车联网关键技术及发展分析

车联网关键技术及发展分析

【摘要】车联网是物联网的一个重要应用领域，本文是对现有车联网技术和应用进行梳理、总结，针对rfid、汽车感知、地理信息处理等关键技术进行了研究、分析。通过对车联网技术展望，为研究车联网提供了方向。车联网涉及了多数学科领域，有待我们更进一步研究、探讨。

【关键词】车联网；传感器；智能控制

0.引言

2010年全国两会，物联网技术被明确指出作为国家重点发展的战略性新兴产业，至今，物联网产业风声水起。车联网作为物联网技术重要发展领域，已开始开始步入快车道，整个车联网产业规模日集月增。上海世博会期间，上汽通用汽车展馆融入车联网概念设计的汽车向人们展示了一个0排放、0拥堵、0事故、具有驾乘乐趣的2030年智能交通的美好场景。这种基于应用电子技术、通信技术、网络技术、自动控制技术的产业带给我们一种全新的视觉，改变着我们的生活。

1.车联网技术概述

车联网是以车内通信、移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车与车、车与道路、车与互联网间实现无线通信和信息交换，以达到交通智能化管理、车辆自动化控制和动态信息服务的一体化网络。车联网系统架构主要分为：感知层、网络层和应用层。感知层是基于rfid标签、gps、视频检测等多种传感设

备组成的全知感知网络。网络层是由通信运营商建设的移动通信网络，它把传感器网关和车联网管理中心或现场控制器连接在一起，形成联络系统。应用层是基于软硬件控制的应用系统，比如：智能交通管理、远程诊断监控、车载娱乐、车辆事故处理及紧急救援。车联网与一般性网络有如下特征：（1）它具有高动态性，以车辆作为网络结点使网络拓扑变化频繁、通信路径无法固定；（2）网络结点间受外部干扰大、网络不稳定，如：天气、交通情况、遮挡、移动速度；（3）车辆作为大型的载体可以提供持续电源和其他设备扩充；（4）车联网介入汽车驾驶，需要对网络在安全性、可靠性、稳定性方面提出更高要求。

2.车联网的关键技术

2.1感知技术

汽车感知技术是车联网的外部神经，车况传感器种类很多。汽车感知技术主要有传感器技术、rfid技术、卫星定位技术等，主要用于车况及控制系统感知、路况感知、环境感知、定位感知等。车况与控制系统感知，可以实现辅助驾驶、驾驶行为分析、主动安全提醒、远程驾驶控制甚至自动驾驶等。路况感知主要有路面感知、交通状况感知、交通信号感知、行人感知等。环境感知则能实现行车安全、防碰撞和无人驾驶。定位感知技术则采用卫星定位、电磁感应和rfid技术实现功能。

2.2车辆无线通信技术

无线通信技术是车联网信息传输的重要手段，目前3g网络发展

成熟，更高速的4g网络也开始建设，依托网络实现车载系统与控制中心快速连接。无线网络的发展将更趋灵活性、可靠性和整合性。

2.3导航技术

汽车内置gps天线，通过搜索导航卫星坐标实现精确定位，配合地理信息通系统可实现车辆跟踪与导航。目前中国“北斗星”系统已具规模，它可实现主动定位、授时、信息传送，这为车联网精准导航提供了有利条件。

2.4车载自组网络技术

车载自组网络依托短距离通信技术，实现车—车、车载设备（obu）—路侧设备（rsu）通信。与传统的网络比较，车载自组网络有两个主要特点：第一、车载自组织网络组建成本低、易于架构、操作方便；第二、智能交通系统中的信息传播具有很强的位置相关性，车载自组网络能够很方便、快捷地为区域内车辆建立实时短传通信。

2.5智能控制技术

智能控制技术主要用来解决如车联网的复杂控制。常用的智能控制技术有：模糊逻辑控制、递阶控制、学习控制、神经网络控制、遗传算法等。智能控制技术在车联网技术中应用，可实现车联网自组织、自学习、自适应，进行信息分析、集散控制。

2.6智能交通技术

智能交通是以现代电子信息技术为基础，面向交通运输的控制系统，它提供信息收集、交换、处理、分析、反馈、发布等服务，促

成交通运输安全、节能、高效运作。在系统的协作下，车辆通过智能分析在道路上按最优策略行驶，交通管理系统通过智能分析选择最优管制策略。

3.车联网的发展路线

3.1初级阶段（现阶段）

车联网汽车终端的形式存在，主要提供定位导航、娱乐咨询、车辆防盗、紧急求援的信息服务。目前，美国通用车系以安防为主，提供服务，如：安吉星onstar主要采用无线技术和gps为车主提供通信、跟踪、应急响应和远程服务的一套安全信息服务系统，包括撞车报警、远程解锁、被盗车辆定位、远程车辆诊断等。欧洲宝马车系以导航为主，如connecteddrive联合google开发“联网驾驶”提供车辆查询、办公服务、时间规划和驾驶员辅助系统；日本车系以动态信息为主，如：g—book以无线网络连接数据中心，提供紧急救援、话务服务、资讯服务、预定服务、交通信息服务。中国是三者的结合，如：一汽启明d-partner为驾驶者、汽车厂、政府提供城市服务、信息服务及行车服务。

3.2中级阶段

预计从2014年开始，车联网实现智能服务，如：安全行驶预警、节能驾驶服务、出行诱导服务、车辆运行监控。3g信号的普及和云计算的应用也让车联网能做更多事，发挥更多作用。首先，车联网可提供车辆安全预警。如汽车超速传感器、汽车周围物体识别传感器、汽车超载偏载传感器、轮毂轴承温湿度传感器通过汽车总线向

智能终端发送数据，终端综合分析数据判断弯道特征、危险路段特征、驾驶员行为特征，从而提供超速预警、危险路段认识预警、弯道行驶预警。第二、为汽车提供绿色行驶建议。通过感知层分析速度、变速、刹车信号提供速度建议；通过感知层分析道路等级、坡度、城市实时交通状况提供驾驶策略；通过感知层分析胎压、制动片磨损、发动机运行状态提供保养建议。第三、对运营车辆进行监控。监控内容包括：汽车运营区域、运营路线、运营时间、规定速度、超载超限、车载货物管控、驾驶行为管控、反劫持报警与追逃。第四、实现应急响应。在应急联动调度中，无需固定的基站和指挥中心，以应急指挥车为中心，通过车—车网络就能实现相互传输信息，获取周围车辆、路况作息，提高协同作战力度。

3.3高级阶段

预计2016年，车联网能实现协同控制，如：车车通信与安全控制、车路通信与安全控制。车路协同系统：基于无线通信、传感探测等技术进行车路信息获取，通过车—车、车—路信息交互，实现车辆和道路设施间协同与配合，达到优化利用系统资源、提高道路安全、缓解交通拥堵的目标。车路协同系统主要由车载终端（obu）与路侧设备（rsu）建立协同机制。obu通过汽车自身运动状态信息和周围行车环境感知传递给车载控制单元，经由无线通信设备与rsu建立连接。rsu汇总分析车辆群信息、路段交通信息、路况状况，通过无线通信设备反馈分析数据，引导车辆行进。如：车路协同避撞控制、交通灯信号自适应控制、危险路段环境提示。