现代车联网技术综述

赵赫

摘 要：随着社会经济和科学技术的不断发展，汽车已经成为了人们出行最常使用的交通工具，大大扩展了人类的活动范围，在客运和货运上给人类提供了极大的便利。然而，随着城市中的车辆逐渐增多，各种交通问题不断凸显，工程师们试图利用各种技术来提高车辆交通的运行安全和效率，而车联网技术就是其中重要的一种。车联网是一种将车辆与车辆、车辆与道路、车辆与人连接起来的一种网络，通过此网络，车辆之间的信息可以无缝沟通。本文全面分析了车联网的概念和发展，并对车联网的构成和应用做了详细分析。

关键词：车联网；发展；危险救援

中图分类号：F426.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）21-0045-02

1 车联网概述

车联网是一种将车辆与车辆、车辆与道路、车辆与人连接起来的一种网络，通过此网络，车辆之间的信息可以无缝沟通，实现信息共享。车联网下属于物联网（物品与物品相连的网络），和我们平时常用的互联网相同，是网络的一种。我们都知道，无论是人还是车辆，在参与到交通的过程中，不可避免的会需要接收各种信息和产生各种信息，例如行人和车辆通过十字路口时需要看红绿灯，车辆行驶每时每刻都会产生位移、速度、加速度等信息，这些信号的交流和共享催生了车联网的产生。车联网通过高速通信的有线或无线网络将包括车辆、道路、行人、交通设施在内的各种交通要素连接在一起，每种交通要素都成为这张网络的每个节点。具体来说，车联网包括以下几种分类：车与车相连（Vehicle to Vehicle，V2V）、车与路相连（Vehicle to Roadside，V2R）、车与基础设施相连（Vehicle to Infrastructure，V2I）以及人与车相连（Vehicle to Person，V2P），通过车内电子系统和车外辅助系统的通力协作，达到信息的快速传递和沟通，实现了智能交通各种功能的实现。

2 车联网的发展

2.1 国外发展

智能交通系统和车联网的提出归功于世界工业大国——美国，其也是车联网技术的领导者，在上个世纪就建立了ITS战略研究计划，这项战略的核心是IntelliDrive，也就是“智能交通”。通过这项技术的沟通和交流，一些相对完整的车辆管理、公共交通规划信息、行人对交通的需求和车辆停车和通行收费等系统被完全建立起来，同时也出现了车联网技术中网络、传感器、云计算、大数据等方面的标准和规范，其中车辆IP通信协议便是最为典型的一种。美国倡导的这种智能交通车联网可以有效地将车辆、交通参与者、道路、道路管理人员等交通要素整合在一起，大大提高了交通的智能化程度，在20世纪末期起到了一定作用。通过部署此智能化车联网系统，美国主要城市洛杉矶、纽约和芝加哥在交通高峰时期的拥堵量平均下降20%左右，市民对于交通的改善也有着显著的赞许。

除了美国之外，日本在车联网领域也走在全球领先的前列。早在1993年，日本交通省就组建了车辆道路管理协会，这一组织的重要任务便是对智能交通系统尤其是车联网展开深入研究。经过10余年的研究和试验，日本于2006年首次推出适用于东京都市圈的智能交通解决方案，其采用高速率的无线通信网络将车辆、行人、道路连接在一起，包括车辆在内的任一交通要素不仅是交通信息的提供者，也是信号的接受者。

欧洲在车联网方面的努力也没有停止过，通过欧盟（EU）这一跨区域合作体的协作，全欧已经初步建立起可以互通互联的基础通信网络，这也成为了车联网建立的重要基础。到2000年底，著名车辆智能交通解决方案公司safeTRIP基于欧洲的这一互联系统开发出适用于车辆平台沟通的通信技术，其特点是允许欧盟各成员国在内的所有交通要素拥有紧急呼叫的功能，且覆盖范围巨大，在一些山区和荒漠地带可以做到很好的覆盖，方便了紧急状态的通信需求。

2.2 国内发展

我国对于车联网的研发和部署落后于欧美发达国家，特别是理论和技术方面大部分依赖于国外进口，在通信设施和通信标准的建立上还存在许多瓶颈，但是随着我国高校和科研机构的不断努力，进入21世纪以来，我国的车联网发展迅速。众所周知，我国的汽车保有量居世界前列，许多城市都有着百万级别的汽车保有量，巨大的汽车保有量在每日循环往复的运行中就会产生大量的交通数据，这些数据如果被车联网加以利用，会产生巨大的收益，也会促使车联网的不断完善。与发达国家相比，我国的车联网建设缺乏对数据的有效获取，也就是感知层的数据十分匮乏，除了像北上广等特大城市之外，一些大中等城市基本没有部署用于交通信息获取的各种传感器，这也是导致这些城市出现高峰期交通拥堵的重要原因。同时，目前一些城市的智能交通系统还停留在初级阶段，只是对交通数据采集后机械地整合在一起，提供给交通参与者参考，缺乏对海量数据的分析和共享。在交通设施硬件步数方面，还不能够满足现代城市交通的需求，此外在关键技术、传感器、网路、算法等领域的研究还有待深入。

3 车联网技术的组成

3.1 车联网的构成

（1）车辆和车载系统。车辆和车载系统是参与交通的每一辆汽车和车上的各种设备，通过这些传感器设备，车辆不仅可以实时地了解自己的位置、朝向、行驶距离、速度和加速度等车辆信息，还可以通过各种环境传感器感知外界环境的信息，包括温度、湿度、光线、距离等，不仅方便驾驶员及时了解车辆和信息，还可以對外界变化做出及时的反应。此外，这些传感器获取的信息还可以通过无线网络发送给周围的车辆、行人和道路，上传到车联网系统的云计算中心，加强了信息的共享能力。

（2）车辆标识系统。车辆上的若干标志标识和外界的标识识别设备构成了车辆标识系统，其中标志以RFID和图像识别系统为主。

（3）路边设备系统。路边设备系统会沿交通路网设置，一般会安装在交通热点地区、交叉路口或者高危险地区，通过采集通过特定地点的车流量，分析不同拥堵段的信息，给予交通参与者避免拥堵的若干建议。

（4）信息通信网络系统。有了若干信息之后，还需要信息通信系统对各种数据的传输，这是网络链路层的重要组成部分，目前车联网的通信系统以WIFI、移动网络、无线网络、蓝牙网络为主，车联网的大部分网络需求需要和网络运营商合作，以便和用户的手机随时连接。

3.2 车联网主要技术

（1）射频识别技术。射频识别技术（radio frequency identification，RFID），是一种通过非接触的标签识别技术建立起无线通信网络技术，主要利用射频信号对目标标签进行侦测，当标签在识别距离内时，就可以自动地触发识别机制从而获取标签上的若干信息，由于其无接触、速度快、可以识别运动的物体的特性，现在被广泛地应用于货物、车辆等识别领域。

（2）网络通信技术。在车联网的系统内，每一个交通参与要素都会成为一个节点，通过庞大的网络连接在一起，以实现信息的传递。

（3）GPS定位技术。全球定位系统（global position system，GPS）是一种以卫星定位为基础的全球性无线电定位系统，其原理是三星定位原理，通过车辆向卫星发送的请求电磁波，采用一定的算法便可计算出车辆的位置，民用的精度可以达到米级。和美国GPS类似，我国也开发出自主的定位系统——北斗全球导航系统，这一系统将在不久的未来服务于全球的车联网用户。

（4）传感器及其融合技术。传感器是车联网实现的根基，车辆上的传感器一般有距离传感器、温度传感器、光线传感器、激光雷达、视觉传感器等，感知在车联网系统中起两个作用：释放行为、支持或引导行为的动作。所有传感器都是隶属于行为的，一些行为可能会选择相同的传感器，但对数据的使用则是各自独立的。车联网的特点是行为大部分都是激励-响应形式，这种激励—响应基于直接的感知而不是车联网的记忆。

4 车联网的应用

车联网的应用十分广泛，现列举以下几种：

（1）危险道路警示。首先，车联网最为重要的应用领域便是危险道路情况警示。在传统的行车过程中，车辆对于前方的路况往往是不清楚的，一方面在高速路段，车辆时速很快，前面如果出现事故等情况将对行车安全造成很大威胁，另一方面，在山区路段，由于障碍物的遮挡导致视野受限，也会产生很多的危险隐患。通过在一些路段的特定点安装各种车联网传感器，实施侦测路段的各种情况，并由覆盖广泛的无线网络传输给即将经过的车辆，并产生警告信号发送给车联网管理中心。

（2）辅助转向。左转车辆和对方直行车之间的侧而直角碰撞事故是十字路口交通事故的主要类型之一。在十字路口的路边设备安装感应器，以探测来车的位罚和速度，并记录交通信号灯的信息。路边设备周期地将上述信息发送给左转待转车辆，左转司机可以利用这些信息辅助决定左转的时机。如果车载系统具有左转辅助判断功能，也可以隨时向司机建议左转的安全时机。

（3）缓解城市拥堵。车联网在城市中的部署可以实时监测城市道路的车流量情况，通过车载终端对驾驶者目的地的捕捉和分析，实现了城市道路拥堵等级的评定，并将此动态结果通过手机、平板、车载终端等设备实时传递到驾驶者眼前，对于驾驶者避免拥堵有着极大的帮助。

参考文献

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