中科因仑“3+1”工程特种兵精英论坛

标题: 车联网技术概况 [打印本页]

作者: XJzy 时间: 2015-10-1 17:02
标题: 车联网技术概况
车联网系统，是指是利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，对道路和交通进行全面感知，实现多个系统间大范围、大容量数据的交互，对每一辆汽车进行交通全程控制，对每一条道路进行交通全时空控制，以提供交通效率和交通安全为主的网络与应用。
车联网 - 背景2010年10月28日，中国国际物联网(传感网)博览会暨中国物联网大会在无锡开幕。工信部副部长奚国华、省领导杨卫泽、史和平以及国家有关部委代表、专家和厂商代表出席开幕式。本次博览会由工信部、国家发改委、科技部、中国科学院和江苏省政府共同主办，也是迄今为止物联网领域最高级别的国家级博览会。博览会以“感知科技、感知未来”为主题。展会吸引了250多家国内外著名厂商参展。　　
这次大会指出“车联网”将形成巨大的新兴产业。IBM、思科、中国科学院、同济大学等在物联网领域具有一定研究能力的机构与企业参与了这次大会。中国科学院秘书长、院士邬贺铨，中国科学院院士何积丰等国内著名物联网研究专家学者针对物联网产业进行了演讲与报告。邬贺铨院士指出了物联网技术在各行各业的应用，包括在智能交通中的应用，即车联网，是解决交通问题的有效途径。

车联网 - 简介车联网示意

车联网示意图

车联网系统，是指是利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，对道路和交通进行全面感知，实现多个系统间大范围、大容量数据的交互，对每一辆汽车进行交通全程控制，对每一条道路进行交通全时空控制，以提供交通效率和交通安全为主的网络与应用。

车联网 - 概念
RFID
RFID，是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。基本的RFID系统由标签(Tag)、阅读器(Reader)、天线(Antenna)。RFID技术有着广阔的应用前景，物流仓储、零售、制造业、医疗等领域都是RFID的潜在应用领域，另外，RFID由于其快速读取与难以伪造的特性，一些国家正在开展的电子护照项目都采用了RFID技术。[1]
RFID具有车辆通信、自动识别、定位、远距离监控等功能，在移动车辆的识别和管理系统方面有着非常广泛的应用。[2]
ITS
即智能交通。是将先进的传感器技术、通信技术、数据处理技术、网络技术、自动控制技术、信息发布技术等有机地运用于整个交通运输管理体系而建立起的一种实时的、准确的、高效的交通运输综合管理和控制系统。[2]

车联网 - 国内研究现状 同济大学

车联网示范平台

  同济大学宽带无线与多媒体实验室研究团队多年从事车辆通信、交通视频处理与车联网应用的研究和系统开发，熟悉车联网领域的基础理论、关键技术与应用技术等，搭建过车载宽带无线接入系统仿真平台、硬件测试平台、无人驾驶汽车信息采集处理平台以及交通监控视频采集和处理平台等。先后完成和正在进行的多项相关的研究课题，有科技部973项目、科技部863项目、科技部国际合作重点项目、工信部国家科技重大专项项目、国际合作项目、上海市重大科技攻关项目等。　　

车联网示范平台
同济大学宽带无线与多媒体实验室对车联网的架构进行了深入的研究。车联网的要素可描述成三个集合的并集，即被服务终端、基础设施以及交通管理和控制实体。其中被服务终端包括汽车、列车以及路上行人等需要通过车联网得到各项服务的实体；基础设施包括热点接入点、基站、卫星、交通设施等可为被服务终端提供通信、接入或服务的实体；交通管理和控制实体包括交通控制中心等全局或区域交通控制实体。这三种实体通过各种通信方式的融合最终连接到Internet上，以实现多源信息的融合，各种交通信息、服务信息及多媒体信息可以在各个实体间无阻碍地交互。按照通信双方的实体来划分包括车内通信、车车通信、车路通信、路侧设备通信四个部分。不同的接入方式和各个实体单元的异构组网环境，共同完成控制信令和业务数据的交互，达到安全信息传播、道路状态发布，交通状态监管等目的。　　
同济大学宽带无线与多媒体实验室在车联网的应用示范与原型系统搭建方面均有一定建树，为车联网系统的进一步大规模实际测试和部署奠定了基础。

长安汽车和清华
长安汽车与清华大学“智能交通与主动安全”项目合作赠车仪式在清华大学举行。长安汽车赠予清华大学10辆悦翔作为试验用车，用于汽车安全技术研究。这是长安汽车创新“产学研”模式，关爱教育、助力高校科研进步的实际行动和又一重要举措，树立了行业新的典范。　　汽车安全是事关汽车产业可持续发展的重大课题，长安汽车一直十分关注。2009年，长安汽车对国内外智能交通和主动安全技术的发展现状、产业化前景以及国内基础等进行充分调研和论证，在此基础上，制定实施了重点发展基于智能交通的汽车主动完全技术的战略规划，并于2010年与清华大学开展了基于机器视觉的车道偏离和前方障碍物预警系统的研究，目前已经完成样车开发。该样车具备车道偏离报警、自适应巡航、前撞预警功能。在今年的上海国车展上，长安汽车即将展示的主动安全技术中，清华大学负责了控制系统的开发。　　在汽车安全研发团队、产品应用、技术合作等方面，长安汽车开展了一系列工作：在研发团队建设上，2010年底，从国外引进了主动安全技术专家黎予生；在产品应用上，即将推出的重量级车型将逐步配备智能交通和主动安全系统；在技术研发上，进一步创新产学研合作模式，积极与清华大学等开展广泛而富有成效的合作。

力帆汽车、长安汽车以及重庆邮电大学
国内首个"智能驾驶与车联网实验室"在渝揭牌。4月11日上午，国内首个“智能驾驶与车联网实验室”在重庆科技研究院揭牌。今后，这里将作为国内研究“智能交通”的重要“练兵场”。　　“前方车道已经堵塞，提醒后方车辆变道行驶。”今日上午，刚刚揭牌成立的“智能驾驶与车联网实验室”内，工作人员向记者演示起智能交通的相关研究成果。据介绍，这台造价20余万元的“操作平台”实际上就是按照1:12的比例制作成为的道路交通模型。　　据了解，这套实验装备可完成路标感应、路况分析等十几项检测功能，目前参与其中的有力帆汽车、长安汽车以及湖南大学、重庆邮电大学等多个企业或高校。今年11月，“首届全国智能车竞赛”还将在重庆科研院举办。

华为与中国电信
　　在“2011年天翼3G互联网手机交易会”上，中国电信集团政企客户部、集团物联网基地、集团研究院、全国车机重点厂商以及华为终端公司，齐聚CDMA“车联网”论坛，共同见证华为MC509车载模块发布。在通讯模块领域，华为围绕“移动互联网、数字家庭、物联网”三大课题，通过工业级通讯模块，支撑数以十亿计的行业终端互联。而车载领域则是华为实现战略投入的重要方向，华为此次率先发布的EVDO车载模块在目前具有极为重要的意义。

车联网 - 国际趋势编辑本段回目录“车－路”信息系统一直是智能交通发展的重点领域。在国际上，美国的IVHS、日本的VICS等系统通过车辆和道路之间建立有效的信息通信，实现智能交通的管理和信息服务。RFID技术近年来在物流与供应链管理领域以及交通运输领域智能化管理中得到了应用，如智能公交定位管理和信号优先、智能停车场管理、车辆类型及流量信息采集、路桥电子不停车收费、高速公路多义性路径识别及车辆速度计算分析等方面取得了一定的应用成效。[2]
车联网 - 未来体验
继互联网、物联网之后，“车联网”又成为未来智能城市的另一个标志。

2030 行-上汽通用
到上海世博会园区里的热门场馆——“上汽－通用汽车馆”，看一部科幻大片《2030》，就可以超前体验到20年后的汽车生活。在片中，2030年的上海拥有5层立体交通网络。人们驾驶着EN－V、叶子和海贝这三种未来车型出行，任何人都可以开车，车速飞快，而且在“车联网”的保护下实现了零交通事故率，堪称绝对安全。通过“车联网”，汽车具备了高度智能的车载信息系统，并且可以与城市交通信息网络、智能电网以及社区信息网络全部连接，从而可以随时随地获得即时资讯，并且作出与交通出行有关的明智决定。外形小巧时尚的EＮ－Ｖ将可以实现智能停泊，通过建筑外墙的轨道直接停在自家阳台上，或者进入高速火车的车厢中。由于每辆车都采用了自动驾驶技术，盲人也可以开车穿行于城市中。智能的“车联网”，甚至可以帮助司机订票、寻找停车场，以及自己找到充电站完成充电。 [3]

车联网 - 如何改变
20年后，我们驾驶的汽车会是什么样？在世博会首个主题论坛上，通用汽车中国公司总裁兼总经理甘文维描述了这样的都市交通景象：繁忙的城市中，车辆在智能交通网络指挥下迅速而有序地穿梭移动，即便是盲人，也能自如地驾驶；汽车不再“喝”油，绿色充电站遍布城市的大街小巷，人们可以随时为爱车充电。 “‘车联网’技术将重新定义汽车NDA。”甘文维说，未来的汽车将依靠纯电力驱动，纯电力或氢气是汽车的燃料，由精密电子设备和软件整体操控。借助无线通讯，城市内车与车之间，车与建筑物之间，以及车与城市基础设施之间实现互联互通。 “这就如同一个蝙蝠定位系统，在接收到局部信息后，迅速地传递到范围更广的网络中，帮助交通系统将车流分配到不同的区域内。” 再加上高智能的车辆驾驶系统，车辆如深海中的鱼群快速地游动却彼此永不相撞。未来汽车所具备的3D智能导航系统，就像一个智能机器人，能与交通设施、其他车辆进行信息交流，自动引导汽车行驶，不需人驾驶。而一份来自通用汽车的调查显示，目前，在超大型城市，30％的石油浪费在寻找停车位的过程中，造成车主每月多支出336元，七成车主每天至少碰到一次停车困难。传统汽车需要超过10平方米的车位，90％的时间处于停车状态。 “中国有潜力在全球领先应用车联网。”甘文维认为，上海乃至中国将成为未来个人汽车解决方案的最先尝试者，因为中国政府对于新能源和智能化汽车在进行强有力的政策鼓励，中国更有全世界最大的汽车消费市场，也有强大的汽车产业研发能力。 “电气化、车联网、自动驾驶等技术目前都已经存在，但是，要实现未来交通的愿景，一方面需要汽车生产商和政府、城市规划者以及基础设施专家，共同创造适当的应用环境。另一方面，也需要信息化技术支持建立城市虚拟信息基础设施。”甘文维说。不过，在眼前，新能源汽车的高昂价格还令消费者难以接受，望而却步。甘文维预计，20年后，新能源汽车的价格只有传统汽车价格的五分之一，运行成本压缩到四分之一。按目前的电费标准，行驶2．4万公里仅需花费840元。

车联网 - 智慧城市
中国工程院副院长、国家信息化专家委员会副主任邬贺铨在世博会主题论坛上指出，由“物联网”衍生的“车联网”，将成为未来智慧城市的重要标志。什么叫智慧城市？邬贺铨说，一个定义是运用智能技术，使城市的关键基础设施通过组成服务，使城市的服务更有效，为市民提供人与社会、人与人的和谐共处，智慧城市本身就是一个网络城市：人与人之间有互联网，物与物之间有物联网，车与车之间有“车联网”。正如互联网能让人们实现“点对点”的信息交流，“车联网”也能让车与车“对话”。专家指出，未来具备了“车联网DNA”的汽车不仅高效、环保、智能，更重要的是它还可以提供前所未有的交通安全保障，甚至可以将汽车司机发生交通事故的概率降低为零。目前，全球一些主要汽车品牌已经开始了这方面的探索。据介绍，通用EN－V车型是基于车联网理念设计的。它整合了车对车交流技术、无线通信及远程感应技术，支持“自动驾驶”。在自动驾驶模式下，它能获得实时交通信息，自动选择路况最佳的行驶路线，大大缓解交通堵塞。除此之外，它还可以感知周围环境，在很大程度上减少交通事故的发生。一些著名汽车厂商都意识到，下一个能为改善交通安全带来重要推动力的就是汽车与汽车间的“交流”。如果汽车能互相进行信息沟通，即使危险尚处在下一个弯道甚至更远，驾驶员也能提前识别防范。未来汽车将具备行人探测功能，不用司机踩刹车，车辆可以实现自动刹车、紧急停车。在第80届日内瓦车展上，装配带全力自动刹车功能行人探测系统的沃尔沃S60已经推出，它可以探测走入车前路面的行人。在紧急情况下，系统首先向驾驶员发出声音警示，并在挡风玻璃上显示闪光信号。如果驾驶员仍未对警示做出反应，碰撞即将发生时，汽车会自动进行全力制动。警示系统预防疲劳驾驶，帮你赶跑开车时的瞌睡虫。疲劳驾驶是一个全球普遍存在的交通安全问题。丰田的车内智能安全网络也能及时纠正驾驶员失误，通过方向盘监测驾驶者脉搏，发现驾驶员疲劳驾驶时，便启动警告系统。最初只是摇晃驾驶座位，当驾驶者仍无反应时，系统就会自动熄灭而强行停车。

车联网 - Telematics
车联网也叫Telematics, 1997年，通用汽车公司在Cadillac汽车上安装了“OnStar”系统，揭开了现代Telematics服务的序幕。Telematics目前可定义为通过内置在汽车、航空器、船舶、火车等运输工具上的计算机系统、无线通信技术、卫星导航装置、交换文字或语音等信息系统与服务器端的集成，通过互联网技术来提供信息服务的系统，被认为是未来的汽车技术之星。伴随着智能交通和智能汽车技术的发展和应用，WAVE（Wireless Access for the Vehicular Environment）作为一个Telematics行业通讯标准被提出并被列为IEEE 802.11p标准。Telematics系统不仅仅能实现车与后台（V2I，Vehicle to Infrastructure）间的通讯，还可以实现车与车（V2V），车与路（V2R），车与人（V2P）间的信息传输，这样一来，每辆汽车都成为物联网中的设备，形成了一个汽车行业的物联网。
Telematics的主要功能以行车安全与车辆保全为主，基本可总结为：卫星定位、道路救援、汽车防窃、自动防撞系统、车况掌握、个性化资讯接收、多媒体娱乐资讯接收。Telematics的服务可分为三种基本类型，即交通信息与导航服务、安全驾驶与车辆保护服务，以及故障诊断的车辆维护、娱乐及通信服务。Telematics产业链条主要包括5个部分：用户、内容提供商、设备提供商、网络运营商、TSP（Telematics Service Provider）服务商。在国内，现阶段的最终用户主要是行业用户，例如中国移动e物流车辆管理的用户主要是物流公司下属的车队。内容提供商是支撑，主要为服务提供商生产文本、图像、音频、视频或多媒体信息，内容包括实时交通信息气象信息、个人资讯等。在美国，通过XM卫星 Radio系统，个人用户已经可以订购上述内容服务。
设备和网络服务是基础，设备提供商包括硬件和软件提供商，提供的设备有芯片、终端、地图软件、定位软件以及中间件集成平台等。网络运营商包括电信运营商、卫星运营商、广电网络服务商等。值得一提的是，中国CMMB凭借其全国网络覆盖的优势，代表了一种广域传输手段的新趋势，现在全国已经有37个城市开始发送CMMB信号，很多基于CMMB的硬件终端也已经上市，成为了中国Telematics产业的独有特色和亮点。
TSP在Telematics产业链中居于核心地位，上接汽车和车载设备制造商、网络运营商，下接内容提供商，谁掌控了TSP，谁就能掌握Telematics产业的控制权，因此，TSP也成为了汽车制造商、电信运营商力争的角色。
在TSP服务平台软件方面，国外比较典型的有ATX，Connexis，Wireless Car等软件厂商。汽车厂商一般通过单一的TSP（如丰田的GBook）向用户提供专用的服务，固定的供应链结构使得服务提供者很难去降低其运营成本，一个好的办法是通过开放、标准化的协议来提供服务。NGTP（Next Generation Telematics Protocol）就是这样一个标准协议，它是由BMW公司牵头，联合Connexis和Wireless Car开发而成的一个Telematics软件体系框架及开放的技术标准协议。
  TSP市场可以分为以汽车厂商为主的Before Market（BM）市场和以移动通信运营商为主的After Market（AM）市场两个部分。Telematics BM指在出厂时就可以提供服务的形式，Telematics AM是指在汽车出厂之后安装相应的设备提供Telematics业务。目前中国的Telematics业务大部分属于AM，有中国移动（e物流、车务通）、中广传播（“睛彩”）、深圳赛格、深圳航盛、合众思壮等TSP。

车联网集成营运软件平台
同方软件作为国内最早系统性地开发M2M业务基础中间件的物联网软件提供商，结合自身优势和同方DCM发展战略，针对物流行业特点，推出了ezLMS物流车辆管理软件，如图所示该软件是一个集GPS，GIS，GPRS，SMS技术于一体的综合Telematics信息系统管理平台，为TSP服务商提供整体行业解决方案。目前主要服务于Telematics AM市场。
ezLMS物流车辆管理软件包括平台管理、车辆跟踪、短信交互、运行统计、货物跟踪、报警信息、车辆信息、车机数据、系统管理、基础资料、调度管理、图表统计12个主要模块。还包括一些针对特种行业的设备的应用，如油量监控、卸料监控、RFID功能拓展和车载称重功能等。目前ezLMS物流车辆管理软件作为中国移动e物流的软件支撑商，已成功运用于中国移动e物流TSP平台的服务运营中。
（本段摘引自《物联网：技术、应用、标准和商业模式》一书）。

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