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车联网体系结构与解决方案

布景介绍

  近年来,跟着轿车保有量的持续增长,路途承载容量 在许多城市已达到饱满,交通安全、出行功率、环境维护等 问题日益突出。 在此大布景下,轿车联网技能因其被希望 具有大幅度缓解交通拥堵、进步运送功率、进步现有路途 交通才干等功用,而成为当时一个重视要点和热门。欧洲、美国、日本等国家和地区较早进行了智能交通和车辆信息服务的研讨与运用。

  车联网与物联网

  物联网是一个以互联网为主体, 兼容各项信息技能, 为社会不同范畴提供可定制信息化服务的具有泛在化特色的信息根底渠道。 物联网的概念和内在跟着信息技能的开展和不同阶段人们信息化需求的不断演进, 因其接入目标的广泛性、运用技能的复杂性、服务内容的不确定性以 及不同社会群体了解和寻求上的差异性, 很难用已有概念和规范来准确完整地给出威望界说。 但是,车联网概念的呈现,因其服务目标和运用需求清晰、运用技能和范畴相对会集、施行和点评规范较为一致、社会运用和办理需求较为确 定,引起了业界的遍及重视,已被认为是物联网中最能够首先 打破运用范畴的重要分支,并成为现在的研讨要点和热门。

  源于物联网的车联网,以车辆为基本信息单元,以进步交通运送功率、改进路途交通情况、拓宽信息交互方法, 然后完结智能交通办理,使物联网技能这一本来广泛的概 念在现代交通环境中得以详细表现。 本文安身物联网根底 理论和模型,以构建以信息技能为主导的智能交通体系为布景,对车联网的基本概念、体系结构、通讯架构及其要害技能进行研讨。

  车联网基本概念和分类

  车联网概念是物联网面向职业运用的概念完结。 物联网是在互联网根底上,运用射频辨认 ( Radio Frequency Identification,RFID) 、无线数据通讯等技 术,结构一个掩盖国际上万事万物的网络体系,完结 任何物体的自动辨认和信息的互联与同享。物联网不故意着重物体的类型,更多的是着重物理国际信息的 获取和交流,以完结当时互联网未触及的物与物信息 交流范畴。车联网是物联网概念的着陆点,将这个详细的物理国际限制到车、路、人和城市上。车联网利 用装载在车辆上电子标签 RFID 获取车辆的行进特色 和体系运转情况信息,通过 GPS 等全球定位技能获取车辆行进方位等参数,通过 3G 等无线传输技能实 现信息传输和同享,通过RFID 和传感器获取路途、桥 梁等交通根底设备的运用情况,最终通过互联网信息平 台,完结对车辆运转监控以及提供各种交通归纳服务。

  从技能视点区别,车联网技能首要有电子标签技能、方位定位技能、无线传输 技能、数字播送技能、网络服务渠道技能。

  从体系交互视点,首要有车与车通讯体系、车与 人通讯体系、车与路通讯体系、车与归纳信息渠道通 信体系、路与归纳信息渠道通讯体系。车与车通讯体系着重物与物之间的端到端通讯。这种端到端的通讯 使得任何一个车辆既能够成为服务器,也能够作为通 信终端。车与路通讯体系使得车辆能够提早获取路途 根底设备的运营情况,如某条路途是否在修理,某个 桥洞是否积水过多等信息,以方便车辆的顺利通行。 车与归纳信息渠道通讯体系是聚集车辆行进情况等信 息,提供路况、车辆监控等归纳核算性信息以及出行 提示、安全行进等个性化信息的归纳性渠道。路与归纳信息渠道通讯体系意图是维护路途根底设备的运营 情况,以及时替换老化和运营情况不佳设备。

  从运用视点区别,车联网技能能够分为监控运用体系、行车安全体系、动态路况信息体系、交通事情 确保体系等。监控运用体系首要用于政府部门或许车辆办理部门的运营监控和决议计划支撑,首要分为两类系 统: 路途根底设备安全情况监控以及车辆行进情况监 控。路途根底设备安全情况的监控首要是通过守时获 取路途、桥梁上装置的监控设备传回的检测信息,检查根底设备的损坏程度、运用情况等,为交通根底 设备的维护提供重要参阅。车辆行进情况监控首要是 监控车辆的行进路线、行进参数,如油耗,车况等信 息,为城市车流量散布提供可视化,为拥堵缓解提供 辅佐决议计划。行车安全体系首要指 车辆行进进程安全监 测以及剖析车辆行进行为后的安全主张。在车辆行进 进程中,通过车联网信息的交互,能够获取前方路途 情况,躲避安全交通事端等。如在雾天高速公路上前 方发作事端之后的自动躲避等。别的通过上传和剖析 车辆的油耗、行进情况等参数,在服务器端进行车辆 信息发掘,自动提供一些车辆行进安全主张,如是否 需求去保养,是否需求替换某零部件。动态路况信息 体系首要运用行进车辆的运转速度和 GPS 定位技能, 获取路途行进情况信息,完结路况动态信息的发布。 交通事情确保体系首要运用车辆事端检测和陈述机制,为事端的检测、躲避、引导等提供辅佐支撑。

  总归,车联网以车、路、路途根底设备为基本节 点和信息源,通过无线通讯技能完结信息交互,然后 完结 “车-人-路-城市”的调和一致。伴跟着物联网技能的开展,以及智能交通和才智城市的开展,运用 车联网技能的概念车、体系原型已蓬勃开展。

  车联网要害技能剖析

  RFID 射频辨认技能。车联网运用 RFID 技能结合已有的网络技能、数据库技能、中间件技能 等,构建一个由很多联网的 RFID 终端组成比互联网 更为巨大的物联网,因而 RFID 技能是完结车联网的 根底技能。我国 RFID 缺少要害中心技能,特别是在超高频 RFID 方面。

  RFID作业原理

  2. 传感技能。运用传感器及轿车总线收集车 辆、路途等交通根底设备的运转参数等传感技能需 要依据不同物体的运转参数进行定制。如车需求油 耗、刹车、发动机等运转参数,而桥梁需求压力、老 化程度等参数。传感技能是完结车联网数据收集的关 键技能。

  3. 无线传输技能。无线传输技能将传感器收集得到的数据发送至服务器或其它终端,或许接纳控 制指令完结物体长途操控。只要通过无线传输技能, 才干完结信息的交流和同享。

  4. 云核算技能。对收集获取的物体数据进行 归纳加工剖析,并提供各类归纳服务。车联网体系通 过网络以按需、易扩展的方法取得 云核算所提供的服务。

  5. 车联网规范体系。规范是一个工业鼓起的 重要标志。车联网只要树立一套易用、一致的规范体 系,才干完结不同物体之间的彼此通讯,不同车联网 体系的交融,才干带动轿车、交通工业的快速开展。

  6. 车联网安全体系。包含车联网物体信息化 之后的安全度、传输器安全度、传输技能安全以及服务端安全。安满是确保车联网体系能够快速推行的 条件。

  7. 定位技能。通过 GSP、无线定位技能等进步当时车联网中物体的方位精度。通过定位精度的提 高,将准确获取车辆行进方位,进步实时路况精准 度、交通事情定位准确度。

  车联网体系结构

  感知层,承当车辆自身与路途交通讯息的全面感知和收集,是 车联网的神经末梢,也是车联网“鹤立鸡群”于物联网的最 明显部分。 通过传感器、RFID、车辆定位等技能,实时感知 车况及操控体系、路途环境、车辆与车辆、车辆与人、车辆 与路途根底设备、车辆当时方位等信息,为车联网运用提 供全面、原始的终端信息服务。

  网络层,通过拟定专用的能够协同异构网络通讯需求的网络架构和协议模型,整合感知层的数据;通过向运用层屏蔽 通讯网络的类型, 为运用程序提供通明的信息传输服务; 通过对云核算、虚拟化等技能的归纳运用,充分运用现有 网络资源,为上层运用提供强壮的运用支撑。

  运用层,车联网的各项运用必须在现有网络体系和协议的根底 上,兼容未来或许的网络拓宽功用。 运用需求是推进车联网技能开展的源动力,车联网在完结智能交通办理、车辆安全控 制、交通事情预警等高端功用的一起,还应为车联网用户 提供车辆信息查询、信息订阅、事情奉告等各类服务功用。

  安全才干,车联网的通讯特色限制着车联网信息的安全性和通讯才干。 安全才干为车联网提供密钥办理和身份辨别能 力,确保入网车辆信息的真实性;提供信息的安全维护功 能,确保数据在传输进程中不被损坏、篡改和丢掉;提供准 确的方位信息,完结对车辆的定位和途径回溯;提供准确的时钟信息, 确保车联网实时事务尤其是安全运用在时刻上 的同步。

  办理才干,作为车联网的操控中心,办理才干提供对入网车辆信 息和路况信息的办理才干,完结车辆之间、车辆与路途基 础设备之间以及不同网络之间的自在、无缝切换;完结车 联网通讯的 QoS 办理,依据不同的入网车辆信息及事务类型,提供不同的网络优先级服务。

  车联网需求和应战

  车联网本质上是物联网技能的一种运用方法,物 联网的应战相同也给车联网的施行带来应战。一起因为车联网因为车辆数量的急剧胀大,也面对巨大的需 求。车联网面对的首要需求和应战有:

  车联网信息的一致标识问题。为完结物体 的互联互通,首先要处理的问题是一致编码问题。车 联网的开展需求有一个一致的物品编码体系,尤其是 国家物品编码规范体系。这个一致的物品编码体系是 车联网体系完结信息互联互通的要害。但现在因为车 联网概念刚刚鼓起,相关的一致编码规范还未出台, 各个演示原型体系依据各自需求,树立起独立的编码 辨认体系。这为后续职业界不同体系甚至不同职业之 间的互联互通带来了妨碍。

  网络接入时的 IP 地址问题。车联网中的每 个物品都需求在网络中被寻址,就需求一个地址。由 于 IPv4 资源行将耗尽,而过渡到 IPv6 又是一个绵长 的进程。包含设备、软件、网络、运营商等都存在兼 容问题。

  收集设备的信息化程度低。现在路途、桥 梁等交通根底设备并没有完结电子化办理,其智能程 度较低。传统的设备通过传感器、收集设备等信息化 处理才干具有联网才干。这些交通根底设备的信息化 改造掩盖面广,投资额大、建造周期长,都是现在车 联网完结终端信息化改造所面对的问题。

  车联网信息安全问题。车联网的安全问题 首要来源于3 个方面: 传统互联网的安全问题、物联网带来的安全问题以及车联网自身的安全问题。车联 网中的数据传输和音讯交流还未有特定的规范,因而 缺少一致的安全维护体系。车联网中节点数量巨大, 且以集群方法存在,因而会导致在数据传达时,因为很多机器的数据发送使网络拥塞。车联网中的感知节 点布置在行进车辆等设备中,假如遭到攻击者损坏, 很简单形成生命危险、路途设备损坏等。因而,车联 网中的信息安满是至关重要的,影响着车联网的未来 开展和施行力度。

  车联网相关软件和服务工业链的老练度。现在 车联网概念刚刚鼓起,还未呈现较为老练的软件渠道和 服务运用。而交通职业往往需求较高的安全要求,如保 证行车安全等。假如相关软硬件渠道未通过大规划运用 测验,必然对车联网的运用出路大打折扣。

  相关技能兼容度。车联网是一个相关技能 的集成体,包含传感器技能、辨认技能、核算技能、 软件技能、纳米技能、嵌入式智能技能等。任何一个 技能的不兼容或许根底薄弱,都会形成整个车联网系 统的推行难度。

  车联网是一种全新的网络运用, 是物联网技能在智能交通范畴中的运用表现,是新一代智能交通体系的中心根底。通过剖析咱们能够看出车联网是下一代智能交通体系的开展方向,是我国下一代互联网的典型演示运用。车联网将带动轿车和交通工业的高速开展。

  另一方面,车联网技能也面对着许多应战。整体来看该范畴的研讨还处在起步阶段,对各项要害技能 的研讨都还不行完善,已提出的一些原型体系离有用 还有很大距离,还需求研讨者继续不断的尽力。信任跟着研讨的不断深入,车联网将完结 “车-人-路-城市”之间的调和一致开展。


标签:交通管理

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