车联网架构分析及其在智能交通系统中的运用研究

苏振

摘 要：智能交通系统是解决当下交通问题的有效手段，而车联网技术是物联网在智能交通系统中的典型运用，车联网技术为智能交通系统提供保障。车联网技术在智能交通系统中的运用，使智能交通系统发展成为集成化、可扩展的信息服务系统（Telematics）。文章在对车联网技术以及车联网架构概述和分析的基础上，介绍了车联网技术在智能交通系统中的具体运用事例。

关键词：车联网技术；智能交通系统；车载信息服务系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.136

0 前言

随着改革开放的脚步，我国科技迅速发展，为解决出行安全、交通拥堵、汽车环保等问题，智能交通系统应运而生。2010年全国两会指出，将物联网作为新兴产业重点发展。2010年世博会期间，车联网在智能交通系统中运用的设计，引起全球关注。车联网技术是物联网在智能交通运用中的细分，是一种新型技术，有望解决交通拥堵、汽车环保、交通事故等问题。

1 车联网概述

智能交通（ITS）是通过通信技术、自动控制技术、传感器技术等先进技术，建立高效、实时的交通运输监管系统[1]。车联网（Internet of Vehicles，IOV）是指由车辆运行路线、位置以及速度等信息组成的交互网络[2]。即通过定位系统、射频识别、传感器等装置，对车辆状态信息以及道路环境信息进行采集，其中的状态信息包括静态信息、动态信息、以及属性信息等；将采集到的车辆信息通过互联网传输到中央处理器；最后通过计算机对信息进行分析、处理，根据不同的交通需求，对车辆的状态进行监管，以及提供移动互联网应用，从而实现智能交通。通过无线互联技术实现车—车、车—人、车—路等互连互通，同时实现信息共享。

随着全球汽车行业的不断发展，车联网技术也在不断完善与发展。目前，欧洲的沃尔沃、奔驰等汽车企业，已经将车联网技术运用在车队管理中，同时欧洲也在大力推行车联网技术。美国的IVHS和日本的Smart Way等系统也在车辆与道路运行之间建立了通信，实现了智能交通系统监管与服务。而实现车、人、路之间信息交通的是车载信息服务系统。在国际上，车载信息服务系统在美国、欧洲等国家应用已经趋于成熟；在德国的宝马i-drive，日本的丰田G-book、通用On-Star等汽车系统中成功应用。而在国内，车载信息服务系统是一个新兴的系统，还处于初始发展阶段。

2 车联网架构分析

在时代快速发展的背景下，我国车联网技术在智能交通系统中的运用还处于初级发展阶段。作为一种新兴技术，车联网架构构建应根据实际需要，在要实现的功能基础上进行。

从用户角度出发，车联网应具备以下功能：对车辆的状态信息（保险、违法情况、报废时间、年检时间等）实时掌握，便于用户及时办理相关手续；明确交通路线，选取最优运行方案，同时还要对沿路的施工路段、地理热点、隐患路段等各种信息进行明晰；对交通管理部门下达的最新规定及时了解，提高隐患意识，降低事故发生率；还可以享受车联网提供的各种服务。

从交通管理部门角度出发，车联网具备的功能主要有以下几点：将各地区的管理体系纳入到全国管理体系中，实现对全国车辆的统一管理；便于对本、外地车运行状况实时掌握，比如对套牌车、盗抢车、走私车的信息追踪；再比如对大型客车、危化品车进行重点监管，防止出现违法行为；此外，如果车辆发生突发事件，可以及时开展救援工作等。对于交通拥堵路段制定收费措施，起到均衡区域交通流量的作用；另外，对于高速公路或者其它一级公路等路段，实行自动收费。

根据对车联网实现功能的阐述，其基本架構图如图1 所示。

从图中可以看出，一个完整的车联网系统的构建，核心部件—车、车载信息服务系统、服务基站、移动通信等是必不可少的组成部分。在实现车、人、路之间信息通信，是通过无线通信技术实现的，车联网技术中的无线通信技术主要包括四种，分别是车外、车内、车间、车路通信。

车外无线通信是外部通信基站与车辆之间进行信息交换，通信涵盖范围较广，这就对其高速运行下传输数据的要求较高。目前，国内车外通信采用的主要是2G、3G、GPS（全球定位系统）等技术。

车内无线通信涵盖范围仅仅是车内部，通信距离较短。主要工作是对车辆内部短距离的无线通信，以及内部空间的信息采集。目前主要采用的技术是CAN总线技术、LIN总线技术、以及蓝牙技术等，其信息传输特点是抗噪性强、速度快[3]。

车间无线通信主要是车与车之间动点双向传输，运用与车辆出行安全，防止碰撞等意外事故。因此，车间通信对实时性和安全性的要求较高。而目前，主要采用的是红外技术、微波技术、专用短程通信技术、视频成像技术等。

车路无线通信是外部设备与车辆之间的信息通信，主要包括环境参数采集、自动收费系统、车辆调度指挥等。车路无线通信主要采用的技术与车间通信相同。车路与车间的无线通信实际上是同种技术的不同运用形式，通信距离也均在0.1～1km之间。

3 车联网技术在智能交通系统中的运用

从车联网基本架构来看，其体系庞大，涉及产业众多，应用领域广泛。其中，涉及的企业有交通管理部门、通信企业、汽车厂商、以及服务商、服务供应商等。以下就车联网技术在智能交通系统中的运用，举例阐述其实际运用。

（1）变道辅助。车辆变道时，也是比较容易引发交通事故的。将车联网技术运用到行车变道上，通过车载终端收集目标车道的行车状态信息，对附近运行车辆行驶速度、行驶位置、是否会变道等信息采集。通过采集的车辆信息，对变道的危险情况进行分析，最终判断出是否能够安全变道，并针对变道的具体情况做出显示。

（2）夜间会车远光灯关闭控制。夜间行车，常会遇到会车情况，会车时需要关闭远光灯，而有的驾驶员会忘记，就会带来交通隐患，同时也增加了驾驶员的负担。运用车联网技术，通过车间无线通信采集车辆行驶方向、行驶位置、行驶速度等信息。当车——车判断到前方会车时，车载信息服务系统就会自动切换远近光灯。整个过程通过车联网来完成，无需驾驶人员进行任何人为操作，减轻驾驶员行车负担，同时为夜间安全出行提供保障。

（3）车辆动态适应红绿灯信息。动态适应红绿灯信息是通过车外通信实现的。在红绿灯路口安装红绿灯信号联动装置和无线信号发射装置，当车行驶至距离红绿灯指定距离时，车载信息服务系统接收红绿灯变化状态信息，从而调节行驶状态，是减速等待下一个绿灯通过，还是匀速通过，或者是加速通过，加速通过情况下要给出安全通过的时速，保证安全通过红绿灯路口。

（4）车辆追尾预警。驾驶员行车时，有时会注意力不集中，这时就会引发追尾等行车交通事故。如果与前方大型车辆发生追尾事故，后车伤害情况就会很严重。如果车辆中运用车联网技术，在车辆行驶中，后车就会通过车载信息服务系统采集的信息，判断前车的行驶状态，从而驾驶员调节行车速度与行车状态，从而避免追尾事故的发生。

4 结束语

随着科技的发展，车联网技术作为一种新兴的技术，运用到智能交通系统中，对交通拥堵、汽车环保、交通事故等问题能够有效的改善和规避。车联网技术的发展与完善任重道远，需要学者专家深入研究其在智能交通系统中的运用方向，共同携手推动智能交通的发展。

参考文献：

[1]曹新，杨涛，张旭东等.基于车联网的智能交通管理及决策依据的研究[J].计算机应用与软件，2015（04）：83-86.

[2]郭柯江.基于车联网系统在智能交通数据安全的优化研究[J].数字通信世界，2016（03）：81.

[3]张宾.车联网架构与关键技术研究[J].工业b，2015（09）：185.endprint