【摘" 要】近年來(lái)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，在汽車系統(tǒng)上得到較廣泛的應(yīng)用。文章針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)，提出一套初步的系統(tǒng)框架和解決方案，該方案說(shuō)明具體的原理和開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)方式，為車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)落地提供一定的參考，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【關(guān)鍵詞】車聯(lián)網(wǎng);解決方案;系統(tǒng)框架

中圖分類號(hào)：U463.6" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）06-0020-02

The Design and Application of Intelligent Interactive System Based on Internet of Vehicles

SUN Ruitao

（SAIC GM Wuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou 545007，China）

【Abstract】In recent years，the Internet of vehicles technology has developed rapidly and been widely used in automotive systems. According to the characteristics of Internet of vehicles technology，this paper puts forward a set of preliminary system framework and solution，which explains the specific principle and development and implementation mode，provides a certain reference for the implementation of Internet of vehicles technology，has important practical significance.

【Key words】Internet of vehicles;solutions;system framework

作者簡(jiǎn)介

孫瑞濤（1986—），男，研究方向?yàn)樾履茉雌噭?dòng)力系統(tǒng)、智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)、電動(dòng)車服務(wù)運(yùn)營(yíng)等。

1" 引言

當(dāng)今世界科技正發(fā)生著翻天覆地的變化，互聯(lián)網(wǎng)科技向著新興的萬(wàn)物互聯(lián)——物聯(lián)網(wǎng)科技邁進(jìn)。汽車作為物聯(lián)網(wǎng)科技發(fā)展的重要載體，受到了額外的顯耀關(guān)注。移動(dòng)汽車互聯(lián)網(wǎng)，通常也稱為車聯(lián)網(wǎng)，是物聯(lián)網(wǎng)和智能化汽車兩大領(lǐng)域的重要交集。早在2010年的世界博覽會(huì)上，上汽集團(tuán)通用汽車的展覽館里就展示了對(duì)車聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)景展望，并舉行了“直達(dá)2030”可持續(xù)交通系列論壇“車聯(lián)網(wǎng)—網(wǎng)聯(lián)城市智能交通”[1]，可見(jiàn)國(guó)際上對(duì)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的重視程度。目前，包括美、歐、日等在內(nèi)的汽車發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)都將車聯(lián)網(wǎng)作為汽車產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要方向，紛紛加快產(chǎn)業(yè)布局，通過(guò)技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、政策支持等綜合措施，加快推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程?！吨袊?guó)制造2025》也將車聯(lián)網(wǎng)列入十大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一，明確表示將加大對(duì)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的政策支持力度，強(qiáng)化地方政府的參與度，可見(jiàn)國(guó)家對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高度重視。

車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域非常重要及廣泛，包括安全駕駛、應(yīng)急救援、交通服務(wù)、道路緩堵等基本行車及安全領(lǐng)域，并逐步擴(kuò)展至信息資訊、商務(wù)服務(wù)、生活家政、社交娛樂(lè)等延伸服務(wù)領(lǐng)域，逐漸擴(kuò)展為新型綜合商業(yè)生態(tài)體系[2-5]。

本文根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出一套初步的、基于用戶車內(nèi)使用場(chǎng)景和車外遠(yuǎn)程控制場(chǎng)景的車聯(lián)網(wǎng)智能交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

2" 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1" 系統(tǒng)概述

移動(dòng)汽車互聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)稱車聯(lián)網(wǎng)，指通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線通信、衛(wèi)星定位、感知與控制及大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛與服務(wù)平臺(tái)信息交換的動(dòng)態(tài)移動(dòng)通信系統(tǒng)。車聯(lián)網(wǎng)可提供實(shí)時(shí)、高效、智能的通信服務(wù)，其功能大多集中在娛樂(lè)功能和輔助駕駛，如車載娛樂(lè)、出行服務(wù)、車輛控制、車輛信息服務(wù)等，為用戶出行及用車提供更為人性化、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過(guò)車與車、車與人、車與路互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)信息共享，收集車輛、道路和環(huán)境的信息，并在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對(duì)多源采集的信息進(jìn)行加工、計(jì)算、共享和安全發(fā)布，根據(jù)不同的功能需求對(duì)車輛進(jìn)行有效引導(dǎo)與監(jiān)管，以及提供專業(yè)的多媒體與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)。

車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有同互聯(lián)網(wǎng)相似的特點(diǎn)，即高動(dòng)態(tài)、干擾因素多、網(wǎng)絡(luò)連通性不穩(wěn)定、對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性要求更高等。針對(duì)以上特點(diǎn)，一個(gè)完善穩(wěn)定的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)至少實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通話服務(wù)、定位服務(wù)、導(dǎo)航服務(wù)和接入互聯(lián)網(wǎng)[6-9]。

根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，可以將車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的架構(gòu)做如下區(qū)分。

1）執(zhí)行層，主要有兩個(gè)功能，一是收集車輛數(shù)據(jù)，二是執(zhí)行上游下發(fā)的指令，一般指車端。

2）數(shù)據(jù)層，主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的分發(fā)、存儲(chǔ)、處理，一般指服務(wù)后臺(tái)。

3）傳輸層，主要提供數(shù)據(jù)傳輸通道，通過(guò)各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。

4）應(yīng)用層，主要功能是提供人機(jī)交互界面，一般指APP和智能設(shè)備軟件。應(yīng)用層具有數(shù)據(jù)處理能力，可利用云計(jì)算、模糊識(shí)別等各種智能計(jì)算技術(shù)對(duì)海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)物體實(shí)施智能化的控制。

2.2" 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)，針對(duì)實(shí)際情況，本文設(shè)計(jì)的車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分為：車端、云端后臺(tái)、智能設(shè)備端3個(gè)模塊。車端對(duì)應(yīng)執(zhí)行層，云端對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)層，智能設(shè)備對(duì)應(yīng)應(yīng)用層，三者之間通過(guò)HTTP協(xié)議、TCP協(xié)議和BT協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。車聯(lián)網(wǎng)智能交互系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.3" 系統(tǒng)工作原理

1）智能設(shè)備。如定制專屬車機(jī)（圖2）、車載顯示屏、智能手環(huán)、智能音箱等，它們的主要功能是為用戶提供交互界面。用戶通過(guò)這些設(shè)備的交互界面能夠?qū)崟r(shí)便利地查看車輛相關(guān)的所有信息，并與智能設(shè)備進(jìn)行雙向信息交互，對(duì)車輛執(zhí)行控制操作。車聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能設(shè)備的要求比普通家用設(shè)備要高。例如，車載顯示屏要求具有良好人機(jī)交互的設(shè)計(jì)，包括車載模式及其他模式的切換、語(yǔ)音交互、文字交互、按鍵交互與觸屏交互的融合，并要求具備可擴(kuò)展、標(biāo)準(zhǔn)化的軟件接口設(shè)計(jì)等;再如智能音箱，則需要具備適用于車用環(huán)境的硬件降噪技術(shù)、高正確率的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)以及結(jié)合出行場(chǎng)景的智能語(yǔ)音服務(wù)等。

2）云端后臺(tái)。主要功能是分發(fā)、透?jìng)骱痛鎯?chǔ)信息，即負(fù)責(zé)將智能設(shè)備的控制查詢指令分發(fā)給具體車輛，存儲(chǔ)、更新車輛信息，維護(hù)智能設(shè)備和車輛的綁定關(guān)系等。云端后臺(tái)需要實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)（APP、PAD、機(jī)器人）的賬戶打通和兼容，為不同平臺(tái)提供智能語(yǔ)音交互支持。此外，云端后臺(tái)還需融合出行、娛樂(lè)、維保、購(gòu)物等多場(chǎng)景的服務(wù)資源，針對(duì)不同用戶的個(gè)性化需要建立智能化的用戶需求分析能力及實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景化智能推送，從而滿足用戶多元化社交屬性及千人千面的個(gè)性化需求，構(gòu)建起具有良好用戶體驗(yàn)的智慧社交場(chǎng)景，優(yōu)化駕乘人員的用車體驗(yàn)，提高汽車服務(wù)的個(gè)性化屬性。由此可見(jiàn)，云端后臺(tái)作為海量感知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析平臺(tái)，將是車聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，也是應(yīng)用層眾多應(yīng)用的基礎(chǔ)。

3）車端。作為車聯(lián)網(wǎng)的執(zhí)行層，其主要功能是接收云端下發(fā)的控制指令并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作，并同時(shí)通過(guò)反向傳輸報(bào)文向云端上傳自身的狀態(tài)信息。車端需要有平臺(tái)化的硬件接口，可以兼容APP、PAD、機(jī)器人等多種硬件形式（圖3），軟件方面還需具備與車輛控制相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)通信接口及數(shù)據(jù)接口，以此實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)共存時(shí)的人機(jī)交互兼容性。

3" 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)

車聯(lián)網(wǎng)智能交互系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)以下功能：系統(tǒng)登錄注冊(cè)、設(shè)備綁定、車輛控制、車輛信息查詢、導(dǎo)航和藍(lán)牙電話。如圖4所示。

3.1" 登錄注冊(cè)

系統(tǒng)登錄注冊(cè)功能可以區(qū)分游客用戶及車輛用戶，是車輛控制和車輛信息查詢的前提，也是智能設(shè)備綁定的前提。用戶注冊(cè)時(shí)，云端后臺(tái)會(huì)將用戶信息添加到用戶表中。用戶登錄時(shí)，將會(huì)給用戶頒發(fā)Token令牌作為身份標(biāo)識(shí)。

3.2" 設(shè)備綁定

1）手機(jī)綁定：用戶注冊(cè)賬號(hào)后，系統(tǒng)會(huì)生成用戶ID。用戶登錄后，手機(jī)APP將手機(jī)設(shè)備ID上傳至云端，云端將手機(jī)ID添加至用戶關(guān)系表，與對(duì)應(yīng)用戶ID綁定。

2）車輛綁定：用戶登錄后，將欲綁定的車輛ID，上傳至云端，云端檢查該車輛ID是否存在綁定關(guān)系，若不存在綁定關(guān)系，則車輛ID添加至用戶關(guān)系表，與對(duì)應(yīng)用戶ID綁定。

3）智能設(shè)備綁定：用戶登錄后，使用藍(lán)牙連接智能設(shè)備，獲取智能設(shè)備ID，云端檢查該智能設(shè)備ID是否存在綁定關(guān)系，若不存在綁定關(guān)系，則在用戶關(guān)系表中，將智能設(shè)備ID與用戶ID綁定。

如此，用戶ID、手機(jī)ID、車輛ID和智能設(shè)備ID就完成了相互綁定。

3.3" 車輛控制

當(dāng)手機(jī)或音箱完成了與車輛的綁定后，HTTP請(qǐng)求時(shí)，說(shuō)明控制指令，攜帶手機(jī)ID或智能設(shè)備ID。服務(wù)器收到請(qǐng)求后，通過(guò)用戶關(guān)系表，根據(jù)手機(jī)ID或智能設(shè)備ID，即可找到對(duì)應(yīng)的車輛ID，而當(dāng)車輛啟動(dòng)后，即自動(dòng)與云端保持TCP長(zhǎng)連接，因此可以將控制指令下發(fā)至對(duì)應(yīng)車輛，對(duì)應(yīng)車輛收到指令后，完成具體控制操作，如打開(kāi)空調(diào)等。

3.4" 車輛信息查詢

當(dāng)手機(jī)或音箱完成了與車輛的綁定后，智能終端向服務(wù)器發(fā)起車輛信息查詢請(qǐng)求，服務(wù)器通過(guò)查詢?cè)O(shè)備ID，找到具體的車輛ID，將請(qǐng)求信息透?jìng)髦辆唧w車輛。車輛接到查詢指令后，將自身狀態(tài)信息通過(guò)服務(wù)器透?jìng)髦两K端。終端收到車輛信息后，通過(guò)UI界面或語(yǔ)音VUI向用戶呈現(xiàn)車輛的具體信息。

3.5" 導(dǎo)航

智能終端集成第三方地圖SDK，輸入當(dāng)前位置和目標(biāo)位置，智能終端向地圖SDK提供實(shí)時(shí)的GPS位置信息和網(wǎng)絡(luò)定位信息，同時(shí)通過(guò)智能終端的語(yǔ)音和界面向用戶呈現(xiàn)導(dǎo)航信息，即可開(kāi)始導(dǎo)航。

3.6" 藍(lán)牙電話

將手機(jī)與車輛通過(guò)藍(lán)牙連接后，可以通過(guò)車輛方向盤(pán)控制按鍵，實(shí)現(xiàn)來(lái)電的接聽(tīng)與掛斷，同時(shí)啟用車載的麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，增強(qiáng)拾音效果和增大音量。

4" 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)車內(nèi)使用場(chǎng)景和車外遠(yuǎn)程場(chǎng)景，提出了一套初步的車聯(lián)網(wǎng)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，汽車用戶通過(guò)使用智能設(shè)備，可以于車內(nèi)或車外方便地與車輛進(jìn)行信息交互，獲取需要的車輛信息并對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程智能控制，極大地提高了用戶的用車體驗(yàn)。該方案優(yōu)化了用戶出行場(chǎng)景，對(duì)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)落地具有實(shí)際意義。

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（編輯" 楊凱麟）

收稿日期：2024-03-26