唐紅杰

（遼寧警官高等專科學(xué)校 遼寧 116036）

1 物聯(lián)網(wǎng)與車聯(lián)網(wǎng)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)這個(gè)概念，目前比較公認(rèn)的說(shuō)法是1999年由MIT Auto-ID中心首次提出。而實(shí)際上物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)最早可追溯到PC 時(shí)代，在1998年就已提出[1]。

2005年國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了同名報(bào)告，其中給物聯(lián)網(wǎng)的明確定義是：通過(guò)二維碼識(shí)讀設(shè)備、射頻識(shí)別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)[2]。

可見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，將用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物與物之間，進(jìn)行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念[3]。即物聯(lián)網(wǎng)主要解決物——物（thing to thing，T2T）相連、人——物（human to thing，H2T）相連、人——人（human to Human，H2H）相連的問(wèn)題。尤其需要注意的是，其中人——物相連、人——人相連中的“人”這一端主要是借助通用裝置進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，而并非是單純借助個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。也就是說(shuō)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)，可以構(gòu)建無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何物品的互連。

1.2 車聯(lián)網(wǎng)

隨著物聯(lián)網(wǎng)如火如荼的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)作為其典型應(yīng)用，也正在智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。

根據(jù)中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟的說(shuō)法，車聯(lián)網(wǎng)指的是由車輛位置、速度和路線等信息構(gòu)成的巨大交互網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)GPS、RFID、傳感器、攝像頭圖像處理等裝置，車輛可以完成自身環(huán)境和狀態(tài)信息的采集；通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，所有的車輛可以將自身的各種信息傳輸匯聚到中央處理器；通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，這些大量車輛的信息可以被分析和處理，從而計(jì)算出不同車輛的最佳路線、及時(shí)匯報(bào)路況和安排信號(hào)燈周期[4]。

對(duì)比物聯(lián)網(wǎng)與車聯(lián)網(wǎng)的概念不難看出，車聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域的延伸。如圖1所示，在車聯(lián)網(wǎng)中，車輛可以作為物聯(lián)網(wǎng)的終端。車聯(lián)網(wǎng)就是借助相應(yīng)的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)車——車（包括車與路、車與車主、車主與車主、車主與第三方服務(wù)商）相聯(lián)，以期達(dá)到交通智能化管理、車輛智能化行駛、信息智能化服務(wù)等目的，也可以說(shuō)車聯(lián)網(wǎng)就是交通物聯(lián)網(wǎng)。

圖1 車聯(lián)網(wǎng)示意圖

2 車聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)的定義及功能，進(jìn)一步對(duì)車聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行剖析，可將其分為三層，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層，如圖2所示。

圖2 車聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 感知層

感知層相當(dāng)于車聯(lián)網(wǎng)的感覺(jué)神經(jīng)末梢，主要通過(guò)視頻檢測(cè)、傳感器、RFID等終端設(shè)備完成車、路環(huán)境信息的感知和采集，這些信息大致包括車輛所處位置、車輛行駛速度、道路環(huán)境、道路基礎(chǔ)設(shè)施等。

2.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)于車聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞，主要負(fù)責(zé)整合、處理、傳輸數(shù)據(jù)。具體而言，網(wǎng)絡(luò)層的功能之一是建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型，該協(xié)議模型用于滿足異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的需求，進(jìn)而整合感知層的數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)層的功能之二是通過(guò)向應(yīng)用層屏蔽通信網(wǎng)絡(luò)的類型，充分利用有線及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源，為上層應(yīng)用服務(wù)器和應(yīng)用程序提供透明的信息傳輸服務(wù)。

2.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層相當(dāng)于車聯(lián)網(wǎng)的大腦，主要通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器和車載計(jì)算機(jī)終端等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)加工，從而為車聯(lián)網(wǎng)用戶提供包括道路導(dǎo)航、通信服務(wù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等在內(nèi)的各種具體服務(wù)。

3 車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）2005年發(fā)布的同名報(bào)告中指出物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)有：標(biāo)簽事物的RFID，感知事物的傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)Sensor technologies，思考事物的智能技術(shù)Smart technologies，微縮事物的納米技術(shù)Nanotechnology[2]。以上四項(xiàng)內(nèi)容可以簡(jiǎn)要描述為RFID技術(shù)、傳感技術(shù)、智能技術(shù)、納米技術(shù)。而車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的先行者，其關(guān)鍵技術(shù)也可大致歸結(jié)為前述幾個(gè)方面。

3.1 RFID技術(shù)

RFID（Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別）技術(shù)是基于無(wú)線通信的一種技術(shù)，它可以利用無(wú)線信號(hào)非接接觸識(shí)別出特定目標(biāo)，并對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫操作。目前，在許多行業(yè)中都已經(jīng)運(yùn)用了RFID技術(shù)，如物流管理行業(yè)、汽車生產(chǎn)行業(yè)等。RFID技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的進(jìn)步具有十分重要的意義。在車聯(lián)網(wǎng)中，RFID技術(shù)主要用于實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間高效率、遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信，而其中亟需解決的問(wèn)題是標(biāo)準(zhǔn)兼容?，F(xiàn)有的RFID標(biāo)識(shí)、標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，如果要將節(jié)點(diǎn)全部接入網(wǎng)絡(luò)則需要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；因?yàn)樵谲嚶?lián)網(wǎng)中單個(gè)標(biāo)識(shí)或設(shè)備的工作是沒(méi)有意義的，只有相互協(xié)同工作才能滿足現(xiàn)實(shí)的需求[5]。許多歐美組織正在著手解決這個(gè)問(wèn)題，并已經(jīng)取得了一些成績(jī)。標(biāo)準(zhǔn)兼容必將刺激RFID技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展及廣泛應(yīng)用。

3.2 傳感技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)感知層的實(shí)現(xiàn)需要大量的原始數(shù)據(jù)，例如車輛的速度、加速度、胎壓、道路車流量、路面狀況等。對(duì)于這些信息的采集，傳統(tǒng)的做法是在道路沿線（特定路段或路口）安裝傳感器、埋設(shè)探測(cè)器，利用這些傳感設(shè)備獲取到的圖像、聲音、感應(yīng)等數(shù)據(jù)，來(lái)追蹤交通運(yùn)動(dòng)。而事實(shí)上，這些信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。現(xiàn)在比較新穎的做法是把道路上的車輛作為移動(dòng)傳感器來(lái)采集交通數(shù)據(jù)。而在這其中又涉及到兩個(gè)問(wèn)題：一是如何將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成實(shí)用數(shù)據(jù)；二是如何進(jìn)行車身網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

3.3 通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)。為了將感知層RFID標(biāo)識(shí)、傳感數(shù)據(jù)等多種信息實(shí)時(shí)、有效地接入Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)或Internet網(wǎng)絡(luò)，必須借助目前通用的短距離無(wú)線通訊網(wǎng)（包括十多種已存在的短距離無(wú)線通訊）、長(zhǎng)距離無(wú)線通訊網(wǎng)（主要包括基于蜂窩技術(shù)的偽長(zhǎng)距離通訊）、短距離有線通訊網(wǎng)（包括十多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)）、長(zhǎng)距離有線通訊網(wǎng)（包括廣電、電信、互聯(lián)網(wǎng)及三網(wǎng)融合），進(jìn)而深入研究制定出符合車聯(lián)網(wǎng)特殊需求的通信協(xié)議、通信標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)（尤其是感知層與應(yīng)用層）的實(shí)現(xiàn)需要大量數(shù)據(jù)的支持，而這些數(shù)據(jù)往往都是異構(gòu)數(shù)據(jù)，如何利用數(shù)據(jù)處理技術(shù)完成這些數(shù)據(jù)的表達(dá)、傳輸、交換是又一關(guān)鍵性問(wèn)題。

目前，建立數(shù)據(jù)控制中心是一種普遍認(rèn)可的做法，其中有以下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：其一是如何將多源異構(gòu)數(shù)據(jù)即時(shí)接入并進(jìn)行安全有效的管理，從而為行駛車輛、道路基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)控制中心之間頻繁進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換提供保障；其二如何將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，從而得到指定路段或指定區(qū)域的交通狀況，同時(shí)根據(jù)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行近期交通態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)；其三是如何宏觀調(diào)控多節(jié)點(diǎn)交通信息，即如何高速、有效地完成綜合指揮調(diào)度；其四是如何利用“云”計(jì)算手段完成大容量節(jié)點(diǎn)交通調(diào)控信息的分布計(jì)算；其五是如何實(shí)現(xiàn)大容量交通數(shù)據(jù)存儲(chǔ)[6]。

3.5 信息安全技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)具有節(jié)點(diǎn)眾多、信息繁雜等特點(diǎn)，所以在其應(yīng)用過(guò)程中必然存在一定的安全隱患。如何借助信息安全技術(shù)來(lái)抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊、保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和完整性、保護(hù)個(gè)人隱私也是車聯(lián)網(wǎng)面臨的難題之一?？梢哉f(shuō)，車聯(lián)網(wǎng)的普及和應(yīng)用在很大程度上依賴于此。分層密鑰管理和身份認(rèn)證技術(shù)是現(xiàn)階段車聯(lián)網(wǎng)解決信息安全問(wèn)題的突破口。

4 車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路線

隨著車聯(lián)網(wǎng)概念的提出及深化，其在智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域的發(fā)展路線可劃分為三個(gè)階段：其一信息發(fā)布階段，其二智能管理階段，其三協(xié)同控制階段[7]。

（1）信息發(fā)布階段

信息發(fā)布階段是車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的初級(jí)階段，目前的車聯(lián)網(wǎng)就處于這一階段。該階段主要實(shí)現(xiàn)車載終端與Internet相聯(lián)，進(jìn)而提供基于呼叫中心的信息服務(wù)（如為駕駛員提供定位導(dǎo)航、娛樂(lè)資訊、安全防范等）。據(jù)了解，我國(guó)現(xiàn)已有約20萬(wàn)用戶正在體驗(yàn)車載信息服務(wù)。

（2）智能管理階段

隨著信息發(fā)布功能的日臻完善，車載信息服務(wù)終端也由產(chǎn)品化走向智能化、由智能感知走向智能決策，從而推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入智能交通管理階段。在該階段，車聯(lián)網(wǎng)主要實(shí)現(xiàn)諸如交通信號(hào)燈智能控制、車輛運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、車輛安全預(yù)警、車輛智能調(diào)度、交通事故處理、智能出行誘導(dǎo)等功能。車聯(lián)網(wǎng)的智能化交通管理，將大幅提升交通事故的處理效率，同時(shí)減少警力、財(cái)力方面的支出。

（3）協(xié)同控制階段

在經(jīng)歷信息發(fā)布階段、智能管理階段之后，伴隨著RFID技術(shù)、傳感技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展與成熟，車聯(lián)網(wǎng)將進(jìn)入車輛感知、道路信息獲取、車——車通信、車——路協(xié)同的綜合協(xié)同控制階段。在該階段，車聯(lián)網(wǎng)主要實(shí)現(xiàn)車輛智能防撞、車輛自動(dòng)駕駛以及基于導(dǎo)航線路的自組網(wǎng)駕駛等功能。

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[2] International Telecommunication Union UIT. ITU Internet Reports 2005: The Internet of Things[R]. 2005

[3]周洪波.物聯(lián)網(wǎng):技術(shù)、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)和商業(yè)模式[M].北京：電子工業(yè)出版社.2011,7

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[5]劉小洋.車聯(lián)網(wǎng)_物聯(lián)網(wǎng)在城市交通網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用.2012，32(4) : 900－904

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