车联网实现框架与关键技术研究

何秉羲

摘 要：“车联网”是基于“物联网”衍生的一项面向智能交通领域的新兴技术，作为现代智能交通的重要组成部分，车联网技术的发展对于我国车辆流量的优化以及城市道路状况都有积极的优化与改善作用。论文首先分析了物联网和车联网之间的关系，其次，概述了车联网实现功能需求、架构体系以及车联网实现中涉及到的关键技术，最后对车联网的发展趋势进行展望。

关键词：物联网 车联网 智能交通 功能需求

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（c）-0060-01

近年来，物联网技术发展前景突出，受到计算机、互联网等相关领域国内外专家学者的高度重视。各国政府、企业对物联网相关技术产业纷纷予以重点资助。我国政府也十分重视对该产业的扶持，“十二五”期间，我国物联网的重点投资领域有十个，包括智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事等。其中，智能交通领域的目标是解决能耗、污染、拥堵及安全等问题，尤其是大城市的道路拥堵问题。在目前的客观情况下，解决拥堵的可行方案是对机动车辆进行合理的管理和调配。因此，建立以车为信息处理节点的信息系统即“车联网”，即在车与车之间、车与信息处理节点之间、车与信息控制平台实现信息的实时交换和处理，就显得十分必要。

1 车联网概念

作为“物联网”衍生的一种面向智能交通技术，从不同角度，不同领域专家学者对车联网赋予了不同的定义。但综合信息感知技术、智能交通技术以及车辆组网和通信技术三个角度，目前对于车辆网给出的一个广泛认同的定义是：借助射频识别（RFID）、摄像头、传感器、GPS及图像处理等电子设备，实现对车辆、道路、交通环境等信息的采集；按一定的通信协议及标准，在车—路—人—网—环境—基础设施之间进行无线通信或信息交换；云中心采用计算机技术对车辆数据信息进行分析和处理，并计算出不同车辆的最佳路线，及时汇报路况和安排信号灯周期，实现对人、车、路的智能监控、调度和管理[1]。简而言之，车联网就是车“互联”网。

2 车联网功能需求和实现架构

2.1 车联网的功能结构

按照车联网的定义，车联网系统包括5类基本功能要求[1]。第一，稳定的无线电通信能力，涉及无线通信范围，可用带宽和比特率，无线电频道选择，无线信道的鲁棒性等具体指标的设计。第二，稳定的网络通信功能力，主要涉及到数据传播方式，传播速度，數据拥塞控制，数据寻址方式的选择，与互联网接入点的数据匹配等具体指标的设计。第三，可靠的安全通信功能，涉及到匿名信息的保密性，隐私信息的保护；数据接收的完整性和保密性。第四，精确的车辆定位功能，涉及全球导航卫星系统，如全球定位系统；组合定位系统，如惯性导航系统和全球定位系统的综合控制。第五，车辆的其他功能，如车联网系统与车载雷达或行车记录仪信息的匹配与数据交换等。

2.2 车联网的实现框架

对于车联网实现架构一般将其分为感知层、接入层、网络层、支撑层和应用层等5层结构[2]，各层结构之间依次衔接。系统的感知功能由感知层来完成，具体指通过各种类型的传感器以及传感器网络收集物体的属性及相关信息；衔接层的功能是为感知层提供统一的网络接口，从而有效地兼容不同的网络结构和网络技术；网络层主要在于实现信息的传输管理，并正确提供路由机制、差错控制机制等，从而保证数据传递的可靠性和完整性；支撑层无缝链接着网络层和应用层，功能是处理不同类型、不同量纲、不同级别的数据，为网络层的数据提供有效地智能信息处理方式；应用层面向用户需求，根据不同应用为用户提供相应的服务。

3 车联网实现的关键技术

3.1 感知技术

射频识别通过射频信号实现目标对象的自动识别，并获取相关数据，是一种非接触式的自动识别技术。该技术还具有识别高速运动物体并可同时识别多个目标的优势。将其与计算机技术、互联网、信息技术、嵌入式技术以及通信技术等相结合，可实现全球范围内的物品跟踪及信息共享。车联网为实现给城市交通提供方通行能力，前提必然需要依赖于对于处理对象和环境全面的感知，包括对路况的全面感知和对机动车辆全面感知的感知，从而实现路况和车辆信息之间的互联、互通和互用。

3.2 异构网络的融合

车联网将有多种无线通信技术并存，包括WLAN协议、WIMAX协议、超宽带通信UWB协议、2G/3G蜂窝通信协议、LTE以及卫星通信等网络[2]。信息共享需要在不同的网络环境中传递车载网中获取的全部信息，该处理形式属典型异构网络通讯问题。车辆在移动过程中会发生水平或垂直移动，有必要对其移动性进行有效管理[3]。因此，要实现信息的无缝交换切换，需要考虑异构网络的数据处理和融合。

3.3 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和方式，随着3G/4G网络发展和成熟，在信息的传输速率、传输稳定性以及传输有效性等方面，均能够有效支撑现有车联网技术的发展，但具体在车联中具体应用方法亟待研究的进一步深入。

3.4 智能信息分析处理技术

因为要对车联网收集到的大量的交通信息进行即时有效的处理和利用，所以要对信息进行过滤，可采用数据挖掘、人工智能能方式对有效信息加以保留，同时去掉无用信息[4]。此外，由于车联网技术应用与车辆类型、当前位置、行驶速度等有密切的关系，因而十分有必要基于车型、速度和位置等对车辆进行移动预测，并建立业务自适应的触发机制。

4 结语

车联网是物联网技术在智能交通领域中的应用体现。随着我国机动车辆量迅猛增长以及城镇化规模的不断扩大。现有城市交通已经超负荷，尤其在如北京、上海、深圳等大城市，人们出行变得越加困难。而车联网的出现，无疑为现代城市交通发展提供了一个新的解决思路、借助多源信息数据传输、分析与处理机制，为每个驾驶人员都提供高效率的行驶道路选择，最大限度保证城市道路道路交通顺畅，方便现代都市中人们的生活水平和质量。

参考文献

[1] 苏静，王冬，张菲菲.车联网技术应用综述[J].现代电子技术，2014（6）：69-72.

[2] 孙小红.车联网的关键技术及应用研究[J].通信技术，2013，46（4）：47-50.

[3] 顾振飞.车联网系统架构及其关键技术研究[D].南京邮电大学，2012.

[4] 史小平，黄爱蓉，张涛.车联网感知技术研究进展[J].湖北汽车工业学院学报，2011，25（3）：39-44.