车联网技术应用及发展前景探讨

朱镜瑾

(黄河交通学院,河南 郑州454950)

1 引言

物联网是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段,物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

车联网作为物联网在城市交通方面的具体应用,是物联网概念的一个着陆点,而汽车则是车联网技术的终端载体。

车联网由各个车辆组成网络,通过无线通信的方法收集、处理各种动态数据,用以实现汽车之间、汽车和建筑之间以及汽车和其他公共设施之间的信息交互,使汽车融入到城市网络中。车主可以由无线通信的方式无间断的和信息中心交互,实现实时导航、故障诊断、安全驾驶、娱乐通信等一系列功能,在车联网技术的支撑下让汽车更加人性化。

2 车联网技术应用

要实现汽车和道路及其周围目标之间建立可行的信息传输通道,实现道路交通管理和信息服务的智能化,车联网系统要具备以下几种必要的功能。

第一,网络通信功能,例如:多种信息播放方式之间合理的选择;数据聚合和信息控制;实现信道和连通性管理方法;不同层次消息的优先选择;数据寻找方式;网络移动节点的管理。第二,无线通信能力,例如:无线通信频道的选择;无线通信的范围;无线通信的带宽及比特率;无线通信的信道鲁棒性;无线通信在传播困难情况下的补偿水平,用以实现车辆和基础设施直接的信息交换。第三,无线通信的安全,例如:信号的保密性和完备性;对外部恶意攻击的防备能力,系统和数据完整性;所接收到的数据的真实性。第四,车辆的定位功能,例如:全球定位系统GPS;全球导航卫星系统GNSS;由本地地图和全球导航卫星系统提供的信息组合定位功能。

要搭建起一个具有适用性及高效率的车联网系统,要实现车联网系统的基本功能,一系列的基础先行技术必须完善,关键技术主要有以下几点:

(1)RFID射频识别技术。要使汽车之间实现数据的互通,彼此之间组成一个网络,除了网络技术、数据库技术及中间键等技术的应用之外,必须要用到RFID射频识别技术用来识别特定目标并读写相关数据,可以说RFID射频识别技术是保证车联网系统能够运作的基础,但是我国在高频率的RFID射频识别技术方面缺乏关键技术。

(2)传感器技术。人要感知外部环境的变化,依靠的是人身体内的神经网络结构,相对于车辆而言,要知道车辆内部的油耗、发动机运行状态、刹车稳定性以及外部桥梁的受压情况、路面的高低情况、前方道路的拥堵情况等,都要依靠各种各样的传感器。由不同的传感器感知接受各种信号,并且对这些信号进行融合、识别、分类并且再发送给车辆的各个部件去执行相应的命令,所以传感器技术是车联网系统实现信息采集的关键。

(3)无线传输技术。由车辆的传感器采集到新号之后,需要传递给服务器或者其他的终端设备,又或者是接收发出的控制命令,用以完成车辆的远程控制,有线传输的方式是不可能,只能通过无线传输的方式实现目标之间的信息互通。

(4)云计算技术。大批量的数据被采集完成之后,需要进行快速有效的计算,并且能够正确准确的反馈,以便确保数据的实时性,所以车联网系统的数据服务要通过网络以云计算的特性(按需、易扩展的方式)获得。

(5)车辆定位技术。现阶段除了国外的GPS定位系统之外,国内的北斗也已经投入使用,通过定位系统不但是提供车辆的大致位置信息,而且随着定位系统的精确性不断提升,车辆行驶位置的确定范围也不断缩小,路况的实时信息的精准度和交通事件定位的精确度也不断提高。

3 车联网技术的需求和挑战

随着社会的发展,汽车的数量日益增多,人为的进行道路交通的管理将会变得愈加困难,车联网系统的构建将会成为迫切的需要,同样的这将是一个巨大的挑战。

第一,车联网中的每一辆车都必须在网络中给出一个地址编码,由于IPv4为32位的地址位数,发展至今已经使用了30多年,由于互联网的蓬勃发展,IP位址的需求量愈来愈大,使得IP位址的发放愈趋严格,IPv4的资源即将耗尽,而下一版本的IPv6互联网协议虽然几乎可以不受限制地提供地址,但对于原有的软件、设备、网络和运营商等都有兼容性问题。第二,车辆要实现互通需要一个统一的编码体系,由于还未有统一的编码,不同系统原型之间只能各自进行编码标识,这样不仅行业内的数据互通有隔阂,行业间的交流更加带来障碍。第三,车联网中的信息交互同样没有统一的标准,使得系统缺乏保护,并且网络中节点数量庞大,数据传输时会造成网络的拥堵,这些都会对车联网的实施力度和未来发展造成影响。第四,目前的基础设施并没有都实现电子化管理,其智能化程度还很低,若对这些相对落后的基础设施进行大规模改造,不仅建设周期长,而且投资花费金额较大,这些都是车联网要实现终端信息化所面临的现实问题。第五,车联网的概念兴起时间不长,比较完善的服务应用和软件平台还没有实现,若没有相关软件和硬件的平台作为交通安全的支撑,那么车联网的前途势必会大打折扣。

不仅如此,车联网尚未有统一的协调中心,道路交通中虽然有一些信息化的基础应用设施,但这些应用设施之间大多是不相连的。车联网系统的是要使这些应用所使用的单一信道方式与分布式控制的要求相结合,这恰是车联网设计的关键问题所在。除此之外,无线电波的变化和车辆的移动会带来动态网络拓扑影响,所以无线电波必须考虑天线的高度以及移动车辆自身金属反射对无线信道造成的不利影响;同时需要考虑车辆自适应发射功率和速率控制,以保证可靠、低延时的通信。

4 车联网前景展望

车联网作为新生的力量,面临着广阔的发展空间,未来的车联网发展趋势大致有一些几个方面:

(1)由于石油能源的日益短缺,同时车辆尾气的排放增加,未来的驾驶将会以生态为中心,提倡生态操作、生态出行。

(2)活动安全协议,包括安全驾驶、协同驾驶等。

(3)交通智能化,例如:跟踪定位货物的位置信息,将服务嵌入整个货物供应链和物流链;车辆信息的实时传输,把车辆传感器收集的信息发往云中心进行计算分类,然后将不同类型的数据分发到不同的部门进行处理,利用这些反馈回来的数据进行交通控制。

(4)导航精确化,依靠更加灵敏的导航系统使车辆能加快速获取系统的指示和建议,并且会根据驾驶员的喜好计算导航路径。

可以预见,在互联网技术飞速发展的今天,车联网在此基础之上必将会以飞快的速度带给人类溢出。车联网虽然还存在有很多问题,但这不仅是挑战还是机遇,相信车联网的最终发展是辉煌的。

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