鄭 智，魏愛國，高文偉

(軍事交通學院 汽車指揮系，天津300161)

近年來，物聯(lián)網(wǎng)在全球范圍內(nèi)受到高度關(guān)注，它是繼互聯(lián)網(wǎng)、計算機和移動通信網(wǎng)絡(luò)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)的又一次巨大浪潮。車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的典型應用，利用車載電子傳感裝置，通過網(wǎng)絡(luò)完成信息交換，使車與路、車與車、車與人之間的信息互聯(lián)互通，對車輛和交通狀況進行有效的智能監(jiān)控，促進了汽車、交通和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)向更加現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的方向發(fā)展。區(qū)別于傳統(tǒng)的智能交通系統(tǒng)，車聯(lián)網(wǎng)更注重車與車、車與人之間的交互通信，通過提取更多車輛行駛參數(shù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)來保障車輛行駛安全、規(guī)避道路擁塞、提高出行舒適度。車聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)重新定義了車輛交通運行方式，應用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，城市交通將得到極大改善，將會為用戶提供更加智能、安全的駕駛環(huán)境［1］。

1 車聯(lián)網(wǎng)的概念及特點

1.1 車聯(lián)網(wǎng)的定義

車聯(lián)網(wǎng)指裝載在車輛上的電子標簽通過無線射頻等識別技術(shù)，實現(xiàn)在信息網(wǎng)絡(luò)平臺上對所有車輛的屬性信息和靜、動態(tài)信息進行提取和有效利用，并根據(jù)不同的功能需求對所有車輛的運行狀態(tài)進行有效的監(jiān)管和提供綜合服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)車與車、車與建筑物以及車與基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交換，它甚至可以幫助實現(xiàn)汽車與行人、汽車與非機動車之間的“對話”。就像互聯(lián)網(wǎng)把每臺單獨的電腦連接起來，車聯(lián)網(wǎng)能夠把獨立的汽車聯(lián)結(jié)在一起。

1.2 車聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

國際電信聯(lián)盟給物聯(lián)網(wǎng)的定義:物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品，人到物品，人到人之間的互聯(lián)。定義中特別指出，H2T 和H2H 中的H 指的是通過通用裝置而非個人計算機實現(xiàn)互聯(lián)的人。通過物聯(lián)網(wǎng)，可以構(gòu)建無處不在的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)任何時間、任何地點，互聯(lián)任何物品的需求。

由此可見，車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的一部分。當物聯(lián)網(wǎng)中互聯(lián)的對象都是車輛以及一些道路基礎(chǔ)設(shè)施的時候，物聯(lián)網(wǎng)就成為了車聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的范疇要比車聯(lián)網(wǎng)大的多，車聯(lián)網(wǎng)只是物聯(lián)網(wǎng)的一種特定應用。然而，要真正全面實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，尚存在一些困難，比如全球標準不統(tǒng)一、部署成本過高、技術(shù)尚不夠完善、安全性較低等問題。相比之下，車聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)就具有更高的可行性。車聯(lián)網(wǎng)研究過程中需要借鑒物聯(lián)網(wǎng)的研究成果和研究思路，同時，車聯(lián)網(wǎng)的研究成果也將豐富物聯(lián)網(wǎng)的研究工作。與物聯(lián)網(wǎng)相比，車聯(lián)網(wǎng)有以下特點［2］。

(1)高動態(tài)性。車聯(lián)網(wǎng)當中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點以車輛為主，這就決定了車聯(lián)網(wǎng)的高動態(tài)特性。與一般的物聯(lián)網(wǎng)相比，車聯(lián)網(wǎng)當中的汽車節(jié)點移動速度更快，拓撲變化更頻繁，路徑的壽命更短。

(2)受干擾因素多。與一般的物聯(lián)網(wǎng)相比，車聯(lián)網(wǎng)當中的車輛節(jié)點間通信受到的干擾因素更多，包括路邊的建筑物、天氣狀況、道路交通狀況、車輛的相對行駛速度等。

(3)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通性不穩(wěn)定。受到車輛運動情況、道路分布狀況等因素的影響，車聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)通性不穩(wěn)定，這在一定程度上限制了車聯(lián)網(wǎng)的推廣使用。

(4)穩(wěn)定的電源和承載空間。車聯(lián)網(wǎng)當中的車輛有穩(wěn)定的電源供電，網(wǎng)絡(luò)工作時一般沒有能量方面的限制;車輛當中有較大的承載空間，可以裝備較高性能的車載計算機以及一些必要的外部輔助設(shè)備，如GPS、GIS 等。

(5)對網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性要求更高。車聯(lián)網(wǎng)應用過程中，不能出現(xiàn)一些不安全、不可靠的事件，否則會引起車輛行駛混亂，造成巨大的生命和財產(chǎn)損失。

2 車聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀

隨著汽車和公路的日益智能化，越來越多的汽車和路邊基礎(chǔ)設(shè)施裝備了通信設(shè)備，整個車聯(lián)網(wǎng)以及針對車聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)應用發(fā)展已經(jīng)成為必然的趨勢。

2010 年10 月28 日在無錫舉行的中國國際物聯(lián)網(wǎng)大會上，“車聯(lián)網(wǎng)”被提起，并傳聞車聯(lián)網(wǎng)將作為國家重大專項。2011 年3 月15 日，大唐電信與長春一汽旗下的啟明信息技術(shù)股份有限公司攜手共建聯(lián)合實驗室，研究下一代通信服務(wù)與汽車電子產(chǎn)品的融合，開發(fā)有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能、低功耗汽車電子產(chǎn)品，標志著我國車聯(lián)網(wǎng)從概念階段正式走向應用階段。

通用汽車產(chǎn)品采用On-star 系統(tǒng)，它通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和無線通信技術(shù)為汽車提供安全信息服務(wù)，包括自動撞車報警、道路求助、遠程車輛解鎖以及全程音控導航服務(wù)等。豐田公司的“G-book”基于消費者會員的公共建設(shè)信息服務(wù)系統(tǒng)，通過車上無線通訊終端來提供互助信息服務(wù)。除此之外，美國的智能車輛公路系統(tǒng)、日本的道路交通情報通信系統(tǒng)等已經(jīng)在道路與車輛之間建立了有效的通信，實現(xiàn)了智能交通調(diào)度和管理。而近年來，WLAN、藍牙、無線識別等無線通信技術(shù)在智能交通管理上已經(jīng)得到了應用，如在智能停車場管理、路橋電子不停車收費、車流量信息采集等方面獲得了一定成效［3］。

3 車聯(lián)網(wǎng)的需求和挑戰(zhàn)

車聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種應用形式，物聯(lián)網(wǎng)面臨的問題同樣也給車聯(lián)網(wǎng)的實施帶來挑戰(zhàn)。同時由于車輛數(shù)量的急劇膨脹，車聯(lián)網(wǎng)也面臨巨大的現(xiàn)實需求和挑戰(zhàn)。

國家工業(yè)和信息化部國際經(jīng)濟技術(shù)合作中心副主任李毅鍇做《中美經(jīng)貿(mào)摩擦對中國產(chǎn)業(yè)的影響及應對》的精彩分享，李主任通過生動的案例分享與內(nèi)容講解，詳細說明了中美貿(mào)易摩擦帶來的一系列問題以及應對的方式。包括后期如何申請排除申請、如何利用美國貿(mào)易的規(guī)則有效維護企業(yè)的自身利益等。

(1)車聯(lián)網(wǎng)信息的統(tǒng)一標志問題。為實現(xiàn)物體的互聯(lián)互通，首先要解決的問題是統(tǒng)一編碼問題。車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要有一個統(tǒng)一的物品編碼體系，尤其是國家物品編碼標準體系，這個統(tǒng)一的物品編碼體系是車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)信息互聯(lián)互通的關(guān)鍵。但目前與車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的統(tǒng)一編碼規(guī)范還不夠健全，各個示范原型系統(tǒng)根據(jù)各自需求，建立起獨立的編碼識別體系，這為后續(xù)行業(yè)內(nèi)不同系統(tǒng)乃至不同行業(yè)之間的互聯(lián)互通帶來了障礙［4］。

(2)網(wǎng)絡(luò)接入時的IP 地址問題。車聯(lián)網(wǎng)中的每個物品若要在網(wǎng)絡(luò)中被尋找，都需要一個地址。由于IPv4 資源即將耗盡，而過渡到IPv6 又是一個漫長的過程，包括設(shè)備、軟件、網(wǎng)絡(luò)、運營商等都存在兼容問題。

(3)采集設(shè)備的信息化程度低。目前，道路、橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施并沒有實現(xiàn)電子化管理，其智能程度較低。傳統(tǒng)的設(shè)備通過傳感器、采集設(shè)備等信息化處理才能具備聯(lián)網(wǎng)能力。這些交通基礎(chǔ)設(shè)施的信息化改造覆蓋面廣、投資額大、建設(shè)周期長，都是目前車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)終端信息化改造所面臨的問題。

(4)車聯(lián)網(wǎng)信息安全問題。車聯(lián)網(wǎng)的安全問題主要來源于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的安全問題、物聯(lián)網(wǎng)帶來的安全問題以及車聯(lián)網(wǎng)本身的安全問題3 個方面。車聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸和消息交換還未有特定的標準，因此缺乏統(tǒng)一的安全保護體系。車聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點數(shù)量龐大，且以集群方式存在，因此會導致在數(shù)據(jù)傳播時，由于大量機器的數(shù)據(jù)發(fā)送使網(wǎng)絡(luò)擁塞。車聯(lián)網(wǎng)中的感知節(jié)點部署在行駛車輛等設(shè)施中，如果遭到攻擊者破壞，很容易造成生命危險、道路設(shè)施破壞等。因此，車聯(lián)網(wǎng)中的信息安全是至關(guān)重要的，影響著車聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展［5］。

(5)車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)軟件和服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度。目前車聯(lián)網(wǎng)概念剛剛興起，還未出現(xiàn)較為成熟的軟件平臺和服務(wù)應用。而交通行業(yè)往往需要較高的安全要求。如果相關(guān)軟硬件平臺未經(jīng)過大規(guī)模應用測試，勢必對車聯(lián)網(wǎng)的應用前途大打折扣。

(6)相關(guān)技術(shù)兼容度。車聯(lián)網(wǎng)是一個相關(guān)技術(shù)的集成體，包括傳感器技術(shù)、識別技術(shù)、計算技術(shù)、軟件技術(shù)、納米技術(shù)、嵌入式智能技術(shù)等。任何一個技術(shù)的不兼容或者基礎(chǔ)薄弱，都會造成整個車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的推廣困難。

4 車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的動力來源于廣泛的應用需求，如交通管理、車輛智能管理、環(huán)境污染改善等。針對車聯(lián)網(wǎng)的需求和挑戰(zhàn)，構(gòu)建一個高效實用的車聯(lián)網(wǎng)應用體系和環(huán)境，需要解決許多基礎(chǔ)先行的技術(shù)問題。

(2)傳感技術(shù)。利用傳感器及汽車總線采集車輛、道路等交通基礎(chǔ)設(shè)施的運行參數(shù)等。傳感技術(shù)需要根據(jù)不同物體的運行參數(shù)進行訂制。如車輛需要油耗、剎車、發(fā)動機等運行參數(shù)，而橋梁需要壓力、老化程度等參數(shù)。傳感技術(shù)是實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵技術(shù)。

(3)無線傳輸技術(shù)。無線傳輸技術(shù)將傳感器采集得到的數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器或其他終端，或者接收控制指令完成物體遠程控制。只有通過無線傳輸技術(shù)，才能實現(xiàn)信息的交換和共享。

(4)云計算技術(shù)。對采集獲取的物體數(shù)據(jù)進行綜合加工分析，并提供各類綜合服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)，以按需、易擴展的方式獲得云計算所提供的服務(wù)。

(5)車聯(lián)網(wǎng)標準體系。標準是一個產(chǎn)業(yè)興起的重要標志。車聯(lián)網(wǎng)只有建立一套易用、統(tǒng)一的標準體系，才能實現(xiàn)不同物體之間的相互通信，不同車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的融合，才能帶動汽車、交通產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

(6)車聯(lián)網(wǎng)安全體系。包括車聯(lián)網(wǎng)物體信息化之后的安全度、傳輸器安全度、傳輸技術(shù)安全以及服務(wù)端安全。安全是保障車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠快速推廣的前提。

(7)定位技術(shù)。通過GPS、無線定位等技術(shù)提高當前車聯(lián)網(wǎng)中物體的位置精度。通過定位精度的提高，將準確獲取車輛行駛位置，提高實時路況精準度、交通事件定位精確度。

5 車聯(lián)網(wǎng)的應用

車聯(lián)網(wǎng)最大的價值在于處理信息，而且能夠以最有效的方式解決交通擁堵問題。據(jù)預測，車聯(lián)網(wǎng)的應用可以使交通擁堵減少約60%，使短途運輸效率提高將近70%，使現(xiàn)有道路網(wǎng)的能力提高2 ～3 倍［6］。除了提高效率、減少成本之外，車聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對整個公眾資源的有效利用，政府也可以大幅度減少管理費用。車聯(lián)網(wǎng)所能提供的主要應用見表1。

表1 車聯(lián)網(wǎng)的應用

6 車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景

未來的交通是汽車和通信的融合，當汽車制造與信息技術(shù)完美結(jié)合在一起，將是一個高效、環(huán)保、智能的美好交通時代。在車聯(lián)網(wǎng)時代，汽車將具備行人探測功能，司機不用踩剎車，車輛可以實現(xiàn)自動剎車、緊急剎車、智能?？?車輛可以主動尋找到停車場，找到充電站完成充電;人們可以在車上收發(fā)電子郵件、進行電子購物，查看交通信息、餐館信息、治安服務(wù)，能在車上獲得各種娛樂信息;汽車行駛中若出現(xiàn)故障可進行遠程車輛診斷，維修人員可隨時得到車輛的準確故障位置和原因;汽車能與道路進行“對話”，從而感知擁堵路段并設(shè)計最佳行車路線，可以感知車距以避免出現(xiàn)交通事故……

車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景需要更多力量的幫助，具體包括:打破專業(yè)壁壘，跨產(chǎn)業(yè)通力合作;政府的重視，在政策上給予支持和引導;城市規(guī)劃者和基礎(chǔ)設(shè)施專家的努力;汽車制造企業(yè)的長遠眼光和開放心態(tài)，做好產(chǎn)品的研發(fā)和市場策劃;信息技術(shù)服務(wù)企業(yè)的共同參與，建立更加扎實的信息基礎(chǔ)設(shè)施，為信息的采集、傳遞、處理做好準備。

7 結(jié) 語

車聯(lián)網(wǎng)將會成為未來智能城市的一個重要標志，徹底改變?nèi)藗兊某鲂蟹绞胶蜕罘绞?，給人們的生活帶來更多的快捷和便利。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以彌補傳統(tǒng)交通技術(shù)和智能交通系統(tǒng)的很多不足，正吸引著越來越多研究者和工業(yè)界的關(guān)注。不過，該領(lǐng)域研究尚處于起步階段，很多問題都沒有得到解決，尤其是如何適應車輛行駛參數(shù)的安全采集、大規(guī)模車輛通信參與等，將是下一步研究的內(nèi)容。隨著研究的不斷深入，車聯(lián)網(wǎng)必將實現(xiàn)“車—人—路—城市”之間的和諧、有序、統(tǒng)一發(fā)展。

［1］ 諸彤宇，王家川，陳智宏.車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)初探［J］. 公路交通科技:應用技術(shù)版，2011(5):266-268.

［2］ 王建強，吳辰文，李曉軍.車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.微計算機信息，2011，27(4):156-158.

［3］ 程剛，郭達. 車聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展研究［J］. 移動通信，2011，35(17):23-26.

［4］ Kevin C L，Uichin Lee，Mario G，et al. Geo-opportunistic routing for vehicular networks［J］. IEEE Communications Magazine，2010(5):164-170.

［5］ Hannes H，Kenneth P L. A tutorial survey on vehicular ad hoc networks［J］. IEEE Communications Magazine，2008(6):164-171.

［6］ 謝波.面向無線車輛網(wǎng)絡(luò)的可生存性技術(shù)研究［D］. 長沙:國防科技大學，2008.