车联网技术的研究

摘要：该文通过介绍车联网的基本概念，对车联网的体系结构进行了分析探讨。研究分析了车联网技术发展中存在的关键技术主要有智能交通技术、RFID技术、车联网协议研究、传感器技术，并对车联网能够提供的应用服务进行了归纳总结。

关键词：车联网；智能交通；体系结构

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）02-0240-02

Research on Car-network Technology

CHEN Xian-zhou

（China Gezhouba Group Corporation， Wuhan 433124， China）

Absturct： In this paper ，the basic concept of the car-network and the sysem structure of the car-network is discussed. the key techniques ，such as intelligent transportation technology RFID technology， car-networking protocol research， sensor technology are researched and analysised，at the same time ，the application of the car-technology were summarized.

Key word： car-network； intelligent transportation technology； sysem structure of the car-network

1 概述

随着科技的飞速发展，物联网（Internet of things）被认为是继计算机、互联网与移动通信之后的世界信息产业的第三次浪潮， 很多国家积极的开展物联网方面的研究。中国在2010年的全国的两会上明确提出要利用物联网技术推进经济的转型和升级。物联网技术已经成为国家重点发展的战略性新兴产业。

通过物联网技术，可以构建无处不在的网络，实现没有空间界限的物品的流通。物联网技术已经在很多的领域得到广泛的应用。车联网就是物联网在交通领域的具体应用。车联网，是指装载在车辆上的电子标签通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务。

车联网是新兴的技术，关于车联网技术全面介绍的并不多，该文以车联网作为研究对象，对车联网的基本概念，关键技术以及体系结构进行了介绍。

2 车联网的基本构架

车联网[1]是指车与车、车与路、车与人、车与传感设备等交互，实现车辆与公众网络通信的动态移动通信系统。它可以通过车与车、车与人、车与路互联互通实现信息共享，收集车辆、道路和环境的信息，并在信息网络平台上对多源采集的信息进行加工、计算、共享和安全发布。车联网系统架构[2]可分为感知层、网络层和应用层等三个层次。

1）感知层：负责信息采集与发布，信息的采集主要利用汽车配备的车载信息系统通过CAN总线网络技术采集车内各电控单元与车内各传感器的实时数据，这些信息能够实施反应车辆行驶状态、车辆位置、车辆安全与车辆识别；信息的发布是指来自路侧设备或数据中心的交通信息在车载信息系统上的发布，包括路况、事故、天气等信息。

2）网络层是建立在现有的移动通讯网和互联网基础上。车联网是通过各种接入设备与移动通讯网和互联网相连，网络层完成后台鉴权认证并从银行网络划帐。网络层也包括信息存储查询，网络管理等功能。网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。云计算平台作为海量感知数据的存储、分析平台，将是物联网网络层的重要组成部分，也是应用层众多应用的基础。

3）应用层可分为两个子层，下子层是应用程序层，主要功能是进行数据处理，车辆网的各种具体的服务也在这一子层进行定义与实现，现在一般认为采用中间件技术实现车辆网的各种服务是较好的选择；上子层是人机交互界面，定义与用户交互的方式和内容。应用层使用的设备主要是一些提供网络服务的服务器和用户使用的车载信息系统等。

3 车联网的关键技术

车联网是一种全新的网络应用， 是物联网技术在智能交通领域中的应用体现，是新一代智能交通系统的核心基础。车联网的普及和应用涉及到一些关键的技术有待解决这些难题涉及到车联网的每一层。

1）射频识别技术（Radio Frequency Identification ，简称RFID）。RFID是一种无线射频识别技术，由读写器、天线和标签组成。当标签靠近到读写器和天线组成的感应范围时，标签会将存储在芯片里的数据发送给读写器，读写器会将数据上传至信息系统。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

2）智能交通[3]（Intelligent Transport System，简称ITS）。是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通参与者提供多样性的服务。ITS系统将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。

3）传感器技术及传感信息整合：传感器技术及传感信息整合可以说是车联网发展的宽度的体现，也决定了车联网应用的基石。“车联网是车、路、人之间的网络”，因此车、和路得信息的获取使车联网技术发展的基础和关键。通过车传感器和路的传感器来获得数字化的车路信息。同时，通过车联网，将车路信息状态传输到控制服务中心，实现传感数据的融合。

4）开放的、智能的车载终端系统[4]平台数据处理技术

能够互动的车载终端及运营平台是车主获取车联网最终价值的媒介，可以说是网络中最为重要的节点，它直接反映的是车联网的应用端。应用端的发展是推动技术更新的源动力。当前无论车载终端还是运营平台，源于功能的局限性，可以说是一个比较封闭的系统，很难有进一步发展的空间——因为应用少，辛辛苦苦开发了上网功能，却无特色的应用及服务可用。可喜的是行业内开始已经有很多应用，比如荣威350-应用安卓车机方案，集娱乐、上网、地图查找与强大的后台运营平台实现互动，远程提供服务。还有一些有后台运营开发能力的企业，也是在其后台运营平台上下功夫，结合市场的需求，在后台运营上不断增添新的服务项目，提升整体的服务水平，而这个也有赖于平台运营数据处理的能力以及前端传感器端共同技术整合及提升。

5）通信技术

车联网采用两种通信技术，分别是无线通信技术和移动无线通信技术。无线通信技术主要是指近距离的通信技术，主要采用RFID传感设备，以及WIFI等技术。移动无线通信主要指的是GPRS、3G、LTE、4G移动通信技术。车联网采用发展比较成熟的通信技术，因此对车联网来说，主要是如何将这种技术应用在车辆网上面。

6）协议研发

车联网是一种全新的技术，因此车联网的协议应该研发合适于车联网应用的协议，传统的TCP/IP采用的是分层的思想，因此，车联网的协议，也可以考虑根据车联网三层的体系结构的模型分层来进行研究和分析。车联网需要和Internet进行连接。因此，在分析和研究车联网技术的时候，应该考虑协议的转换的问题。车联网的网络协议应该能够让车联网能够和Internet信息实现互通。网络的拥塞控制，数据传输的安全性，网络的差错控制等都是车联网协议开发应该考虑的问题。

4 车联网的应用

车联网是一种全新的概念与应用， 具有广阔的应用前景和商业价值，车联网所能提供的主要应用主要在三个层次。

1）初级应用：在这个阶段，车联网的应用主要是在导航、交通事故处理、动态交通信息的提供、车辆防盗系统方面。系统通过3G网络技术，使车载终端和互联网连接，实现呼叫中心的信息服务。

道路事故处理系统：实时及全面的行车数据使事故现场轻松的在电脑上得以重现；将对交通管理、保险等传统行业带来革命性的创新模式。

动态交通信息：通过车联网的终端控制中心和车载断，车主可以查看实时的交通路况信息。同时终端的导航软件能够将实时的路况信息在地图上显示出来，能够及时的告诉车主哪里交通堵塞，哪里通畅。

车辆防盗系统：车联网中的防盗系统，除了有防止汽车被偷窃的功能外，还有能够及时的跟踪丢失的汽车，定位丢失的汽车，能够通过远程的控制让丢失的汽车自动的停止行驶。

紧急救援系统：紧急救援系统主要是借助卫星定位，与紧急救援实现高效对接；系统能够实时的将故障信息传到服务中心，服务中心提供个性化的服务为车主提供全方位的汽车生活体验。

2）中级应用：主要通过车载的系统，为车主提供智能化的服务。主要在以下几个方面

车辆的安全预警：车辆的安全预警包括超速预警、弯道行驶预警和危险路段的识别和安全驾驶预警。通过对弯道特征、危险路段特征、驾驶人行为特征和车辆故障、货物特征等提取来判断危险状态，向车辆发送危险提醒与安全驾驶信息。

车辆远程诊断：：通过GSM/GPRS网络，远程诊断服务中心时刻监听车载智能终端的连接请求，连接确认后对汽车用户的通讯卫星无线通信身份和密码进行验证，验证成功后根据诊断协议对汽车进行远程诊断。快速获取车辆故障诊断解决方案

3）高级应用 ：通过车载系统、无线网络设备来实现导航、电子支付、安全预防，以及其它增值服务。目前典型的应用主要是车路协同系统。

车路协同系统是指通过采用先进的通信技术、传感器技术等来对车况和交通信息的获取，通过车与车，车与路信息的互通和共

车联网技术的研究

陈献周

（中国葛洲坝集团信息中心，湖北 武汉 433124）

摘要：该文通过介绍车联网的基本概念，对车联网的体系结构进行了分析探讨。研究分析了车联网技术发展中存在的关键技术主要有智能交通技术、RFID技术、车联网协议研究、传感器技术，并对车联网能够提供的应用服务进行了归纳总结。

关键词：车联网；智能交通；体系结构

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）02-0240-02

1 概述

随着科技的飞速发展，物联网（Internet of things）被认为是继计算机、互联网与移动通信之后的世界信息产业的第三次浪潮， 很多国家积极的开展物联网方面的研究。中国在2010年的全国的两会上明确提出要利用物联网技术推进经济的转型和升级。物联网技术已经成为国家重点发展的战略性新兴产业。

通过物联网技术，可以构建无处不在的网络，实现没有空间界限的物品的流通。物联网技术已经在很多的领域得到广泛的应用。车联网就是物联网在交通领域的具体应用。车联网，是指装载在车辆上的电子标签通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务。

车联网是新兴的技术，关于车联网技术全面介绍的并不多，该文以车联网作为研究对象，对车联网的基本概念，关键技术以及体系结构进行了介绍。

2 车联网的基本构架

车联网[1]是指车与车、车与路、车与人、车与传感设备等交互，实现车辆与公众网络通信的动态移动通信系统。它可以通过车与车、车与人、车与路互联互通实现信息共享，收集车辆、道路和环境的信息，并在信息网络平台上对多源采集的信息进行加工、计算、共享和安全发布。车联网系统架构[2]可分为感知层、网络层和应用层等三个层次。

1）感知层：负责信息采集与发布，信息的采集主要利用汽车配备的车载信息系统通过CAN总线网络技术采集车内各电控单元与车内各传感器的实时数据，这些信息能够实施反应车辆行驶状态、车辆位置、车辆安全与车辆识别；信息的发布是指来自路侧设备或数据中心的交通信息在车载信息系统上的发布，包括路况、事故、天气等信息。

2）网络层是建立在现有的移动通讯网和互联网基础上。车联网是通过各种接入设备与移动通讯网和互联网相连，网络层完成后台鉴权认证并从银行网络划帐。网络层也包括信息存储查询，网络管理等功能。网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。云计算平台作为海量感知数据的存储、分析平台，将是物联网网络层的重要组成部分，也是应用层众多应用的基础。

3）应用层可分为两个子层，下子层是应用程序层，主要功能是进行数据处理，车辆网的各种具体的服务也在这一子层进行定义与实现，现在一般认为采用中间件技术实现车辆网的各种服务是较好的选择；上子层是人机交互界面，定义与用户交互的方式和内容。应用层使用的设备主要是一些提供网络服务的服务器和用户使用的车载信息系统等。

3 车联网的关键技术

车联网是一种全新的网络应用， 是物联网技术在智能交通领域中的应用体现，是新一代智能交通系统的核心基础。车联网的普及和应用涉及到一些关键的技术有待解决这些难题涉及到车联网的每一层。

1）射频识别技术（Radio Frequency Identification ，简称RFID）。RFID是一种无线射频识别技术，由读写器、天线和标签组成。当标签靠近到读写器和天线组成的感应范围时，标签会将存储在芯片里的数据发送给读写器，读写器会将数据上传至信息系统。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣73ea244a5a80b4a2947519f47eb06ebbb01dc83fc5b958a26715368265b76836环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

2）智能交通[3]（Intelligent Transport System，简称ITS）。是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通参与者提供多样性的服务。ITS系统将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。

3）传感器技术及传感信息整合：传感器技术及传感信息整合可以说是车联网发展的宽度的体现，也决定了车联网应用的基石。“车联网是车、路、人之间的网络”，因此车、和路得信息的获取使车联网技术发展的基础和关键。通过车传感器和路的传感器来获得数字化的车路信息。同时，通过车联网，将车路信息状态传输到控制服务中心，实现传感数据的融合。

4）开放的、智能的车载终端系统[4]平台数据处理技术

能够互动的车载终端及运营平台是车主获取车联网最终价值的媒介，可以说是网络中最为重要的节点，它直接反映的是车联网的应用端。应用端的发展是推动技术更新的源动力。当前无论车载终端还是运营平台，源于功能的局限性，可以说是一个比较封闭的系统，很难有进一步发展的空间——因为应用少，辛辛苦苦开发了上网功能，却无特色的应用及服务可用。可喜的是行业内开始已经有很多应用，比如荣威350-应用安卓车机方案，集娱乐、上网、地图查找与强大的后台运营平台实现互动，远程提供服务。还有一些有后台运营开发能力的企业，也是在其后台运营平台上下功夫，结合市场的需求，在后台运营上不断增添新的服务项目，提升整体的服务水平，而这个也有赖于平台运营数据处理的能力以及前端传感器端共同技术整合及提升。

5）通信技术

车联网采用两种通信技术，分别是无线通信技术和移动无线通信技术。无线通信技术主要是指近距离的通信技术，主要采用RFID传感设备，以及WIFI等技术。移动无线通信主要指的是GPRS、3G、LTE、4G移动通信技术。车联网采用发展比较成熟的通信技术，因此对车联网来说，主要是如何将这种技术应用在车辆网上面。

6）协议研发

车联网是一种全新的技术，因此车联网的协议应该研发合适于车联网应用的协议，传统的TCP/IP采用的是分层的思想，因此，车联网的协议，也可以考虑根据车联网三层的体系结构的模型分层来进行研究和分析。车联网需要和Internet进行连接。因此，在分析和研究车联网技术的时候，应该考虑协议的转换的问题。车联网的网络协议应该能够让车联网能够和Internet信息实现互通。网络的拥塞控制，数据传输的安全性，网络的差错控制等都是车联网协议开发应该考虑的问题。

4 车联网的应用

车联网是一种全新的概念与应用， 具有广阔的应用前景和商业价值，车联网所能提供的主要应用主要在三个层次。

1）初级应用：在这个阶段，车联网的应用主要是在导航、交通事故处理、动态交通信息的提供、车辆防盗系统方面。系统通过3G网络技术，使车载终端和互联网连接，实现呼叫中心的信息服务。

道路事故处理系统：实时及全面的行车数据使事故现场轻松的在电脑上得以重现；将对交通管理、保险等传统行业带来革命性的创新模式。

动态交通信息：通过车联网的终端控制中心和车载断，车主可以查看实时的交通路况信息。同时终端的导航软件能够将实时的路况信息在地图上显示出来，能够及时的告诉车主哪里交通堵塞，哪里通畅。

车辆防盗系统：车联网中的防盗系统，除了有防止汽车被偷窃的功能外，还有能够及时的跟踪丢失的汽车，定位丢失的汽车，能够通过远程的控制让丢失的汽车自动的停止行驶。

紧急救援系统：紧急救援系统主要是借助卫星定位，与紧急救援实现高效对接；系统能够实时的将故障信息传到服务中心，服务中心提供个性化的服务为车主提供全方位的汽车生活体验。

2）中级应用：主要通过车载的系统，为车主提供智能化的服务。主要在以下几个方面

车辆的安全预警：车辆的安全预警包括超速预警、弯道行驶预警和危险路段的识别和安全驾驶预警。通过对弯道特征、危险路段特征、驾驶人行为特征和车辆故障、货物特征等提取来判断危险状态，向车辆发送危险提醒与安全驾驶信息。

车辆远程诊断：：通过GSM/GPRS网络，远程诊断服务中心时刻监听车载智能终端的连接请求，连接确认后对汽车用户的通讯卫星无线通信身份和密码进行验证，验证成功后根据诊断协议对汽车进行远程诊断。快速获取车辆故障诊断解决方案

3）高级应用 ：通过车载系统、无线网络设备来实现导航、电子支付、安全预防，以及其它增值服务。目前典型的应用主要是车路协同系统。

车路协同系统是指通过采用先进的通信技术、传感器技术等来对车况和交通信息的获取，通过车与车，车与路信息的互通和共

（下转第251页）

（上接第241页）

享，同时能够实现车辆和其它的交通基础设施进行信息的互通，达到车与路，与控制中心和其它交通基础设施的信息的协同配合达到充分的利用和优化系统资源，提高交通道路的安全、缓解交通拥堵的目标。

5 目前车联网存在的问题及突破

中国拥有规模与覆盖范围全球第一的移动通信网络和丰富的带宽资源，汽车保有量很大，发展车联网具有一定优势。不过，也面临诸多问题。

第一，缺乏核心技术，应用出现同质化倾向。车联网要攻克的关键技术包括信息协同技术及标准问题。

第二，没有明确有效的商业模式。前装与后装市场各有优劣势，但都面临很多挑战，用户规模小，渗透率低。

第三，缺少行业标准。中国车企在研发相关系统时，并没有统一的平台和接口作为参考。各自为政造成了系统之间的兼容问题，并可能导致资源浪费。

第四，安全和隐私问题。车联网系统收集的大量数据，包括整个车辆的零部件、运行状态及线路，需要妥善处理。个人客户出于对隐私的保护，对车联网的接受度还有待提升。

6 总结

车联网技术是物联网在智能交通控制领域的应用，将全面提升智能交通的管控水平和信息服务水平，实现从现场物理实体的管控到信息空间中虚拟镜像的管控，将进一步推动智能交通信息的快速发展。该文初步探讨了车联网的概念、采用用的网络体系结构、车联网中的关键技术以及车联网的应用。通过介绍希望能够为车联网技术的进一步的研究提供一些思路。车联网技术涉及面广，涉及的技术比较多，因此车联网技术的普及和应用需要我们继续努力的研究。希望本文对车联网的概述能够抛砖引玉。

参考文献：

[1] 李野，王晶波，董利波.物联网在智能交通中的应用研究[J].移动通信，2010（15）：30-34.

[2] 王建强，吴辰文，李晓军，等.车联网架构与关键技术研究[J].网络与通信，2011（4）：156-158.

[3] 叶加圣.基于FCD技术的道路交通信息采集与交通动态诱导系统[D].合肥：合肥工业大学硕士学位论文，2009.

[4] 陈宇峰，向郑涛，陈利.智能交通系统中的交通信息采集技术研究进展[J].湖北汽车工业学院学报，2010，24（2）：30-36.

享，同时能够实现车辆和其它的交通基础设施进行信息的互通，达到车与路，与控制中心和其它交通基础设施的信息的协同配合达到充分的利用和优化系统资源，提高交通道路的安全、缓解交通拥堵的目标。

5 目前车联网存在的问题及突破

中国拥有规模与覆盖范围全球第一的移动通信网络和丰富的带宽资源，汽车保有量很大，发展车联网具有一定优势。不过，也面临诸多问题。

第一，缺乏核心技术，应用出现同质化倾向。车联网要攻克的关键技术包括信息协同技术及标准问题。

第二，没有明确有效的商业模式。前装与后装市场各有优劣势，但都面临很多挑战，用户规模小，渗透率低。

第三，缺少行业标准。中国车企在研发相关系统时，并没有统一的平台和接口作为参考。各自为政造成了系统之间的兼容问题，并可能导致资源浪费。

第四，安全和隐私问题。车联网系统收集的大量数据，包括整个车辆的零部件、运行状态及线路，需要妥善处理。个人客户出于对隐私的保护，对车联网的接受度还有待提升。

6 总结

车联网技术是物联网在智能交通控制领域的应用，将全面提升智能交通的管控水平和信息服务水平，实现从现场物理实体的管控到信息空间中虚拟镜像的管控，将进一步推动智能交通信息的快速发展。该文初步探讨了车联网的概念、采用用的网络体系结构、车联网中的关键技术以及车联网的应用。通过介绍希望能够为车联网技术的进一步的研究提供一些思路。车联网技术涉及面广，涉及的技术比较多，因此车联网技术的普及和应用需要我们继续努力的研究。希望本文对车联网的概述能够抛砖引玉。

参考文献：

[1] 李野，王晶波，董利波.物联网在智能交通中的应用研究[J].移动通信，2010（15）：30-34.

[2] 王建强，吴辰文，李晓军，等.车联网架构与关键技术研究[J].网络与通信，2011（4）：156-158.

[3] 叶加圣.基于FCD技术的道路交通信息采集与交通动态诱导系统[D].合肥：合肥工业大学硕士学位论文，2009.

[4] 陈宇峰，向郑涛，陈利.智能交通系统中的交通信息采集技术研究进展[J].湖北汽车工业学院学报，2010，24（2）：30-36.