引言

中國汽車產業(yè)自2009開始已成為世界最大的汽車生產國 及汽車銷售市場，隨之而來的交通擁擠、阻塞現(xiàn)象日益嚴重。 擁堵的交通引起噪音污染、城市光污染和化學污染、燃料浪 費等環(huán)境問題。尤為嚴重的是，全國范圍內發(fā)生的交通事故達 每年幾十萬起，交通事故死亡人數(shù)居高不下。為解決以上問題, 車聯(lián)網(wǎng)技術應運而生。車聯(lián)網(wǎng)技術受到了專家學者的重視及國 家政府部門的大力支持，目前已被確定為“十二五”規(guī)劃的重 點應用領域之一，我國已有300多家企業(yè)從事車聯(lián)網(wǎng)技術的研 發(fā)工作，其成果也已在部分地區(qū)開始應用。本文主要論述車 聯(lián)網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)和現(xiàn)有的技術服務，并對車聯(lián)網(wǎng)未來的服務 進行展望。

1車聯(lián)網(wǎng)的定義及關鍵技術

車聯(lián)網(wǎng)(Connected Vehicles):即由車輛位置、行駛速度、 行駛路線等構成的信息交互網(wǎng)絡，是一種向信息通信、環(huán)保、 節(jié)能、安全等方向發(fā)展的車一網(wǎng)聯(lián)合技術。通過RFID、攝 像頭、傳感器、GPS及圖像處理等電子設備，實現(xiàn)對車輛、道路、 交通環(huán)境等信息的采集；按照一定的通信協(xié)議和標準，在車一 路一 人一網(wǎng)一環(huán)境一基礎設施之間進行無線通信或信息交換； 云中心采用計算機技術分析和處理車輛數(shù)據(jù)信息，從而計算 出不同車輛的最佳路線，及時匯報路況和安排信號燈周期， 實現(xiàn)對人、車、路進行智能監(jiān)控、調度和管理。車聯(lián)網(wǎng)是物 聯(lián)網(wǎng)技術在交通系統(tǒng)領域的典型應用，是信息社會和汽車社 會融合的結果。

車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的關鍵技術包含：RFID、傳感、無線傳輸、 云計算、移動計算、異構網(wǎng)絡融合、大數(shù)據(jù)處理、信息安全、 標準化、數(shù)據(jù)融合等。

2車聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)存問題及技術挑戰(zhàn)

2.1現(xiàn)有問題

2.1.1行業(yè)標準不統(tǒng)一

如：傳感器接口、網(wǎng)絡傳輸方式、網(wǎng)絡標準和傳輸協(xié)議、 通信頻道及通信模式等。如果每家公司或企業(yè)均制定自身的標 準，將會導致系統(tǒng)不兼容和資源浪費。國外車聯(lián)網(wǎng)起步比較早 的國家如美國、日本、歐洲)都已經確定了適合自身的統(tǒng)一標準。 2.1.2商業(yè)模式不明確

車聯(lián)網(wǎng)技術的廣闊前景和巨大商機，已吸引國內外眾多 汽車廠商加入到研發(fā)中來。由于國內標準不統(tǒng)一，進入車聯(lián)網(wǎng) 市場的產品和服務，如車載智能終端，一般都由汽車制造商買 單，免費服務1?2年。服務到期后，用戶是否會愿意買單？ 企業(yè)利益如何處理？如何增加消費者對車聯(lián)網(wǎng)服務的需求，對 車聯(lián)網(wǎng)市場的發(fā)展至關重要。

2.1.3產業(yè)鏈不完善

車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要有5個角色，即汽車制造商、網(wǎng)絡運營 商、技術供應商和信息提供商、消費者。前四者必須設法獲取 消費者的反饋信息，以提供更優(yōu)質的服務，增加市場競爭力。 只有五者建立起互利產業(yè)鏈，才能為車聯(lián)網(wǎng)技術的良性循環(huán) 提供堅實基礎。

2.1.4技術支寺體系缺乏

車聯(lián)網(wǎng)是車輛與互聯(lián)網(wǎng)的結合，車輛通過各類設備感知 周圍環(huán)境，動態(tài)采集數(shù)據(jù)，匯總數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)往控制中心，控制中心處理完畢數(shù)據(jù)后，再發(fā)回車輛終端。在此方面，還存在信息采集、網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)處理和轉發(fā)數(shù)據(jù)等技術問題。

2.2技術挑戰(zhàn)

車聯(lián)網(wǎng)作為一種新興的技術，其主要技術挑戰(zhàn)有：

（1）地址和地理尋址：部分車聯(lián)網(wǎng)應用程序需要對車輛在某一地理區(qū)域內的物理位置進行尋址。車輛的流動性使得對地址/地理尋址的跟蹤和管理極具挑戰(zhàn)性；

（2）風險分析和管理：風險分析和管理，用于識別和管理車輛通信時潛在的威脅和攻擊。對于這類攻擊的解決方案早已被提出，但攻擊的行為模型（記錄用戶的歷史行為，并按照一定的算法從中抽取規(guī)律）仍不明確；

（3）數(shù)據(jù)中心的信任和驗證：數(shù)據(jù)中心對數(shù)據(jù)的信任和審核為車輛的數(shù)據(jù)通信提供了安全保障，確保接收器能夠驗證所接收到信息的完整性。數(shù)據(jù)中心的信任和驗證保護車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的車輛免受網(wǎng)絡安全威脅和攻擊；

（4）轉發(fā)算法：報文的轉發(fā)與路由不同，路由的目標是選擇最好的路線到達目的地，而轉發(fā)是在路由（轉發(fā)線路）被選定之后數(shù)據(jù)包怎樣從一個節(jié)點轉移到另一個節(jié)點；

（5）時延約束：車聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)送的數(shù)據(jù)包通常在時間和位置方面有著特殊的意義。設計車輛通信協(xié)議的主要挑戰(zhàn)在于車速、不穩(wěn)定的連接、快速網(wǎng)絡拓撲變化的約束下，如何提供良好的時延性能；

（6）數(shù)據(jù)包和擁塞控制的優(yōu)先級：攜帶交通安全和交通效率的信息數(shù)據(jù)包，應比其他包優(yōu)先轉發(fā)。但當緊急情況發(fā)生時，由于大規(guī)模的廣播緊急消息，信道利用率可能會降低；

（7）傳輸層-網(wǎng)絡層的跨層傳輸及其可靠性：由于車與車或車與網(wǎng)絡之間通信的無線特性，連接可能會突然中斷。因此，設計傳輸層和網(wǎng)絡層之間的跨層協(xié)議，對于支持實時和多媒體應用的車載網(wǎng)絡非常重要。

3車聯(lián)網(wǎng)已實現(xiàn)服務及國外主要項目

3.1已實現(xiàn)服務

車聯(lián)網(wǎng)技術尚處于起步階段，目前以車載信息服務（Telematics）為主要代表，主要品牌有通用Onstar、豐田G-book、福特SYNC等，提供導航、緊急救援、車輛追蹤服務，表1所列是目前品牌車聯(lián)網(wǎng)已提供的服務。

由表1可見，目前車聯(lián)網(wǎng)領域已提供的主要服務包括：車載信息服務、智能交通指揮、停車場車輛管理、事件發(fā)現(xiàn)/處理/發(fā)布、循跡輔助系統(tǒng)、電子不停車收費系統(tǒng)（ETC）、交通信號實時采集系統(tǒng)、交通誘導屏信息發(fā)布子系統(tǒng)、輔助駕駛、碰撞預警、營運車輛管理、應急管理、道路交通信息通信系統(tǒng)（VICS）、智能車輛公路系統(tǒng)（IVHS）。

3.2國外車聯(lián)網(wǎng)主要項目

表2和表3列舉了美國和日本主要的車聯(lián)網(wǎng)相關項目，即ITS（IntelligentTransportSystem，智能交通系統(tǒng)）。

4 車聯(lián)網(wǎng)服務藍圖

車聯(lián)網(wǎng)是未來互聯(lián)網(wǎng)的一部分，兩者相互使用對方提供的服務。車聯(lián)網(wǎng)所帶動的新興服務將是未來互聯(lián)網(wǎng)服務不可分割的組成部分。這些服務旨在提供滿足來自社會需求，如環(huán)保，安全，經濟，福利等方面的需求。

4.1 活動道路安全應用

活動道路安全應用主要是為了減少交通事故的概率和車主（乘客）的生命損失。每年在世界各地發(fā)生的交通事故中，相當部分事故比例都是在路口處碰撞所致?；顒拥缆钒踩珣茫饕峁┬畔椭緳C避免此類事故。這類事故可以通過共享車輛與用來預測碰撞的路側單元的信息來完成。這些信 息可以代表路口的位置，車輛的位置，速度和車頭距離。此外, 車輛和路側單元之間的信息交換用還可以用來定位道路上的 危險位置，如濕滑或坑洼路段。

有關活動道路安全應用的具體應用包括：交叉口碰撞預 警、超速警告、盲點警告、車輛超車警告、頭部碰撞預警、 追尾警告、緊急車輛警告（救護車、警車等）、緊急制動警告、 逆行預警、禁行警告、靜止的車輛警告、交通條件的預警、 交通信號違規(guī)警告、碰撞風險預警、十字路口處預警、危險 位置通知、禁止疲勞或酗酒駕駛、失控車輛警告。

4.2交通效率和管理應用

交通效率和管理應用主要是提高車流量，交通協(xié)調和輔 助，以及提供動態(tài)的現(xiàn)場信息、地圖等，可分為速度管理和 協(xié)同導航兩大部分。

速度管理：速度管理應用主要是協(xié)助駕駛員對自身車輛 的速度進行管理，以保證車輛的順暢駕駛，以避免不必要的 停車。如：綜合考慮限速及綠燈的最佳速度咨詢（路側單元 將信號燈信息廣播給車輛，車輛收到信息后可以根據(jù)自身情況 而調整車速，避免不必要停車或等紅燈的時間浪費））

協(xié)同導航：通過車輛之間的合作、車輛和路側單元之間 的合作來管理車輛的導航系統(tǒng)以提高交通效率。主要包含以 下幾部分：交通信息和行程建議、提高路線指引和導航、限制 訪問警告和繞行通知、車內交通信號接收、電子不停車收費、 協(xié)同自適應巡航控制系統(tǒng)、協(xié)同公路-車輛自動系統(tǒng)、智能交 通誘導系統(tǒng)、交通信號燈的智能控制、交通信息預測系統(tǒng)等。

4.3信息娛樂應用

信息娛樂應用包括本地服務和Internet服務等。本地服 務包括：興趣點通知、ITS本地電子商貿（如停車、購物等）、 媒體下載等。Internet服務包括：保險和金融服務、車隊管理、 車輛軟件/數(shù)據(jù)的配置和更新、氣象服務、出行信息等。

4.4公共服務應用

公共服務應用主要是為方便普通大眾而提供的服務。如： 公交車智能調度系統(tǒng)：根據(jù)車輛、駕駛員或路側單元發(fā) 回來的當前人流量信息，對公交車進行智能調度，減少延遲。

智能停車場管理系統(tǒng)：入停車場時，自動識別車牌號, 更新數(shù)據(jù)庫，放行。出停車場時，再次自動識別車牌號，數(shù)據(jù) 庫端對車牌號進行匹配，匹配成功，扣除相應停車費，余額 不足時或匹配失敗時，系統(tǒng)給管理員發(fā)生警告信息。

多式聯(lián)運:對貨物的位置、發(fā)車時間、運輸方式、行駛時間、 里程、當前貨物狀況等進行實時遠程跟蹤管理，隨時調整交 通工具或貨物運輸方式。

營運車輛管理：車輛終端記錄下車輛當前的速度、行駛 里程、超車次數(shù)、停車次數(shù)、行駛時間形成報表，通過網(wǎng)絡, 如3G、GPRS發(fā)回控制中心。根據(jù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)對車輛進行 跟蹤記錄下車輛的當前位置，控制中心可對車輛遠程智能管 理，根據(jù)報表可以對駕駛員的駕駛習慣進行相關獎勵或糾正。

5結語

車聯(lián)網(wǎng)是一種面向信息通信的車一網(wǎng)聯(lián)合技術，旨在安 全、環(huán)保、節(jié)能地解決目前地面交通存在或面臨的問題，是 物聯(lián)網(wǎng)技術在交通系統(tǒng)領域的典型應用。本文首先討論了車 聯(lián)網(wǎng)的概念、車聯(lián)網(wǎng)關鍵技術；接著詳細剖析了車聯(lián)網(wǎng)面臨 的挑戰(zhàn)，如行業(yè)標準不統(tǒng)一、商業(yè)模式不明確、產業(yè)鏈不完善、 技術支持體系等；總結了車聯(lián)網(wǎng)服務與應用的現(xiàn)狀；最后對未 來車聯(lián)網(wǎng)服務進行展望。未來的車聯(lián)網(wǎng)必將滿足人類社會在 環(huán)保、安全、經濟、福利等方面的需求，車聯(lián)網(wǎng)技術將在生 態(tài)為中心的駕駛、活動安全協(xié)議、智能交通、集成式移動服務、 智能協(xié)同交通、敏捷的導航系統(tǒng)等方面取得長足進步。

20211121_619a020f57b7b__車聯(lián)網(wǎng)技術挑戰(zhàn)及服務展望