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        車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分析及其在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用研究

        2017-09-05 00:11:17蘇振
        山東工業(yè)技術(shù) 2017年16期
        關(guān)鍵詞:智能交通系統(tǒng)

        蘇振

        摘 要:智能交通系統(tǒng)是解決當(dāng)下交通問題的有效手段,而車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)在智能交通系統(tǒng)中的典型運(yùn)用,車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為智能交通系統(tǒng)提供保障。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用,使智能交通系統(tǒng)發(fā)展成為集成化、可擴(kuò)展的信息服務(wù)系統(tǒng)(Telematics)。文章在對車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)概述和分析的基礎(chǔ)上,介紹了車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的具體運(yùn)用事例。

        關(guān)鍵詞:車聯(lián)網(wǎng)技術(shù);智能交通系統(tǒng);車載信息服務(wù)系統(tǒng)

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.136

        0 前言

        隨著改革開放的腳步,我國科技迅速發(fā)展,為解決出行安全、交通擁堵、汽車環(huán)保等問題,智能交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。2010年全國兩會指出,將物聯(lián)網(wǎng)作為新興產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展。2010年世博會期間,車聯(lián)網(wǎng)在智能交通系統(tǒng)中運(yùn)用的設(shè)計,引起全球關(guān)注。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)在智能交通運(yùn)用中的細(xì)分,是一種新型技術(shù),有望解決交通擁堵、汽車環(huán)保、交通事故等問題。

        1 車聯(lián)網(wǎng)概述

        智能交通(ITS)是通過通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)等先進(jìn)技術(shù),建立高效、實時的交通運(yùn)輸監(jiān)管系統(tǒng)[1]。車聯(lián)網(wǎng)(Internet of Vehicles,IOV)是指由車輛運(yùn)行路線、位置以及速度等信息組成的交互網(wǎng)絡(luò)[2]。即通過定位系統(tǒng)、射頻識別、傳感器等裝置,對車輛狀態(tài)信息以及道路環(huán)境信息進(jìn)行采集,其中的狀態(tài)信息包括靜態(tài)信息、動態(tài)信息、以及屬性信息等;將采集到的車輛信息通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)街醒胩幚砥鳎蛔詈笸ㄟ^計算機(jī)對信息進(jìn)行分析、處理,根據(jù)不同的交通需求,對車輛的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管,以及提供移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,從而實現(xiàn)智能交通。通過無線互聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)車—車、車—人、車—路等互連互通,同時實現(xiàn)信息共享。

        隨著全球汽車行業(yè)的不斷發(fā)展,車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在不斷完善與發(fā)展。目前,歐洲的沃爾沃、奔馳等汽車企業(yè),已經(jīng)將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用在車隊管理中,同時歐洲也在大力推行車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。美國的IVHS和日本的Smart Way等系統(tǒng)也在車輛與道路運(yùn)行之間建立了通信,實現(xiàn)了智能交通系統(tǒng)監(jiān)管與服務(wù)。而實現(xiàn)車、人、路之間信息交通的是車載信息服務(wù)系統(tǒng)。在國際上,車載信息服務(wù)系統(tǒng)在美國、歐洲等國家應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟;在德國的寶馬i-drive,日本的豐田G-book、通用On-Star等汽車系統(tǒng)中成功應(yīng)用。而在國內(nèi),車載信息服務(wù)系統(tǒng)是一個新興的系統(tǒng),還處于初始發(fā)展階段。

        2 車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分析

        在時代快速發(fā)展的背景下,我國車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用還處于初級發(fā)展階段。作為一種新興技術(shù),車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)構(gòu)建應(yīng)根據(jù)實際需要,在要實現(xiàn)的功能基礎(chǔ)上進(jìn)行。

        從用戶角度出發(fā),車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具備以下功能:對車輛的狀態(tài)信息(保險、違法情況、報廢時間、年檢時間等)實時掌握,便于用戶及時辦理相關(guān)手續(xù);明確交通路線,選取最優(yōu)運(yùn)行方案,同時還要對沿路的施工路段、地理熱點、隱患路段等各種信息進(jìn)行明晰;對交通管理部門下達(dá)的最新規(guī)定及時了解,提高隱患意識,降低事故發(fā)生率;還可以享受車聯(lián)網(wǎng)提供的各種服務(wù)。

        從交通管理部門角度出發(fā),車聯(lián)網(wǎng)具備的功能主要有以下幾點:將各地區(qū)的管理體系納入到全國管理體系中,實現(xiàn)對全國車輛的統(tǒng)一管理;便于對本、外地車運(yùn)行狀況實時掌握,比如對套牌車、盜搶車、走私車的信息追蹤;再比如對大型客車、?;奋囘M(jìn)行重點監(jiān)管,防止出現(xiàn)違法行為;此外,如果車輛發(fā)生突發(fā)事件,可以及時開展救援工作等。對于交通擁堵路段制定收費(fèi)措施,起到均衡區(qū)域交通流量的作用;另外,對于高速公路或者其它一級公路等路段,實行自動收費(fèi)。

        根據(jù)對車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)功能的闡述,其基本架構(gòu)圖如圖1 所示。

        從圖中可以看出,一個完整的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建,核心部件—車、車載信息服務(wù)系統(tǒng)、服務(wù)基站、移動通信等是必不可少的組成部分。在實現(xiàn)車、人、路之間信息通信,是通過無線通信技術(shù)實現(xiàn)的,車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的無線通信技術(shù)主要包括四種,分別是車外、車內(nèi)、車間、車路通信。

        車外無線通信是外部通信基站與車輛之間進(jìn)行信息交換,通信涵蓋范圍較廣,這就對其高速運(yùn)行下傳輸數(shù)據(jù)的要求較高。目前,國內(nèi)車外通信采用的主要是2G、3G、GPS(全球定位系統(tǒng))等技術(shù)。

        車內(nèi)無線通信涵蓋范圍僅僅是車內(nèi)部,通信距離較短。主要工作是對車輛內(nèi)部短距離的無線通信,以及內(nèi)部空間的信息采集。目前主要采用的技術(shù)是CAN總線技術(shù)、LIN總線技術(shù)、以及藍(lán)牙技術(shù)等,其信息傳輸特點是抗噪性強(qiáng)、速度快[3]。

        車間無線通信主要是車與車之間動點雙向傳輸,運(yùn)用與車輛出行安全,防止碰撞等意外事故。因此,車間通信對實時性和安全性的要求較高。而目前,主要采用的是紅外技術(shù)、微波技術(shù)、專用短程通信技術(shù)、視頻成像技術(shù)等。

        車路無線通信是外部設(shè)備與車輛之間的信息通信,主要包括環(huán)境參數(shù)采集、自動收費(fèi)系統(tǒng)、車輛調(diào)度指揮等。車路無線通信主要采用的技術(shù)與車間通信相同。車路與車間的無線通信實際上是同種技術(shù)的不同運(yùn)用形式,通信距離也均在0.1~1km之間。

        3 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用

        從車聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)來看,其體系龐大,涉及產(chǎn)業(yè)眾多,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。其中,涉及的企業(yè)有交通管理部門、通信企業(yè)、汽車廠商、以及服務(wù)商、服務(wù)供應(yīng)商等。以下就車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用,舉例闡述其實際運(yùn)用。

        (1)變道輔助。車輛變道時,也是比較容易引發(fā)交通事故的。將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到行車變道上,通過車載終端收集目標(biāo)車道的行車狀態(tài)信息,對附近運(yùn)行車輛行駛速度、行駛位置、是否會變道等信息采集。通過采集的車輛信息,對變道的危險情況進(jìn)行分析,最終判斷出是否能夠安全變道,并針對變道的具體情況做出顯示。

        (2)夜間會車遠(yuǎn)光燈關(guān)閉控制。夜間行車,常會遇到會車情況,會車時需要關(guān)閉遠(yuǎn)光燈,而有的駕駛員會忘記,就會帶來交通隱患,同時也增加了駕駛員的負(fù)擔(dān)。運(yùn)用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù),通過車間無線通信采集車輛行駛方向、行駛位置、行駛速度等信息。當(dāng)車——車判斷到前方會車時,車載信息服務(wù)系統(tǒng)就會自動切換遠(yuǎn)近光燈。整個過程通過車聯(lián)網(wǎng)來完成,無需駕駛?cè)藛T進(jìn)行任何人為操作,減輕駕駛員行車負(fù)擔(dān),同時為夜間安全出行提供保障。

        (3)車輛動態(tài)適應(yīng)紅綠燈信息。動態(tài)適應(yīng)紅綠燈信息是通過車外通信實現(xiàn)的。在紅綠燈路口安裝紅綠燈信號聯(lián)動裝置和無線信號發(fā)射裝置,當(dāng)車行駛至距離紅綠燈指定距離時,車載信息服務(wù)系統(tǒng)接收紅綠燈變化狀態(tài)信息,從而調(diào)節(jié)行駛狀態(tài),是減速等待下一個綠燈通過,還是勻速通過,或者是加速通過,加速通過情況下要給出安全通過的時速,保證安全通過紅綠燈路口。

        (4)車輛追尾預(yù)警。駕駛員行車時,有時會注意力不集中,這時就會引發(fā)追尾等行車交通事故。如果與前方大型車輛發(fā)生追尾事故,后車傷害情況就會很嚴(yán)重。如果車輛中運(yùn)用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù),在車輛行駛中,后車就會通過車載信息服務(wù)系統(tǒng)采集的信息,判斷前車的行駛狀態(tài),從而駕駛員調(diào)節(jié)行車速度與行車狀態(tài),從而避免追尾事故的發(fā)生。

        4 結(jié)束語

        隨著科技的發(fā)展,車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種新興的技術(shù),運(yùn)用到智能交通系統(tǒng)中,對交通擁堵、汽車環(huán)保、交通事故等問題能夠有效的改善和規(guī)避。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與完善任重道遠(yuǎn),需要學(xué)者專家深入研究其在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用方向,共同攜手推動智能交通的發(fā)展。

        參考文獻(xiàn):

        [1]曹新,楊濤,張旭東等.基于車聯(lián)網(wǎng)的智能交通管理及決策依據(jù)的研究[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件,2015(04):83-86.

        [2]郭柯江.基于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在智能交通數(shù)據(jù)安全的優(yōu)化研究[J].數(shù)字通信世界,2016(03):81.

        [3]張賓.車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究[J].工業(yè)b,2015(09):185.endprint

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