车联网技术——智能交通和智能城市的未来标志

ningxueqin

　　车联网是通过车内网、车载移动互联网和车际网，建立车与人、车与路、车与车、车与外部世界之间的连接，实现智能动态信息服务、车辆智能化控制和智能交通管理。车联网是未来智能交通的重要组成部分，pancon也是目前国内外研究的热点问题。
　　图1 车联网系统的基础

　　车联网实现车与车之间、车与基础设施之间、车与周围建筑物或动态障碍物之间信息的交换，并可实现车辆与行人，与非机动车之间信息的应答。卡式螺母如同互联网连接了各地的孤立的计算机。车联网把独立的车辆、车辆沿途的基础设施障碍物联结起来，sub接口随时随地获取道路交通状况，选择最佳行车路线，确保交通安全、环境保护和道路容量有效发挥。由车载智能终端组成的移动无线自组织网络构筑车辆间的通信网络，使其能通过移动IP技术接入互联网，使车辆中的驾乘人员共享互联网信息。

　　车联网的网络结点以车辆为主，汽车节点移动速度快，具有高动态特性。网络拓扑结构变化频繁，路径寿命相对较短;车联网中的车辆节点间的通信受到天气状况、周围建筑物、意外障碍物及道路交通状况等因素的干扰;网络连通性的稳定与否会关联车联网有效实施;网络安全性可靠性更是深刻影响车联网应用过程，事关生命财产损失与灾难;车辆能装备较高性能的车载计算机以及辅助外设(如GPS, GIS等)。

　　车联网系统结构与通信模式

　　车联网运用信息技术、通信技术、传感器技术、控制技术、计算机技术、系统集成技术和云计算虚拟化等多个先进学科和网络资源，使交通运输系统有序化，综合管控能力最大限度提高。车联网的运行需要依托有源的CPS结点作为车辆的主要设备，采用互联网CPS结点作为固定设施中的主要设备。CPS是指利用计算机技术监测及控制物理设备行为的嵌入式系统，称为网络化物理系统，是英文Cyber-Physical Systems的缩写。有源CPS结点具备主动感知能力，支持移动性较好;其联网能力、计算能力和存储能力等功能较强。而互联网CPS则具有更高的可靠性和安全性。

　　图2 车联网通信系统结构

　　图3 车联网客户需解决的5大问题

　　图4 系统拓扑结构

　　（1）车联网的信息感知采集层

　　车辆自身及道路交通信息的全面感知和采集，基于传感器(温度、速度及车辆工况)、读写器、摄像头、RFID标签、车辆定位等技术，实时感知获取车况及控制系统、车辆实时位置、道路环境、车辆与车辆、车辆与基础设施、车辆与人等信息，提供全面而基础的终端信息，将有源CPS节点网数据进行数据网处理。

　　感知采集层数据传输通过RFID技术实现，在自组织网络范围内(有源CPS结点之间)传输是保证车联网能把各自独立的车连在一起的前提。

　　（2）车联网的网络传输通信层

　　实现Internet接入，完成数据分析处理和远程宽阔范围的传输;制定专用的网络架构和协议模型，协同异构网络间相互通信，整合感知层的数据;向应用控层屏蔽通信网络的类型，为应用程序提供透明的信息传输服务;利用对虚拟化、云计算等技术的综合应用，让网络资源为上层应用提供强大而充分的应用支持。

　　传输通信层使用的主要设备是互联网的CPS结点，其功能相当于传统网络里的路山器，但山于协议的转换，使之对车联网内的结点传输信息兼有强大的远程监控和管理功能。

　　（3）车联网的应用管控层

　　应用管控层基于符合现行相关网络体系标准和协议的基础，兼容未来可预见的网络拓展功能。车联网除了实现智能交通管理、车辆安全控制和交通事件风险预警外，还为车联网用户提供信息订阅、查询及事件告知等各类服务。

　　应用管控层的设备是提供网络服务的服务器和用户的车载计算机。应用程序进行数据处理对各项具体服务进行定义和实施。山人机交互界面定义与用户交互的方式和内容，采用中间件技术是实现车联网各类服务较好的选择。

　　车联网的管控能力既强大又安全可靠。其管控中心提供对入网车辆信息和路况信息严密管控，实现车辆间、车辆与道路基础设施间及不同网络之间自山、无缝链接和切换;实现车联网通信Qas管理，依据不同车辆入网信息与业务类型，提供相应的优先级网络服务。车联网通信能力与安全性紧密相连，提供密钥管理和身份鉴别，确保入网车辆信息的真实性;提供准确的位置信息，能实现对车辆位置和路径的可追溯性;充分的信息安全保护功能，保证信息数据在传输过程中不受篡改、丢失或破坏;提供精确的时钟信息。确保车联网实时业务。安全环节在时间上同步。

　　车联网核心技术是要开发一款同时具有汽车信息传感、汽车联网及网络身份识别的车载智能终端，它将推动ITS技术由道路静态向车辆动态视角的转变，同时推动云计算产业发展壮大。车联网技术在物联网技术、通信技术及云计算技术的突破，不仅会促进原有的汽车产业、通讯产业、互联网产业升级换代，还能催生出许多新兴行业及创业机会，成为智能交通和智能城市的未来标志。