車載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探討

　　1 車載物聯(lián)網(wǎng)概念

　　車載物聯(lián)網(wǎng)是一項(xiàng)新興技術(shù)，可以大幅提高未來(lái)交通系統(tǒng)的安全和效率，并將車輛連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。車載物聯(lián)網(wǎng)能夠在行駛中的車輛之間建立無(wú)線通信，也能夠在過(guò)路車輛和路邊基站之間建立無(wú)線通信。利用多跳轉(zhuǎn)發(fā)的方式，車載網(wǎng)絡(luò)能夠讓兩個(gè)在信號(hào)范圍之外的車輛也建立通信連接。車載網(wǎng)絡(luò)將成為未來(lái)智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。

　　當(dāng)前的智能交通系統(tǒng)嚴(yán)重依賴于預(yù)先部署的基礎(chǔ)設(shè)施。例如，嵌入路面的電磁感應(yīng)器，部署在主要道路交叉口的交通攝像頭，高速公路收費(fèi)口安裝的射頻標(biāo)簽(RFID)讀取器。通常，一個(gè)收集和發(fā)布交通信息的典型過(guò)程如下：首先，路面傳感器對(duì)車流的速度、密度進(jìn)行檢測(cè)，然后上傳到城市交通中心。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理之后，流量報(bào)告可以通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳遞到用戶的手機(jī)。這樣來(lái)傳播與位置相關(guān)的信息是一個(gè)昂貴和低效的方式，因?yàn)橥ǔＰ畔⒃春托畔⑾M(fèi)者的實(shí)際距離只有幾百米遠(yuǎn)。

　　車載網(wǎng)絡(luò)的短距離通信能力將會(huì)改變這種傳統(tǒng)的智能交通系統(tǒng)的通信模式，以更直接的方式幫助信息的產(chǎn)生、傳播和消費(fèi)。

　　本質(zhì)上車載物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)巨大的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。每一輛汽車都可以被視為一個(gè)超級(jí)傳感器節(jié)點(diǎn)。通常一輛汽車裝備有內(nèi)部和外部溫度計(jì)、亮度傳感器、一個(gè)或多個(gè)攝像頭、麥克風(fēng)、超聲波雷達(dá)，以及許多其他裝備。此外，未來(lái)的汽車將配備一個(gè)車載計(jì)算機(jī)、GPS定位儀和無(wú)線收發(fā)裝置。這使得汽車之間，以及汽車和路邊基站之間能夠無(wú)線通信。這種前所未有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)世界的感知與控制能力，并可以讓信息在本地產(chǎn)生和共享，不必涉及龐大的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　未來(lái)的汽車和車載網(wǎng)絡(luò)為人們提供了一系列應(yīng)用。車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可分為4個(gè)類別。

　　(1)安全應(yīng)用　安全應(yīng)用包括碰撞預(yù)警、電子路牌、紅綠燈警告、網(wǎng)上車輛診斷、道路濕滑檢測(cè)等。通常這類應(yīng)用利用短距離通信實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)來(lái)為司機(jī)提供即時(shí)警告。

　　(2)效率應(yīng)用　效率應(yīng)用包括城市交通管理、交通擁塞檢測(cè)、路徑規(guī)劃、公路收費(fèi)、公共交通管理等。這類應(yīng)用致力于改善公眾和個(gè)人的出行效率。

　　(3)商業(yè)應(yīng)用　商業(yè)應(yīng)用包括基于位置的服務(wù)，將帶給人們巨大的商機(jī)。這些商業(yè)應(yīng)用的種類繁多，如，最近的餐館、最便宜的加油站、商場(chǎng)促銷信息等。這些可能的商業(yè)應(yīng)用將為服務(wù)業(yè)帶來(lái)新的競(jìng)爭(zhēng)手段。

　　(4)信息娛樂(lè)應(yīng)用　信息娛樂(lè)應(yīng)用包括視頻和音樂(lè)共享、基于位置的餐廳評(píng)論、拼車、社交網(wǎng)絡(luò)等。實(shí)際上，信息娛樂(lè)的一些應(yīng)用，如福特SYNC和起亞UVO，已成為當(dāng)前汽車市場(chǎng)的一個(gè)引人注目的亮點(diǎn)。信息娛樂(lè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化將是必然趨勢(shì)。

　　在車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程中，有4類參與者將起到積極的作用。4類參與者為政府、汽車制造商、本地零售商和消費(fèi)者。傳統(tǒng)智能交通系統(tǒng)由各國(guó)政府主導(dǎo)進(jìn)行投資和實(shí)施，其他少數(shù)幾個(gè)地理信息系統(tǒng)(GIS)公司，如谷歌、Garmin、TomTom等公司也參與了交通信息的采集和發(fā)布。然而，未來(lái)的車載網(wǎng)絡(luò)將吸引更多的參與者，并使他們從車載網(wǎng)絡(luò)中獲取巨大的商業(yè)利潤(rùn)。首先，汽車制造商將很樂(lè)于開發(fā)裝備車載網(wǎng)絡(luò)的汽車，這將增強(qiáng)汽車的安全性，并提供更豐富的車內(nèi)娛樂(lè)系統(tǒng)，從而進(jìn)一步提高其汽車的競(jìng)爭(zhēng)力。汽車電子化是一種必然趨勢(shì)，安全系統(tǒng)和信息娛樂(lè)系統(tǒng)的電子化是進(jìn)程的兩個(gè)主要方面。福特SYNC車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)是一個(gè)非常成功的例子。其次，本地零售商及服務(wù)商也將非常感興趣，車載網(wǎng)絡(luò)將十分方便地傳播他們的促銷信息以及推廣他們的服務(wù)。車載網(wǎng)絡(luò)會(huì)帶來(lái)激烈的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。最后，毫無(wú)疑問(wèn)，這些增強(qiáng)的安全性、提高的效率、價(jià)廉物美的商品、豐富的娛樂(lè)應(yīng)用等將吸引更多的消費(fèi)者，并使他們成為最終受益人。

　　2 車載物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)

　　無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)(WPAN)在消費(fèi)電子產(chǎn)品(包括汽車電子產(chǎn)品)領(lǐng)域取得了巨大成功。福特的SYNC是一個(gè)很好的例子。它通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)將司機(jī)的手機(jī)連接到汽車的音響系統(tǒng)，因而司機(jī)可以在行駛中通過(guò)語(yǔ)音命令播放音樂(lè)或撥打電話。由于大規(guī)模生產(chǎn)降低了成本，802.11a/b/g無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用。雖然802.11a/b/g最初不是針對(duì)車載環(huán)境而設(shè)計(jì)的，但由于其被廣泛使用帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，許多研究人員在車載環(huán)境中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，如對(duì)802.11a/b/g在車載環(huán)境中的應(yīng)用進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。802.11p和專用短程通信(DSRC)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)802.11標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了擴(kuò)充，以使其能夠適應(yīng)車載環(huán)境的無(wú)線通信。802.11p技術(shù)使用5.9 GHz頻段，能夠在移動(dòng)的車輛之間，以及移動(dòng)車輛和路邊基站之間建立短距離無(wú)線通信。無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)，也稱為WiMAX(即IEEE 802.16)，是另一項(xiàng)新興技術(shù)。無(wú)線城域網(wǎng)能夠以不同的方式提供長(zhǎng)距離傳輸，例如，兩個(gè)固定位置的節(jié)點(diǎn)之間的通信，以及類似于蜂窩系統(tǒng)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通信。然而，目前為止，最常見(jiàn)的車載通信技術(shù)還基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，通常稱之為汽車遠(yuǎn)程信息處理。通用汽車的OnStar系統(tǒng)和福特的RESCU系統(tǒng)都基于這一類技術(shù)。一些地理信息系統(tǒng)公司，如TomTom和Garmin等，也使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸實(shí)時(shí)交通信息。通常情況下，基于蜂窩的遠(yuǎn)程信息處理是一種基于用戶訂閱的有償服務(wù)。