用电脑所收集的车况资讯进行车况诊断、行车效率最佳化、远距离引擎调整或零件预订等。

无线数据通信系统目前主要应用在车载系统，根据使用目的可分为三种基本类型：交通信息与导航服务、安全驾驶与车辆保护及故障诊断的车辆维护服务，娱乐及通信服务。为实现上述功能，同时也需要提供全球定位系统技术、地理信息系统（Geo-graphic Information System，GIS）、智能型交通系统（Intelligent Transport Systems，ITS）技术。值得一提的是无线数据通信系统逐渐演变为综合了全球卫星定位系统的跟踪装置和无线通信等技术的车载系统。

6.智能控制技术

智能控制技术（Intelligent Control Technology，ICT）是控制理论发展的新阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。常用的智能技术包括模糊逻辑控制、神经网络控制、专家系统、学习控制、分层递阶控制、遗传算法等。以智能控制为核心的智能控制系统具备一定的智能行为，如自学习、自适应、自组织等。

智能控制技术与车联网技术结合，可实现对联网车辆进行信息分析、在线控制等功能。

7.智能交通技术

智能交通是一个基于现代电子信息技术、面向交通运输的服务系统，其突出特点是以信息收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通参与者提供多样性服务。也就是利用高科技使传统交通模式变得更加智能化，更加安全、节能、高效率。

21世纪是公路交通智能化的时代，人们将要采用的智能交通系统，是一种先进的一体化交通综合管理系统。在该系统中，车辆靠自己的智能在道路上自由行驶，公路靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态，借助于这个系统，管理人员对道路、车辆的行踪掌握得一清二楚。要实现车联网功能，必须要实现车联网技术与智能交通技术融合。

8.车载自组织网络

车载自组织网络依靠短距离通信技术，实现车与车以及车与路边基站之间的通信。与传统的基础设施网络相比，车载自组织网络有两个主要优势：首先，车载自组织网络具有成本低、容易部署和操作的优势，消费者无需订阅即可享受服务；其次，从技术角度来看，智能交通系统中传播的许多信息有很强的位置相关性，车载自组织网络能够很方便地为临近车辆建立实时或者非实时的短距离通信。

整个车载自组织网络分为两部分：车与车（Vehicle to Vhicle，V2V）和车与设施（Vehicle to Infrastructure，V2I）。车载自组织网络在交通运输中的出现，将会扩展司机的视野与车载部件的功能，从而提高道路交通的安全性与效率。

三、车联网产业链分析

车联网产业链主要包括最终用户、感知技术提供商、移动通信运营商、导航系统提供商、电子地图提供商、地理信息系统引擎提供商、整车厂商、车载终端提供商、内容提供商、服务提供商、应用平台运营商、固话运营商、卫星运营商、全球卫星定位平台运营商等。其中，用户在整个产业链中处于最末端，智能终端提供商和导航系统提供商则位于核心位置。[2]某个厂商可能位于一个环节，也可能同时位于多个环节（如图1所示）。

1.汽车生产商

车联网产业链中，国内汽车生产商都在积极部署车联网应用，汽车生产商的优势在于其处于车联网产业链链主位置，可借助自身优势和其相关软硬件能力，掌握整合汽车自身信息采集及车载终端资源的能力。目前一些跨国企业已经直接移植国外积累的成功经验，在产业链上联合国内相关企业，共同开发车联网应用，占据先发优势。

在货运车辆领域，北汽福田汽车股份有限公司、陕西汽车集团有限责任公司、安徽江淮汽车股份有限公司组建车联网产业联盟，开发车联网服务平台，推出车联网物流用车，走在了车联网产业前列。

2.车联网平台运营商

车联网平台运营商是车联网平台的建设者和维护者，是整个产业链的核心环节。车联网平台运营商有的由汽车生产商投资组建，有的由网络运营商投资组建，有的由物流信息化服务商投资组建，也有的由电信运营商或产业链中的服务商联合组建。它利用定位平台获得用户的三维位置信息，然后使用电子地图和地理信息系统引擎将其转换成对应的地理位置。借助于移动运营商的移动网络，定位平台运营商可以为用户实现车载终端与监控中心之间的信息传递。此外，它还可以通过固话运营商的Web网络，使行业用户分布式地进行监控。

3.车载信息终端制造商

车载信息终端分为两种，前装终端需要经过车规认证，后装终端又可以分为车机和便携式设备终端。国家重大专项车载信息系统核心芯片专题在全国招标，国内一批具有自主知识产权与核心技术的企业与研发机构纷纷应标。交通部颁布实施道路交通行业车联网信息终端强制标准，吸引了全国一百多家车载信息终端厂商申报。

4.感知芯片及硬件设备制造商

图1 车联网产业链①

感知技术与产品提供商，主要提供车联网各种传感器、无线射频识别、红外、蓝牙、视频感知、电磁感知等各种感知技术产品，为汽车智能控制系统提供各类电子产品，为汽车感知和检测路况、行车标志、前后车辆检测、行人检测、行车车道检测等提供感知支持。感知产品主要提供给车厂；部分后装产品如无线射频识别等则提供给车载终端或用户。

5.网络运营商

在车联网产业链中，移动运营商的作用主要是将用户的请求传递给导航平台、信息平台、联网监控平台等运营商，以及将平台运营商的反馈结果传递给用户。它提供的是车载终端与平台运营商之间信息传递的通道。

固话运营商的作用是为用户提供分布式监控功能。使用Web网络，用户可以远程控制车载终端。

6.车辆定位服务商

由于目前国内大都通过美国的GPS卫星实现定位，而GPS平台对民用是免费的，所以在中国目前的汽车导航产业链中，卫星运营商的地位与电信行业运营商的地位不可同日而语。我国自己建造的北斗定位平台主要面向行业用户和安全部门，目前还基本没有进入实际应用。定位网络设备提供商为定位平台运营商提供所需的硬件、软件或整体解决方案，是导航平台的制造者。

地理信息系统引擎提供商为导航平台运营商或用户提供地理信息系统引擎。前者通常放置在单独的地理信息系统服务器上，为导航平台运营商实现地理信息与地理位置之间的转化；后者则直接内置在导航仪中，为个人用户提供自导航服务。

地图提供商为汽车导航提供专用的电子地图，在汽车导航领域通常将这种地图称为导航图。导航图与普通电子地图的区别在于，它不但记录各条道路自身的位置信息，还考虑了各条道路之间的相互关系、拓扑结构等。在汽车导航领域，目前我国尚没有厂商可以提供通用的地理信息系统引擎和导航图。业内通用的做法是使用自己制造的地理信息系统引擎和导航图。

7.应用平台运营商

应用平台运营商在定位平台的基础上建设并运营特定的应用平台，该平台直接面对服务提供商，从而降低其进入位置服务行业的门槛，并可缩短它们开发应用的周期。

服务提供商是服务的提供者，其所提供的服务应用的好坏直接影响最终用户对导航服务的使用，这也就要求该环节必须按照最终用户的需要提供服务。

8.内容提供商

内容提供商主要为服务提供商生产文本、图像、音频、视频或多媒体信息，提供各种运营服务资讯信息，而服务提供商的应用会使用到这些信息。

9.用户

最终用户可以分为个人用户和行业用户两类。在国内，现阶段的最终用户主要是行业用户。最终用户是汽车导航业务发展的支持者，因而用户满意是此项业务良性发展的关键。只有用户愿意为所使用的服务支付相应的费用，产业链上其他环节的收益才有保证，这也就要求产业链上各环节通力合作，深入了解消费者的需求，开发出令消费者满意的应用系统。

四、中国车联网市场前景

根据对上述车联网产业链的分析，我们知道，车联网是一个新的概念，实际上也是在原来的基础上集中发展起来的；是一个重大的工程，是通信网络、传感网、服务网的体系；是汽车业、通信业、信息业的混合体，是一项战略新兴产业，有良好的效应，能够带动一批产业的发展；是以导航为传感器的服务，以新一代的通信服务整合资源的中心网络。

根据专家估计，物联网未来的产业规模将是互联网的30倍，车联网未来产值将占物联网的20%～30%，据此估算，未来车联网的产值将是互联网的6倍以上。

表1 中国车联网市场预测分析②单位：亿元

根据权威机构发布的《物联网产业发展研究（2010）》报告，中国物联网产业的总体规模，预计到2015年将超过1万亿元、2020年将超过5万亿元。按此分析，中国车联网市场规模2015年将达到0.2万亿元，2020年将达到1万亿元，可以说是万亿元级别的新兴产业。

目前车联网技术与产业获得国家重大专项支持，车载终端、导航系统、信息服务发展很快，考虑到未来车联网在智能物流等领域的延伸效应及许多增值服务，预计未来10年中国车联网的总产值将超过1万亿元，2015年达到0.24万亿元以上，2020年将达到1.35万亿元。

车联网首先将在交通安全方面得到巨大发展。目前，全国安装全球卫星定位系统的班线客车和旅游客车近30万辆，其中跨省客运班线和高速公路客运班线安装率已达到100%，进入全球卫星定位系统联网联控系统的车辆达到19.2万辆。针对交通安全形势，从2011年起交通运输部按照国务院的统一部署，启用全国重点营运车辆全球卫星定位系统联网联控系统。2011年8月，又要求对全国卧铺客车实行特别监管措施，卧铺客车必须强制安装车载视频装置，采用车联网技术，由企业随时监控车厢内情况。

车联网还将在行业应用中获得巨大发展，产生巨大的市场空间。如在物流行业，随着智能物流的发展，对货运车辆及运输的货物也要求追踪、监测、定位、管理、调度、控制，这也将为车联网拓宽行业应用发展空间。

在智能交通领域，也开始向路联网、车联网的方向发展。不停车收费系统将是发展最快的应用领域之一。

在车载智能终端、导航服务、信息服务、娱乐服务领域，乘用车的客户需求不断要求智能化，也为车联网大发展提供了市场空间。

在国家政策层面，目前车联网已经成为国家支持的重大专项技术产业，也会大大促进车联网的发展。

注释：

①来源于华夏物联网研究中心。

②数据来源于《货运车辆》研究部。

[1]周洪波.物联网:技术、应用、标准和商业模式[M].北京：电子工业出版社，2010：88-98.

[2]洪涛.物联网经济学[M].北京：中国铁道出版社，2011：85-97.

The Analysis on Connected Car Technology System and the Industrial Chain

WUXiao-zhao

（Beijing Vocational Collage of Finance and Commerce,Beijing101101，China）

The connected car system is the mo bile net of car which can realize the real time interconnection and intercommunication and the effective intelligence monitoring,control and management.The technological system concludes such technologies as wireless communication,navigation,E-map and positioning,intelligence transportation,video monitoring, intelligence control,mass data processing,data integration,and 3G network.The industrial chain of connected car includes such links as end users,mobile telecom carriers,navigation system providers,E-map providers,GIS engine providers,finished automobile enterprises,content providers,service providers,and so on.The intelligence terminal providers and navigation system providers are in the core position.

net of thing；connected car；technological system；industrial chain；intelligence logistics

F713.36

A

1007－8266（2012）08－0047－06

武晓钊（1966-），男，山西省文水县人，北京财贸职业学院信息物流系主任，教授，主要研究方向为物流信息技术应用和物流职业教育。

林英泽