基于云計(jì)算和WSN的車聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究_唐小淋_百

1、基于云計(jì)算和W S N 的車聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究唐小淋林培群徐建閩(華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院廣州510640摘要提出的基于云計(jì)算和W S N 的車聯(lián)網(wǎng)體系將著力于車車協(xié)同、車路協(xié)同、以及路網(wǎng)協(xié)同,并分析了將云計(jì)算和W S N 運(yùn)用到車聯(lián)網(wǎng)體系中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵詞I T S ;車聯(lián)網(wǎng);云計(jì)算;W S N中圖分類號(hào):U 491文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A D O I :10.3963/j 15第一作者簡(jiǎn)介:唐小淋(1988,碩士生.研究方向:車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用.E -m a i l :t x l i n 1023126.c o m0引言早期的智能交通主要圍繞高速公路展開,而目前交通問題重點(diǎn)和主要壓力來自于

2、城市道路擁堵。未來智能交通的發(fā)展將趨向以熱點(diǎn)區(qū)域?yàn)橹?、以車為?duì)象的管理模式轉(zhuǎn)變1。在當(dāng)前道路建設(shè)跟不上汽車增長(zhǎng)的情況下,解決擁堵問題主要靠對(duì)車輛進(jìn)行管理和調(diào)配。因此,智能交通亟待建立以車為節(jié)點(diǎn)的信息系統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)2。車聯(lián)網(wǎng)是指裝載在車輛上的電子標(biāo)簽通過無線射頻等識(shí)別技術(shù),實(shí)現(xiàn)在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對(duì)所有車輛的屬性信息及靜、動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行提取和有效利用,并根據(jù)不同的功能需求對(duì)所有車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)管和提供綜合服務(wù)3。車聯(lián)網(wǎng)讓整個(gè)交通體系以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相連,并對(duì)當(dāng)前的交通行業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響。車聯(lián)網(wǎng)將給整個(gè)交通領(lǐng)域帶來無限發(fā)展的可能,眾多基于車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生。譬如:車載軟件升級(jí)、汽車安全問題通知、定期

3、維護(hù)通知、車載因特網(wǎng)服務(wù)、車輛及時(shí)消息通信、汽車租賃處理、危險(xiǎn)貨物跟蹤、不停車收費(fèi)等。目前,車聯(lián)網(wǎng)尚處于起步階段,還沒有形成完整的體系框架4。本文針對(duì)城市大規(guī)模路網(wǎng)提出基于“云+端”(即“云計(jì)算中心+通信、傳感、計(jì)算終端”的模式構(gòu)建車聯(lián)網(wǎng)體系。該車聯(lián)網(wǎng)體系將以交通云為中心,通過云計(jì)算對(duì)采集到的交通信息進(jìn)行分析,統(tǒng)籌分配道路資源,實(shí)行個(gè)體車輛差異性誘導(dǎo)、路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)控制等方式,從根本上改變交通流的無序與高隨機(jī)性,實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)交通流的有序組織和系統(tǒng)性疏導(dǎo),同時(shí)為交通管理及監(jiān)控、交通擁擠收費(fèi)、車輛管理以及交通信息的增值等應(yīng)用提供基礎(chǔ)平臺(tái)。1車聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)車聯(lián)網(wǎng)體系是各種功能、技術(shù)和信息的集成,其中通信需

4、求無所不在,數(shù)據(jù)的獲取途徑和處理方法多種多樣,產(chǎn)品和服務(wù)功能的開發(fā)具有階段性。因此,需要有一個(gè)統(tǒng)一的體系架構(gòu)來賴以建立高效、靈活而又經(jīng)濟(jì)的車聯(lián)網(wǎng)體系,并通過確定各子系統(tǒng)、各子系統(tǒng)功能以及各子系統(tǒng)之間的關(guān)系向設(shè)計(jì)和開發(fā)人員提供所需要的基本指導(dǎo)5。基于云計(jì)算和W S N 的車聯(lián)網(wǎng)體系的層次結(jié)構(gòu)見圖1。圖1車聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)F i g .1V e h i c l e n e t w o r k i n g h i e r a r c h y 數(shù)據(jù)采集層包括各種車載和路基的道路交通信息采集設(shè)備,提供車輛自身信息的收集、交通流數(shù)據(jù)的采集及整個(gè)路網(wǎng)的交通狀況的獲取等多種物理支撐。通信網(wǎng)絡(luò)層包括車聯(lián)網(wǎng)體系中的各

5、種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,提供車車通信、車路通信、及車-路-交通云平臺(tái)通信的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等多種物理支撐。通信協(xié)議層包括各種通信協(xié)議和平臺(tái)內(nèi)部各種應(yīng)用間的消息協(xié)議,提供車車通信、車路通信、及車-路-交通云平臺(tái)通信的各種通信協(xié)議、應(yīng)用協(xié)議、中間件等邏輯支撐。信息支撐層包括基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)、G I S系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),提供整個(gè)交通云平臺(tái)各種應(yīng)用業(yè)務(wù)所需的數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)邏輯的支撐。信息應(yīng)用層包括交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)、綜合調(diào)度系統(tǒng)、發(fā)布網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)、交通網(wǎng)站、移動(dòng)信息終端發(fā)布系統(tǒng)、固定終端發(fā)布系統(tǒng)等,實(shí)現(xiàn)整個(gè)交通云平臺(tái)的各種應(yīng)用業(yè)務(wù)。系統(tǒng)管理層包括平臺(tái)管理系統(tǒng)和公眾服務(wù)管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)整個(gè)交通云平

6、臺(tái)運(yùn)行狀況的管理,包括云平臺(tái)設(shè)備運(yùn)行狀況和云平臺(tái)服務(wù)效益的管理。終端應(yīng)用層包括固定終端系統(tǒng)和移動(dòng)信息終端系統(tǒng)。固定終端系統(tǒng)為信息的發(fā)布和查詢提供固定終端。移動(dòng)信息終端系統(tǒng)為信息的發(fā)布和查詢提供移動(dòng)信息終端,包括移動(dòng)P D A、手持設(shè)備、車載終端。公眾可通過該層來使用交通云平臺(tái)所提供的各種信息服務(wù)?；谠朴?jì)算和W S N的車聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)見圖2。車聯(lián)網(wǎng)體系框架具體可以分為3部分:智能車載系統(tǒng)、智能路基系統(tǒng)及交通云平臺(tái)。智能車載系統(tǒng)包括:車載道路信息采集系統(tǒng)、車輛自身信息采集系統(tǒng)、人機(jī)交互接口、智能車輛控制單元及車載無線通信設(shè)備等。車輛通過智能車載系統(tǒng)將采集到的道路交通信息通過無線通信傳輸給交通云平

7、臺(tái)供其進(jìn)行分析,并可通過車載無線通信設(shè)備與道路附近的車輛進(jìn)行通信,分享交通信息。智能路基系統(tǒng)包括:交通流信息采集系統(tǒng)、道路異常事件采集系統(tǒng)、不停車收費(fèi)系統(tǒng)、人機(jī)交互接口、智能路基控制單元及路基無線通信設(shè)備等。智能路基系統(tǒng)可將采集到的交通流信息、道路異常事件提供給云平臺(tái)及附近通過的車輛,路基的不停車收費(fèi)系統(tǒng)可很大程度改善道路的擁擠狀況。交通云平臺(tái)可分為交通云計(jì)算及基于云計(jì)算的交通信息服務(wù)平臺(tái)兩部分。智能車載系統(tǒng)及路基系統(tǒng)傳輸給交通云的交通信息通過云計(jì)算進(jìn)行分析,主要的方式包括:交通信息建模與時(shí)空索引、歷史數(shù)據(jù)挖掘、交通數(shù)據(jù)融合、分布式處理及動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)等,并依據(jù)分析的結(jié)果為交通信息服務(wù)平臺(tái)提供支撐。

8、交通信息服務(wù)平臺(tái)通過有線通信及廣域無線通信為公眾及交通管理者提供和發(fā)布各種服務(wù)信息,具體包括:交通出行信息發(fā)布、動(dòng)態(tài)車輛導(dǎo)航誘導(dǎo)、停車誘導(dǎo)服務(wù)、 車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)圖2車聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)F i g.2V e h i c l en e t w o r k i n ga r c h i t e c t u r e度、自動(dòng)店主收費(fèi)服務(wù)、緊急事件救援服務(wù)、交通呼叫中心服務(wù)、交通管理中心服務(wù)、相關(guān)物流系統(tǒng)服務(wù)及其他I T S服務(wù)子系統(tǒng)等。2車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)車聯(lián)網(wǎng)體系是一個(gè)龐大而又復(fù)雜的系統(tǒng),融合了云計(jì)算、定位導(dǎo)航、數(shù)據(jù)通信、多源傳感、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù)。當(dāng)前車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)主要涉及云計(jì)算、無線傳感網(wǎng)絡(luò)(

9、W S N及信息交互技術(shù)等。2.1云計(jì)算云計(jì)算和車聯(lián)網(wǎng)都是當(dāng)代科技迅猛發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)物,一方面云計(jì)算需要從概念構(gòu)想走向應(yīng)用實(shí)踐,另一方面車聯(lián)網(wǎng)的大量交通數(shù)據(jù)需要強(qiáng)大的支撐平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行處理分析。因此,云計(jì)算和車聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。云計(jì)算與車聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合需解決的關(guān)鍵技術(shù)主要有:基于云計(jì)算的交通數(shù)據(jù)處理、基于云計(jì)算的交通信息應(yīng)用、基于云計(jì)算的交通信息安全等。為保證高可用、高可靠和經(jīng)濟(jì)性,云計(jì)算一般采用分布式存儲(chǔ)的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù),并采用冗余存儲(chǔ)的方式(即為同一份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)多個(gè)副本進(jìn)一步保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性6-7。目前大部分云計(jì)算都采用由H a d o o p團(tuán)隊(duì)開發(fā)的H D

10、 F S數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)8。由于交通數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)信息量大、數(shù)據(jù)波動(dòng)嚴(yán)重、信息實(shí)時(shí)處理性高、數(shù)據(jù)共享性高、可用性及穩(wěn)定性高等特點(diǎn),這對(duì)交通數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理及管理提出很高的要求。交通云的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的重點(diǎn)主要集中在超大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)加密和安全性保證以及提高I/O速率等方面。如何設(shè)計(jì)出適合交通云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的技術(shù)是個(gè)亟待解決的課題。云計(jì)算的強(qiáng)大計(jì)算能力能對(duì)龐大、復(fù)雜而又無序的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,然而非云計(jì)算技術(shù)人員并不能很好地利用這些資源。因而,建立一個(gè)完善的云計(jì)算平臺(tái)是目前廣泛研究的技術(shù)難點(diǎn)之一9。而基于云計(jì)算平臺(tái)的交通數(shù)據(jù)建模及索引、交通數(shù)據(jù)的分布式處理和融合及交通流動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)也將是未來交通云研究

11、的重點(diǎn)方面。云計(jì)算對(duì)大量的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析并向用戶提供服務(wù)時(shí)必須以可靠、高效的數(shù)據(jù)管理技術(shù)為基礎(chǔ)。云系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理一般采用數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中列存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)管理模式,將數(shù)據(jù)表按列劃分后存儲(chǔ)。當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的是谷歌提出的B i g-T a b l e數(shù)據(jù)管理技術(shù)。B i g T a b l e采用列存儲(chǔ)的方式,能極大地提高數(shù)據(jù)讀取效率,但也存在一些缺點(diǎn),如表內(nèi)的數(shù)據(jù)格式單一、數(shù)據(jù)如何切割存儲(chǔ)等。結(jié)合B i g T a b l e技術(shù)創(chuàng)新地提出新的云計(jì)算數(shù)據(jù)管理技術(shù)是當(dāng)前云計(jì)算研究的重點(diǎn)之一。此外,如何提高對(duì)規(guī)模巨大的交通信息數(shù)據(jù)進(jìn)行更新的速率,也是云計(jì)算數(shù)據(jù)管理技術(shù)所必須解決的問題。云計(jì)算提供的服務(wù)

12、按照其應(yīng)用模式可分為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(I a a S、平臺(tái)即服務(wù)(P a a S和軟件即服務(wù)(S a a S10。I a a S提供給用戶的服務(wù)是對(duì)所有設(shè)施的利用,包括處理、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)及其它基本的計(jì)算資源,用戶能夠部署和運(yùn)行任意軟件,包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。P a a S提供給用戶的服務(wù)是能夠?qū)⒂脩糇约洪_發(fā)的應(yīng)用程序部署到供應(yīng)商的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施上去。S a a S提供給用戶的服務(wù)是讓用戶能通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備訪問供應(yīng)商提供的應(yīng)用程序和軟件等。云計(jì)算S P I模型見圖3。當(dāng)前在交通云領(lǐng)域中已經(jīng)提出了一些云服務(wù)如:地理信息服務(wù)、信息發(fā)布服務(wù)、出行誘導(dǎo)服務(wù)等S a a S服務(wù)。這些云服務(wù)尚出于起步階段,在應(yīng)用

13、過程中出現(xiàn)或多或少的一些問題,且只涉及到云服務(wù)的S a a S服務(wù)層。從遠(yuǎn)景來看,構(gòu)建的交通云中I a a S、P a a S及S a a S的應(yīng)用都缺一不可。如何提供基層的I a a S服務(wù)及如何為交通管理者提供研發(fā)新的交通管理軟件平臺(tái)的P a a S服務(wù)將是當(dāng)前交通云研究的熱點(diǎn)問題。此外,如何建立起完整的3級(jí)云計(jì)算服務(wù)體系并將這些服務(wù)付諸于實(shí)際應(yīng)用將會(huì)是交通云技術(shù)研究的重難點(diǎn)之一。云計(jì)算由于其用戶、信息資源的高度集中,帶來的安全事件后果與風(fēng)險(xiǎn)也較傳統(tǒng)應(yīng)用高出很多。交通信息的安全性直接關(guān)系到整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)的命脈,信息安全一旦出現(xiàn)了問題,其后果將不堪設(shè)想。交通云的信息安全主要有交通數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全問

14、題、交通云平臺(tái)可用性安全問題及云平臺(tái)遭受攻擊的安全問題等。解決交通云安全的主要方法是將交通云構(gòu)建成混合云。交通數(shù)據(jù)中心搭建成私有云,并將基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬化,通過虛擬架構(gòu)查看及監(jiān)控、虛擬資源管理及遠(yuǎn)程控制;面向公眾的交通信息服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建成公共云,向公眾提供各種交通信息服務(wù),并在私有云和公共云之間設(shè)置防火墻,有效地防止數(shù)據(jù)中心與外界相連11。而更深一步的有關(guān)交通云信息安全的措施則需進(jìn)一步研究 。圖3云計(jì)算S P I模型F i g.3S P Im o d e lo fc l o u dc o m p u t i n g2.2W S NW S N是車聯(lián)網(wǎng)體系的重要組成部分,由眾多車載傳感器節(jié)點(diǎn)、路側(cè)傳感器

15、節(jié)點(diǎn)及接受發(fā)送器和任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)組成。這些節(jié)點(diǎn)通過自組織的方式構(gòu)成無線傳感網(wǎng)絡(luò),并能互相進(jìn)行通信,同時(shí)也能夠與無線傳感網(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點(diǎn)(s i n k進(jìn)行通信。s i n k能將傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上,同時(shí)互聯(lián)網(wǎng)也能通過s i n k將信息傳遞給傳感器節(jié)點(diǎn)12。W S N具備低功耗、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)的自組織能力強(qiáng)、但節(jié)點(diǎn)電源能量有限、通信范圍較小及計(jì)算和存儲(chǔ)能力較弱等優(yōu)缺點(diǎn)。將W S N運(yùn)用到交通領(lǐng)域時(shí)必然會(huì)遇到眾多問題,其中需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)主要分為:W S N節(jié)點(diǎn)的交通信息采集、W S N節(jié)點(diǎn)的信息融合、W S N節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍癢 S N節(jié)點(diǎn)的通信技術(shù)等。實(shí)時(shí)精確的交通信息采集是整個(gè)車

16、聯(lián)網(wǎng)體系的基礎(chǔ),是交通云計(jì)算的處理對(duì)象,是車聯(lián)網(wǎng)提供的交通信息服務(wù)的依據(jù)。車聯(lián)網(wǎng)基于W S N節(jié)點(diǎn)的交通信息采集主要涉及以下關(guān)鍵技術(shù):首先,路網(wǎng)車輛的精確定位。長(zhǎng)期以來,車輛通過G P S進(jìn)行定位,并可將當(dāng)前車速及具體位置傳送給交通信息中心,定性地反映出當(dāng)前路網(wǎng)的交通狀況。但多路徑效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致G P S信號(hào)質(zhì)量下降,定位精度降低,無法準(zhǔn)確定位車輛,傳送給交通信息中心的信息也會(huì)出現(xiàn)偏差13。研究基于G N S S、激光、雷達(dá)、圖像數(shù)據(jù)、W S N的綜合環(huán)境感知技術(shù),及高精度多模式車載組合定位、慣性導(dǎo)航和航跡推算、高精度地鐵及其匹配等技術(shù),將是車輛精準(zhǔn)定位技術(shù)發(fā)展的主流方向。其次,多通道的路面交通信

17、息采集。車聯(lián)網(wǎng)體系中最重要的是能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地采集到動(dòng)態(tài)交通信息中的交通流信息,譬如:車流量、路網(wǎng)平均車速、平均車流密度、車輛定位、行程時(shí)間等。車載傳感器節(jié)點(diǎn)和路側(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)利用微波檢測(cè)、紅外線檢測(cè)、視頻檢測(cè)技術(shù)及基于G P S定位的采集技術(shù)、基于R F I D的采集技術(shù)等來獲取交通數(shù)據(jù)。但每種檢測(cè)采集技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)對(duì)多種技術(shù)進(jìn)行融合,提高路網(wǎng)交通信息的實(shí)時(shí)采集精度。最后,車聯(lián)網(wǎng)的W S N節(jié)點(diǎn)并不是由一種單一的傳感器構(gòu)成,而是由多種傳感器、多個(gè)應(yīng)用模塊綜合組成。這涉及到各種傳感器銜接、各個(gè)應(yīng)用模塊融合以及傳感器節(jié)點(diǎn)與車輛總線或路側(cè)總線連接等亟待解決的問題。W S N節(jié)點(diǎn)采集的交通信息龐大

18、且復(fù)雜,而各個(gè)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力有限。為了減少節(jié)點(diǎn)在通信時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸量,需要對(duì)采集的交通信息進(jìn)行融合,以便W S N節(jié)點(diǎn)只儲(chǔ)存必要的交通信息。目前用于數(shù)據(jù)融合的方法有很多,常見的有葉貝斯方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法及D-S證據(jù)理論等14-15。這些數(shù)據(jù)融合方法都只是單純的理論研究,只有將這些方法綜合設(shè)計(jì)出針對(duì)交通需求的數(shù)據(jù)融合方法,才能最大限度受益。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大,分布密集,節(jié)點(diǎn)的增加、減少及變動(dòng)都會(huì)引起無線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變。通過拓?fù)淇刂谱詣?dòng)生成良好網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),能為各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)融合及節(jié)點(diǎn)定位等奠定基礎(chǔ)。目前傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂浦饕峭ㄟ^功率控制和骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選擇,剔除節(jié)點(diǎn)之

19、間不必要的無線通信鏈路,生成一個(gè)高生成一個(gè)高效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)16。譬如:平均度約束的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?、低能耗層次型拓?fù)淇刂芁 P H算法、基于能量代價(jià)的最小權(quán)和連通支配集拓?fù)淇刂扑惴?、基于分簇和局部?jī)?yōu)化的拓?fù)淇刂频?7-19。但這些方法提出的模型都是理想化模型,若直接應(yīng)用到車聯(lián)網(wǎng)的W S N無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點(diǎn)的通信如圖4所示。W S N 節(jié)點(diǎn)的通信可以分為:路外通信、車路通信、車車通信以及車內(nèi)通信。路外通信主要有:2G 、2.5G 、3G 、3.5G G P S 、W i MA X 等;車路通信主要有:微波(m i c r o w a v e 、紅外線(i n -f

20、 r a r e d 、D e d i c a t e d S h o r t R a n ge C o m m u n i c a t i o n s (D S R C 、W i -F i 等;車車通信主要有:微波(m i -c r o w a v e 、紅外線(i nf r a r e d 、D S R C 等;車內(nèi)通信:藍(lán)牙(b l u e t o o t h ,B T 、超寬頻(u l t r a -w i d e -b a n d ,UW B 等20-21。這些通信技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn),不同的應(yīng)用環(huán)境,相應(yīng)的通信模式各不相同,如何將這些通信技術(shù)整合到車聯(lián)網(wǎng)中,發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn),并

21、制定出我國(guó)自己的車聯(lián)網(wǎng)通信體系和標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)務(wù)之急。 圖4W S N 節(jié)點(diǎn)通信F i g.4W S N n o d e c o m m u n i c a t i o n 3車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基于云計(jì)算和W S N 的車聯(lián)網(wǎng)將為交通行業(yè)帶來新的變革。車聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)籌分配道路資源,改變路網(wǎng)交通的組織和疏導(dǎo)方式,建立基于“交通云計(jì)算中心車載通信、傳感、計(jì)算終端”的城市交通信息平臺(tái),使城市的交通管理水平進(jìn)入高度智能化的階段。車聯(lián)網(wǎng)給整個(gè)交通行業(yè)展現(xiàn)出了無限寬廣的應(yīng)用前景,其主要應(yīng)用如下:3.1交通資源分配及交通誘導(dǎo)交通云平臺(tái)根據(jù)車載終端和路側(cè)終端采集的交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息,通過智能調(diào)度、路網(wǎng)均衡等方法進(jìn)行科學(xué)決策,可準(zhǔn)確

22、判斷當(dāng)前路網(wǎng)的詳細(xì)路況信息,以滿足交通需求為目標(biāo)合理分配道路資源,得到最優(yōu)的交通策略,從而為交通管理部門發(fā)布車輛誘導(dǎo)信息提供科學(xué)有力的依據(jù),有效緩解城市日益嚴(yán)重的交通擁堵問題。3.2交通協(xié)調(diào)控制利用車載終端和路側(cè)終端完成對(duì)車輛的識(shí)別以及車速的檢測(cè)和數(shù)據(jù)采集,通過交通云計(jì)算平臺(tái)對(duì)采集的各種交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,根據(jù)實(shí)時(shí)交通狀態(tài)和各種出行需求來調(diào)整交通協(xié)調(diào)控制策略,以優(yōu)化區(qū)域交通協(xié)調(diào)控制方案。并且車聯(lián)網(wǎng)中的交通云平臺(tái)可以對(duì)交通狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè),為交通部門及時(shí)準(zhǔn)確地作出交通決策提供支持。3.3擁擠收費(fèi)及不停車收費(fèi)交通云平臺(tái)通過車載終端和路側(cè)終端的交通信息采集,具備完整實(shí)時(shí)的車輛位置、路徑及狀態(tài)信息,可以

23、為擁擠收費(fèi)提供強(qiáng)有力的信息及管理支持;車輛到達(dá)停車收費(fèi)處時(shí)通過與路側(cè)終端的交互實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)。3.4交通預(yù)警和交通執(zhí)法車載和路側(cè)裝置得到的交通信息,通過數(shù)據(jù)融合技術(shù),能夠?yàn)閭€(gè)體車輛提供輔助安全駕駛的服務(wù),車輛過交叉口及換車道時(shí),能通過預(yù)警有效防止車輛碰撞。運(yùn)用云系統(tǒng)資源對(duì)交通事件進(jìn)行檢測(cè)和未來的交通狀況進(jìn)行預(yù)測(cè),能夠?yàn)榫o急求援部門及時(shí)準(zhǔn)確地作出決策提供支持。車載終端和路側(cè)終端還可以檢測(cè)車輛是否違章,并獲取相關(guān)違章信息提供給交通執(zhí)法部門作為取證依據(jù)。4結(jié)束語本文提出的基于云計(jì)算和W S N 的車聯(lián)網(wǎng)體系,在通過W S N 獲取全路網(wǎng)的車輛位置及狀態(tài)信息、道路負(fù)荷信息、交通需求信息的情況下,能夠利

24、用云計(jì)算對(duì)交通信息進(jìn)行分析,并依靠交通云搭建交通信息共享平臺(tái),提供覆蓋I a a S 、P a a S 及S a a S 三層云服務(wù)的交通信息服務(wù),能實(shí)現(xiàn)對(duì)交通流的有序組織和系統(tǒng)性疏導(dǎo),為城市交通狀況的根本性改善提供一種新的方法和手段。參考文獻(xiàn)1G o n g L i a n g J ,Q i a n g M ,D a n L .S t u d y f o r p u b l i c t r a n s -p o r t v e h i c l e l o c a t i o n a n d n a v ig a t i o n s y s t e m b a s e d o n G P R S C 20066th I n t e r n a ti o n a l C o n f e r e n c e o n I T S T e l e c o m m u n i c a t i o n s ,C h e n g d u ,C h i n a :I E E E ,2007:82-85.2武鎖寧.車聯(lián)網(wǎng):值得關(guān)注的課題J .中國(guó)電信業(yè)