物聯(lián)網(wǎng)在城市交通網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

1、車(chē)聯(lián)網(wǎng)：物聯(lián)網(wǎng)在城市交通網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用摘要：闡述了 “物聯(lián)網(wǎng)”和“車(chē)輛網(wǎng)”這兩個(gè)熱門(mén)概念的涵和外 延。通過(guò)分析兩者的發(fā)展歷程、歷史沿革和相互關(guān)系，比較它們?cè)?實(shí)際生活中的應(yīng)用，認(rèn)為車(chē)聯(lián)網(wǎng)可以看作物聯(lián)網(wǎng)在城市交通網(wǎng)絡(luò) 中的典型應(yīng)用，展望了車(chē)聯(lián)網(wǎng)在服務(wù)與應(yīng)用方面的美好愿景。以此 為基礎(chǔ)，討論了車(chē)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，并介紹了一個(gè)過(guò)渡型構(gòu)建 方案。最后，詳細(xì)討論了在物聯(lián)網(wǎng)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域里國(guó)外學(xué)術(shù)研究現(xiàn) 狀。關(guān)鍵詞：車(chē)聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)；網(wǎng)聯(lián)城市智能交通liu xiao yang*, wu min youdepartment of computer science and engineering, shangha

2、i jiao tong university, shanghai 200240, chinaabstract：this paper discusses the connotation and extension of two hot topics, namely, “the internet of things (iot) ” and uvehicular cpsv . by analyzing their courses of development, history and relationships, and comparing their applications in daily l

3、ife, the authors are in favor that vehicular cps can be regarded as an application of iot in vehicular networks. furthermore, the authors look into the bright future of services and applications resulting from vehicular cps. with this in mind, the authors discuss the key technologies of implementing

4、 vehicular cps and introduce an initiative. the authors also discuss in details about the academic research at home and abroad in the area of the internet of things and vehicular cps.this paper discussed the connotation and extension of two hot concepts, namely, uthe internet of things (iol)“ and uv

5、ehicular cps (cyber physical system) ” . by analyzing their courses of development, history and interrelationship, and comparing their applications in daily life, the authors are in favor that vehicular cps can be regarded as an application of iot in vehicular networks, furthermore, the authors look

6、 into the bright future of services and applications resulting from vehicular cps. with this in mind, the authors discussed the key technologies of implementing vehicular cps and introduced an initiative, the authors also discussed in detail the academic research at home and abroad in the area of th

7、e internet of things and vehicular cps.key words：vehicular cyber physical system (cps)； internet of things(iot)； networking the intelligent transportation system 信息領(lǐng)域正發(fā)生著由互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)的新一輪技術(shù)革命。車(chē)聯(lián)網(wǎng) 是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)和智能化汽車(chē)兩大領(lǐng)域的重要交集。2010年世界博覽會(huì)上，上汽集團(tuán)一通用汽車(chē)館展示了對(duì)車(chē)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(chē)聯(lián)網(wǎng)一一網(wǎng) 聯(lián)城市智能交通”。相關(guān)專(zhuān)家圍繞著

8、車(chē)聯(lián)網(wǎng)這一全新概念，深入分 析并論證了車(chē)聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及其對(duì)未來(lái)城市交通模式的改 變。為人們呈現(xiàn)了一個(gè)嶄新的城市、汽車(chē)和道路系統(tǒng)：沒(méi)有信號(hào)燈, 汽車(chē)高速行駛，沒(méi)有堵塞，沒(méi)有事故，以及更環(huán)保、更安全、更智 能、更人性化的汽車(chē)，所有這些將顛覆人們對(duì)于“交通”的認(rèn)識(shí)。 本文從定義與發(fā)展歷程、服務(wù)與典型應(yīng)用、關(guān)鍵技術(shù)、學(xué)術(shù)研究等 多個(gè)角度對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行分析研究。藉此拋磚引玉，共同探討城市智 能交通的發(fā)展前景。1物聯(lián)網(wǎng)與車(chē)聯(lián)網(wǎng)從“互聯(lián)網(wǎng)”到“物聯(lián)網(wǎng)”，世界正以不同的方式相互連接；從 “車(chē)載信息”到“車(chē)聯(lián)網(wǎng)”，車(chē)與車(chē)之間也將相互連接，并成為人 們相互交流的新途徑。1. 1定義物聯(lián)網(wǎng)是將所有物品通過(guò)射頻識(shí)

9、別(radio frequency identification,rfid)等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行 信息交換，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等應(yīng)用1。物聯(lián)網(wǎng)不僅是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，更是一個(gè)系統(tǒng)。如圖1 1所示，物聯(lián)網(wǎng)把人們生活中的各類(lèi)物品連到互聯(lián)網(wǎng)中，形成一更大 的網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以得到各類(lèi)事物的信息，對(duì)這些信息的處理、 提取以及合理運(yùn)用將為我們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)前所未有的便利。所謂車(chē)聯(lián)網(wǎng)，是指通過(guò)裝載在車(chē)輛上的電子設(shè)備通過(guò)無(wú)線(xiàn)技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對(duì)所有車(chē)輛的靜、動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行提取和有效 利用。人們將根據(jù)不同的功能需求對(duì)所有車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效 的監(jiān)管，同時(shí)提供綜合服務(wù)。如

10、圖2 2所示，車(chē)聯(lián)網(wǎng)將車(chē)與車(chē)相 連，車(chē)與路旁的基礎(chǔ)設(shè)施相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息交換，服務(wù)于人們的 交通出行。車(chē)聯(lián)網(wǎng)是一類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)，是物聯(lián)網(wǎng)在城市交通網(wǎng)絡(luò)中的具體應(yīng)用。 車(chē)聯(lián)網(wǎng)通過(guò)車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)地收集、分發(fā)和處理數(shù)據(jù)，使用無(wú)線(xiàn)通信 方式共享信息，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)與汽車(chē)、汽車(chē)與建筑物，以及汽車(chē)與其他 基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交換，使汽車(chē)與城市網(wǎng)絡(luò)相互連接。它甚至可 以幫助實(shí)現(xiàn)汽車(chē)與路上的行人和自行車(chē)、汽車(chē)與非機(jī)動(dòng)車(chē)之間的“對(duì)話(huà)二車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種結(jié)合了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的車(chē)載智能通信服務(wù)。駕駛員能通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)，隨時(shí)與呼叫中心進(jìn)行 聯(lián)系，及時(shí)獲得以下三大類(lèi)服務(wù)：交通信息與實(shí)時(shí)導(dǎo)航服務(wù)、安全 駕駛與車(chē)輛故障診斷服務(wù)

11、、娛樂(lè)及通信服務(wù)。汽車(chē)在車(chē)聯(lián)網(wǎng)的幫助 下，將更加人性化。1.2發(fā)展歷程1 . 2. 1物聯(lián)網(wǎng)方面1)2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上，國(guó) 際電信聯(lián)盟(itu)發(fā)布了itu互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)3, 正式提出了 “物聯(lián)網(wǎng)”概念。2)第一屆物聯(lián)網(wǎng)世界學(xué)術(shù)會(huì)議iol 2008于2008年3月26日在 瑞士黎世召開(kāi)。3)2009年1月28日，美國(guó)工商業(yè)領(lǐng)袖舉行圓桌會(huì)議，ibm ceo 明盛向美國(guó)總統(tǒng)提出“智慧的地球”計(jì)劃：將感應(yīng)器嵌入和裝備到 電網(wǎng)、鐵路、建筑、大壩、油氣管道等各種現(xiàn)實(shí)物體中，形成物物 相連，進(jìn)一步通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)和云計(jì)算將其整合，實(shí)現(xiàn)社會(huì)與物理 世界的融合。

12、4)2009年8月7日下午，國(guó)務(wù)院總理溫家寶來(lái)到中國(guó)科學(xué)院高新 微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心考察，提出“感知中國(guó)二隨后，物 聯(lián)網(wǎng)發(fā)展列為我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)三大發(fā)展目標(biāo)之一。2 .2.2車(chē)聯(lián)網(wǎng)方面1)第四屆無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別(rfid)技術(shù)發(fā)展國(guó)際研討會(huì)2009年11 月在召開(kāi)，其中分論壇包括rfid技術(shù)及智能交通信息技術(shù)與應(yīng)用 論壇。2)中國(guó)智能交通新技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展高峰研討會(huì)于2010年9月 在舉行。會(huì)議圍繞著“創(chuàng)造低碳、安全、便利的感知交通新生活”, 加深對(duì)智能交通新技術(shù)、新理念的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)智能交通系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn) 化建設(shè)。3)通用汽車(chē)已經(jīng)和中國(guó)電信達(dá)成合作協(xié)議，利用電信3g網(wǎng)絡(luò)為 用戶(hù)提供車(chē)載信息服務(wù)，并逐

13、步建設(shè)車(chē)聯(lián)網(wǎng)。4)ibm將部署交通預(yù)測(cè)系統(tǒng)4,聲稱(chēng)可以預(yù)知一小時(shí)后的交通 狀況，從而留下充足的時(shí)間避免交通堵塞。物聯(lián)網(wǎng)概念在歐洲和亞洲得到了廣泛的關(guān)注，受到國(guó)際電信聯(lián)盟 支持。與物聯(lián)網(wǎng)相似的cyber physical system (cps)概念在北美 也得到了廣泛認(rèn)同，美國(guó)nsf給予了大量研究經(jīng)費(fèi)的支持，已先后 資助超過(guò)100個(gè)cps項(xiàng)目。隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的提出和相關(guān)研究的 開(kāi)展，很多的研究機(jī)構(gòu)和全球汽車(chē)廠商聚焦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市智能 交通中的應(yīng)用，提出了車(chē)聯(lián)網(wǎng)概念，并進(jìn)行了初步探索。例如：汽 車(chē)巨頭通用汽車(chē)公司為最新款凱迪拉克標(biāo)配安吉星車(chē)載信息服務(wù) 系統(tǒng)，ibm公司推出了交通預(yù)測(cè)模型，市進(jìn)行

14、了智能交通項(xiàng)目研發(fā)。2車(chē)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與應(yīng)用車(chē)聯(lián)網(wǎng)通過(guò)在車(chē)輛和道路之間建立有效的信息通道，實(shí)現(xiàn)智能交 通的管理和信息服務(wù)。隨著wifi、rfid等無(wú)線(xiàn)技術(shù)近年來(lái)被運(yùn)用 于交通運(yùn)輸領(lǐng)域智能化管理，車(chē)聯(lián)網(wǎng)將能夠用于各個(gè)方面，例如智 能公交定位、智能停車(chē)場(chǎng)管理、車(chē)輛類(lèi)型及流量信息采集、不停車(chē) 路橋電子收費(fèi)、車(chē)輛速度計(jì)算分析等。現(xiàn)有的實(shí)際案例系統(tǒng)如下。1）在智能交通應(yīng)用中，交通大學(xué)的tig項(xiàng)目5在2006年就開(kāi)始運(yùn)作，采集了市4000多輛出租車(chē)的實(shí)時(shí)信息。2）mit cartel 6項(xiàng)目部署了一個(gè)分布式的移動(dòng)傳感網(wǎng)和通信 網(wǎng)結(jié)合的系統(tǒng)。建立在該系統(tǒng)中的上層應(yīng)用可以利用移動(dòng)車(chē)輛和手 機(jī)上的傳感器搜集數(shù)據(jù)，通過(guò)

15、無(wú)線(xiàn)通信模塊傳輸數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算單 元實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理、分析和可視化。3）舊金山灣區(qū)開(kāi)展了 cabspolting項(xiàng)目7于2006年啟動(dòng)，通 過(guò)在出租車(chē)上安裝gps跟蹤設(shè)備，記錄車(chē)輛移動(dòng)軌跡。4）ibm基于交通預(yù)測(cè)模型4,在新加坡進(jìn)行的初步測(cè)試中，可 以提前一小時(shí)預(yù)測(cè)車(chē)流量和車(chē)速，精度高達(dá)90虬車(chē)聯(lián)網(wǎng)不僅是汽車(chē)行業(yè)對(duì)于未來(lái)“互聯(lián)的汽車(chē)”的美好愿景，也 將是城市居民的共同愿望之一。就像20世紀(jì)80年代互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn) 將獨(dú)立的臺(tái)式電腦互相聯(lián)系在一起，車(chē)聯(lián)網(wǎng)將車(chē)輛聯(lián)系在一起也將 改變?nèi)藗兾磥?lái)的生活、工作方式。車(chē)聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用包括如下。1）緊急救援系統(tǒng)。當(dāng)緊急情況發(fā)生，車(chē)主按動(dòng)車(chē)上安裝的緊急 按鈕，通過(guò)無(wú)

16、線(xiàn)通信接通客服中心?？头藛T能夠通過(guò)gps技術(shù)精 確定位，將救援送達(dá)車(chē)主。在救援過(guò)程中，客服人員不僅能一直與 車(chē)主進(jìn)行在線(xiàn)交流，而且能實(shí)時(shí)調(diào)度救援資源，最小化車(chē)主的生命 財(cái)產(chǎn)損失。2）智能導(dǎo)航系統(tǒng)?，F(xiàn)行試用的路線(xiàn)推薦系統(tǒng)能夠根據(jù)司機(jī)需求和 實(shí)時(shí)交通信息，推薦最短路徑、時(shí)間最優(yōu)路徑，甚至為出租車(chē)司機(jī) 推薦最有可能搭載乘客的路線(xiàn)。2009年日本豐田第一個(gè)引入g book智能副駕系統(tǒng)。同年通用汽車(chē)將on star （安吉星）技術(shù)裝配 在凱迪克拉和別克等車(chē)型上。福特、日產(chǎn)等企業(yè)相繼發(fā)布了車(chē)載網(wǎng) 絡(luò)平臺(tái)。在未來(lái)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，老人、小孩，甚至殘疾人（包括盲 人）都可擁有自己的汽車(chē)，借助于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，人們

17、的出行將變 得更加輕松。3）智能交通系統(tǒng)（intelligent transport system, its）o 將先 進(jìn)的信息技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等 有效地集成運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，從而建立起在大圍、全 方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合的運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。4）車(chē)載社交網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的未來(lái)城市交通將告別紅綠 燈、減輕擁堵、交通事故和停車(chē)難等一系列問(wèn)題。此外，自動(dòng)駕駛 的實(shí)現(xiàn)將駕駛者從緊、勞累中解脫出來(lái)，進(jìn)而享受路途中的社交無(wú) 線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)8。在未來(lái)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，“盲人可以開(kāi)車(chē)、酒后可以駕駛、汽車(chē)不 再碰撞、停車(chē)不再痛苦”等等，都將成為現(xiàn)實(shí)！3關(guān)鍵技術(shù)由于車(chē)

18、聯(lián)網(wǎng)是一類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)，所以物聯(lián)網(wǎng)中的很多關(guān)鍵技術(shù)是部署 車(chē)聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)。而車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用同時(shí)也要求有別于其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng) 用的技術(shù)支持。隨著傳感網(wǎng)、rfid,普適計(jì)算、云計(jì)算、實(shí)時(shí)系統(tǒng)等信息科技的 飛速發(fā)展，在它們的技術(shù)支撐下物聯(lián)網(wǎng)得以提出和發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)關(guān) 鍵技術(shù)包括（詳見(jiàn)文獻(xiàn)1）：1）rfid技術(shù)與無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；2）通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；3）軟件技術(shù)；4）硬件技術(shù)；5）數(shù)據(jù)處理技術(shù)；6）安全隱私。rfid技術(shù)與無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)最基本的技術(shù)之一，用于 標(biāo)識(shí)物體和對(duì)客觀環(huán)境的物理屬性的感知。rfid技術(shù)首先要解決的 技術(shù)難題是全局標(biāo)識(shí)。現(xiàn)有的rfid標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，如果要全 部接入因特網(wǎng)則需有統(tǒng)一

19、的標(biāo)準(zhǔn)。傳感網(wǎng)同樣面臨大規(guī)模應(yīng)用的問(wèn) 題，異構(gòu)傳感網(wǎng)的整合使用還有許多實(shí)際問(wèn)題需要解決。物聯(lián)網(wǎng)中單個(gè)標(biāo)識(shí)或傳感器設(shè)備的工作是沒(méi)有意義的，只有通過(guò) 相互協(xié)同工作才能完成有實(shí)際意義的任務(wù)，所以通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也 是必不可少的關(guān)鍵技術(shù)，它解決如何將標(biāo)識(shí)和傳感信息接入ad hoc 網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)。有針對(duì)性的傳輸協(xié)議以及更靈活的頻譜分配是需要 研究的課題。硬件技術(shù)的支持是所有傳感設(shè)備、計(jì)算設(shè)備、通信設(shè)備和控制設(shè) 備的基本。基于物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，在硬件方面要求終端設(shè)備為嵌入式 集成系統(tǒng)，要求在低功耗、低延遲、小型化、易安置、低成本等方 面繼續(xù)開(kāi)發(fā)；而在服務(wù)器方面則要求逐步向高性能的集群機(jī)、云計(jì) 算過(guò)渡；控制設(shè)備需

20、要滿(mǎn)足高精度、易操作、無(wú)差錯(cuò)等方面的要求。軟件與算法基于硬件之上，涉及到嵌入式操作系統(tǒng)和各類(lèi)應(yīng)用軟 件、控制軟件。統(tǒng)一的語(yǔ)義體系是達(dá)到大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的首要任務(wù)。 良好的用戶(hù)體驗(yàn)則要求有更身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、可分布式可 集中式的運(yùn)作方式、延遲小的實(shí)時(shí)系統(tǒng)、可靠性高自適應(yīng)調(diào)整能力 強(qiáng)的軟件。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用帶來(lái)大規(guī)模的數(shù)據(jù)，如果地球上所有的物體都被標(biāo) 識(shí)，它們的所有屬性信息都轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)在因特網(wǎng)中流通，那將給現(xiàn) 有的網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)的管理與處理上帶來(lái)許多新的挑戰(zhàn)。比如大規(guī)模數(shù) 據(jù)中心必須建立，數(shù)據(jù)在市場(chǎng)上的運(yùn)行模式需要數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)商來(lái)運(yùn) 作，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的搜索引擎將被開(kāi)發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)還未普及應(yīng)用的一大原因還在于安全

21、隱私保障?？梢钥吹?因特網(wǎng)上病毒肆虐，如果在涉及面更廣的物聯(lián)網(wǎng)上，在涉及利益更 高的cps上，安全保障就顯得更加急迫了。另一道普及的屏障是個(gè) 人隱私問(wèn)題。誰(shuí)也不愿意把自身行為完全暴露出去，而物聯(lián)網(wǎng)的目 的又是把所有事物及其屬性連入網(wǎng)中。這兩點(diǎn)存在明顯的矛盾，需 要找到一個(gè)平衡點(diǎn)才能讓物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)際普及開(kāi)來(lái)。以上關(guān)鍵技術(shù)需要相關(guān)研究和管理部門(mén)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，才能推動(dòng)物 聯(lián)網(wǎng)真正發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用。而未來(lái)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)要大規(guī)模部署，實(shí)現(xiàn)網(wǎng) 連城市智能交通的目的，還需要以下兩類(lèi)關(guān)鍵技術(shù)的保證。1) dsrc 和 vps 技術(shù)。目前在汽車(chē)定位、通信及收費(fèi)領(lǐng)域應(yīng)用較多的是dsrc(dedicated short ra

22、nge communication) 以及 vps (vehicle positioning system）技術(shù)。dsrc是一種微波技術(shù)，主要應(yīng)用在電子道路收費(fèi)方 面；而vps則是一種gps+gsm技術(shù)，在汽車(chē)導(dǎo)航、求助及語(yǔ)音通信 方面有著較廣泛的應(yīng)用。以上兩種技術(shù)已經(jīng)使用，較為成熟。2）適合車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)車(chē)與路、車(chē)與車(chē)之間的信息交換與 互動(dòng)，而在其中扮演主要角色的是無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。需要研究現(xiàn)有的 多種無(wú)線(xiàn)技術(shù)中哪一種符合實(shí)時(shí)互動(dòng)，以及兼容傳統(tǒng)與未來(lái)車(chē)聯(lián)網(wǎng) 應(yīng)用的要求。4構(gòu)建車(chē)聯(lián)網(wǎng)方案如何構(gòu)建車(chē)聯(lián)網(wǎng)，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，不同的人可能給出不同的答案。 下面介紹it商

23、業(yè)新聞網(wǎng)提出的一個(gè)過(guò)渡型方案9,通過(guò)分析這 一個(gè)方案展示車(chē)聯(lián)網(wǎng)部署中可能要面臨的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)，可以分兩步走。1）實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交換。這是一個(gè)過(guò)渡型方案，需要兼容傳統(tǒng)車(chē)輛，現(xiàn)有的交通信號(hào)（行 車(chē)線(xiàn)、紅綠燈、指示牌、速度限制等）都應(yīng)該被保留，因?yàn)檫@是新 舊交通系統(tǒng)兼容所需要的基礎(chǔ)和保障。將無(wú)線(xiàn)數(shù)字傳輸模塊植入到 當(dāng)前的道路交通信號(hào)系統(tǒng)中去，數(shù)字模塊可向路經(jīng)的汽車(chē)發(fā)放數(shù)字 化交通燈號(hào)信息、指示信息、路況信息，并接受聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的信息查 詢(xún)及導(dǎo)航請(qǐng)求，然后可將有關(guān)信息反饋給相關(guān)的聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)。將無(wú)線(xiàn) 數(shù)字傳輸模塊植入到聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)中去，令聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)可接收來(lái)自交通信 號(hào)系統(tǒng)的數(shù)字化信息，并將信息

24、于聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)顯示，同時(shí)還將信息與 車(chē)的自動(dòng)/半自動(dòng)駕駛系統(tǒng)相連接，作為汽車(chē)自動(dòng)駕駛的控制信號(hào)。 聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的顯示終端同時(shí)作為城市道路交通導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)使用，在這 個(gè)車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，衛(wèi)星導(dǎo)航將不再需要，因?yàn)閷?dǎo)航信息直接來(lái)自具 有更快、更新、更全面導(dǎo)航功能的數(shù)字化交通系統(tǒng)；聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的數(shù) 字傳輸模塊包含有聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的身份代碼（id）信息，即“數(shù)字車(chē) 牌”信息，這是車(chē)聯(lián)網(wǎng)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行通信、監(jiān)測(cè)、收費(fèi)及管理的依據(jù)。2）令行駛中的車(chē)輛互聯(lián)互動(dòng)。聯(lián)結(jié)路面行駛中的汽車(chē)是實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的第二步。為了使聯(lián)網(wǎng)汽車(chē) 與傳統(tǒng)汽車(chē)兼容，現(xiàn)有的汽車(chē)燈號(hào)系統(tǒng)（剎車(chē)燈、轉(zhuǎn)向燈、危險(xiǎn)信 號(hào)燈）都會(huì)獲得保留，這也是新舊系統(tǒng)兼容的基礎(chǔ)及保障。將無(wú)線(xiàn)

25、數(shù)字傳輸模塊植入到聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)中去，數(shù)字模塊可以向周邊聯(lián)網(wǎng)汽車(chē) 提供數(shù)字化燈號(hào)信息及狀態(tài)信息，并且數(shù)字化信息與其傳統(tǒng)燈號(hào)信 息是同步發(fā)送的。聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)中的無(wú)線(xiàn)數(shù)字傳輸模塊可同步接收來(lái)自 其他聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的數(shù)字化信息并在汽車(chē)進(jìn)行顯示，同時(shí)將信息與車(chē)的 自動(dòng)/半自動(dòng)駕駛系統(tǒng)相連及互動(dòng)，為聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的安全行駛提供依 據(jù)。根據(jù)接收到的由其他聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)發(fā)送的數(shù)字信息，聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)便會(huì) 知道周邊聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的狀況，包括位置、距離、相對(duì)速度及加速度等, 并在緊急剎車(chē)情況下，可令隨后的聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)同步減速，有效防止汽 車(chē)追尾事故的發(fā)生。聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)還可隨時(shí)通過(guò)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)與周邊任意 聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)進(jìn)行通話(huà)。在有需要時(shí)，還可向附近的聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)進(jìn)行廣播

26、, 告知有關(guān)緊急情況。5學(xué)術(shù)研究關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議影響力正逐漸增強(qiáng)，各國(guó)研究基金的 支持規(guī)模不斷加大。然而處于探索的初期，現(xiàn)已發(fā)布的學(xué)術(shù)成果還 不多，發(fā)表的論文比較多的還是指出研究方向的前瞻性研究。下面 對(duì)現(xiàn)有的比較有影響力的學(xué)術(shù)成果進(jìn)行簡(jiǎn)述和加以分類(lèi)。5. 1物聯(lián)網(wǎng)方面物聯(lián)網(wǎng)的研究普遍基于應(yīng)用。我們從以下方面分別選擇具有代表 性的論文加以討論。1)rfid與傳感器研究。rfid是物聯(lián)網(wǎng)最基本的關(guān)鍵技術(shù)，得到了廣泛研究。liu等10 主要研究了在物聯(lián)網(wǎng)中如何同時(shí)讀取多個(gè)被動(dòng)rfid標(biāo)簽，使得讀 取的標(biāo)簽之間沖突減少，從而實(shí)現(xiàn)加快辨識(shí)物品的目的。傳感器節(jié)點(diǎn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到人們平時(shí)的生活和工作

27、之中。不同于 傳統(tǒng)的傳感器組網(wǎng)方式，文獻(xiàn)11提出了一種基于周?chē)闆r而自 發(fā)分簇組成動(dòng)態(tài)傳感網(wǎng)的方式。這樣的組網(wǎng)形式在物流運(yùn)輸中，在 bsn (body sensor network)這些動(dòng)態(tài)性較高的場(chǎng)景中將有比較好 的應(yīng)用前景。文中設(shè)計(jì)了名為tandem的算法，用于移動(dòng)傳感器節(jié) 點(diǎn)可以根據(jù)情景感知的容自發(fā)的分簇的組成網(wǎng)絡(luò)，并且tandem可 以實(shí)現(xiàn)重新分簇組網(wǎng)的功能，如果情景感知容不變，則保持網(wǎng)絡(luò)的 連通。2)模型研究。物聯(lián)網(wǎng)最直接的應(yīng)用就是在供應(yīng)鏈和物流上。文獻(xiàn)12針對(duì)物 聯(lián)網(wǎng)中的供應(yīng)鏈，提出一個(gè)計(jì)算其效能的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)這個(gè)數(shù)學(xué) 模型，可以估計(jì)在使用不同的供應(yīng)鏈系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略的情況下所達(dá)到

28、的效果和投入的成本，從而為使用者提供選擇策略的依據(jù)。在建立 數(shù)學(xué)模型的過(guò)程中，作者將檢測(cè)設(shè)備分為條形碼、rfid,無(wú)線(xiàn)傳感 器，將供應(yīng)鏈分成了供應(yīng)商、運(yùn)輸商、消費(fèi)者，以這六項(xiàng)要素為基 礎(chǔ)建立了數(shù)學(xué)模型。3)數(shù)據(jù)處理研究。如前文所述，數(shù)據(jù)處理在物聯(lián)網(wǎng)中的研究也是有其重要價(jià)值的。ons (object naming service)服務(wù)是一種集中式的查找服務(wù)，類(lèi) 似于因特網(wǎng)中的dns服務(wù)。通過(guò)ons,人們可以通過(guò)貨品上的電子 產(chǎn)品號(hào)來(lái)查找這件貨品的制造商。但是文獻(xiàn)13作者發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在 的ons服務(wù)中有一個(gè)不足，即由于ons服務(wù)的根節(jié)點(diǎn)不止一個(gè)，每 個(gè)國(guó)家都可以有自己的ons服務(wù)根節(jié)點(diǎn)，這就使得在多個(gè)

29、ons服務(wù) 之間查找貨品信息變得不方便。作為改進(jìn)，論文提出了 mons(multipolarity for the ons)服務(wù),這是在ons服務(wù)的基礎(chǔ)上 通過(guò)增加基礎(chǔ)設(shè)施，使得人們可以通過(guò)一次在ons服務(wù)中的查詢(xún)就 能找到相應(yīng)貨品的信息，即使這條信息在其他的。ns服務(wù)中。4)信息安全研究。文獻(xiàn)14研究了信息安全的問(wèn)題。在供應(yīng)鏈系統(tǒng)中，組織之間 需要交換貨品的信息，比如一批貨品從供應(yīng)商手上交到運(yùn)輸商手 上，供應(yīng)商會(huì)將貨品的rfid信息一起轉(zhuǎn)交。epcis協(xié)議是用來(lái)規(guī)定 這些信息的交換的。作者提出epcis協(xié)議在訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限控制上存在不 足，使得協(xié)議無(wú)法限制哪些人可以訪(fǎng)問(wèn)哪些信息。作者在epcis協(xié)

30、 議的基礎(chǔ)上提出了一種新的基于規(guī)則的協(xié)議，通過(guò)定義訪(fǎng)問(wèn)規(guī)則來(lái) 限制用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)，保證信息的安全。5）標(biāo)準(zhǔn)化研究。rellermeyer等15中針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中多種多樣的軟件以及硬件 設(shè)施，提出要將軟件模塊化，并且設(shè)定一種標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)規(guī)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) 中軟硬件的接口。文中使用。sgi模型作為軟件接口的標(biāo)準(zhǔn)，并且 在這基礎(chǔ)上建立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)名為bug。在bug系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng) 系統(tǒng)中的各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)了很好的融合。5. 2車(chē)聯(lián)網(wǎng)方面車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域相關(guān)的論文一般是基于大規(guī)模的城市交通網(wǎng)絡(luò)，利用 已經(jīng)收集的數(shù)據(jù)集和城市電子地圖進(jìn)行分析和建模的。針對(duì)以下方 面分別介紹。1）車(chē)輛軌跡gps數(shù)據(jù)處理。在車(chē)輛上安裝gps設(shè)備獲得車(chē)輛

31、的實(shí)時(shí)位置信息，車(chē)輛之間通過(guò) 無(wú)線(xiàn)通信將搜集到的數(shù)據(jù)匯報(bào)給數(shù)據(jù)中心。li等16研究如何實(shí) 現(xiàn)gps數(shù)據(jù)與電子地圖之間的精確匹配，文章中基于距離和角度分 別提出了兩個(gè)地圖匹配算法（nma和ema）,并且給出了真實(shí)場(chǎng)景 中的測(cè)試結(jié)果。2）延遲容忍網(wǎng)絡(luò)（delay tolerant network, dtn）協(xié)議設(shè)計(jì)與 測(cè)試。車(chē)聯(lián)網(wǎng)是一類(lèi)典型的dtn網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)搜集大規(guī)模車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)的gps 數(shù)據(jù)，可以為dtn網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議設(shè)計(jì)提供真實(shí)的測(cè)試環(huán)境。這一方 面所取得的研究成果相對(duì)來(lái)說(shuō)較多。例如，文獻(xiàn)17-18研究suvnet(shanghai urban vehicular network)網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)模型、拓?fù)?/p>

32、結(jié) 構(gòu)和聯(lián)通性，測(cè)試了已有路由協(xié)議在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上的性能，并基于距 離向量設(shè)計(jì)了 dear路由協(xié)議以提高數(shù)據(jù)包傳輸成功率。文獻(xiàn)19 利用公共汽車(chē)在城市網(wǎng)絡(luò)中的獨(dú)特性，設(shè)計(jì)了 bier路由協(xié)議。3) dtn網(wǎng)絡(luò)中的資源分配策略。lee 20綜合考慮了 dtn網(wǎng)絡(luò)中鏈路調(diào)度、路由協(xié)議與數(shù)據(jù)副 本分發(fā)，抽象為多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題?；诰植啃畔⒑退矔r(shí)信息，作者 用貪心的思想設(shè)計(jì)了分布式的dmc算法，并且給出了真實(shí)gps數(shù)據(jù) 上的測(cè)試結(jié)果。4)交通狀況的智能感知。文獻(xiàn)21利用車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控交通狀況，利用suvnet網(wǎng)絡(luò)的gps 數(shù)據(jù)對(duì)基于連接和基于車(chē)輛的兩種算法進(jìn)行性能測(cè)試和分析；文獻(xiàn) 22基于統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)了感知交

33、通狀況的預(yù)測(cè)模型，該模型利用 單信道單頻譜，基于歷史信息迭代地估計(jì)路面上的實(shí)時(shí)交通狀況。 除此之外，ibm公司推出商業(yè)的交通預(yù)測(cè)模型，已經(jīng)在新加坡等地 進(jìn)行了部署和應(yīng)用，實(shí)測(cè)過(guò)程取得了較好的估計(jì)、預(yù)測(cè)、感知精度。5)車(chē)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)動(dòng)模型分析。文獻(xiàn)23基于馬爾可夫模型對(duì)車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，找到車(chē) 輛的移動(dòng)模式，為車(chē)輛之間的通信協(xié)議設(shè)計(jì)提供依據(jù)。文獻(xiàn)24 考察和分析了城市部任意兩輛車(chē)之間相遇時(shí)間間隔的分布，發(fā)現(xiàn)其 很好地符合嘉指數(shù)曲線(xiàn)。城市交通中存在聚簇現(xiàn)象，車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)有 圍繞交通熱點(diǎn)的趨勢(shì)，作者認(rèn)為這是造成車(chē)輛相遇間隔呈現(xiàn)指數(shù)分 布的原因。文獻(xiàn)25進(jìn)一步研究了城區(qū)車(chē)輛分布，假設(shè)車(chē)輛裝備 處傳感器用于

34、感知鄰居車(chē)輛，作者利用聚簇算法挖掘城市交通中的 熱點(diǎn)區(qū)域。文獻(xiàn)26在很多類(lèi)數(shù)據(jù)集上研究了人的、車(chē)的移動(dòng)軌跡，通過(guò) 深入分析和挖掘，發(fā)現(xiàn)其中包含兩大特性：時(shí)序穩(wěn)定性和存在低級(jí) 結(jié)構(gòu)。由此，為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了有效的定位算法。6）智能導(dǎo)航系統(tǒng)。出租車(chē)司機(jī)如何最短時(shí)間到達(dá)目的地？如何為道路上的乘客找 到最近的出租車(chē)？出租車(chē)選擇什么樣的行駛路線(xiàn)，能夠在最短的距 離最有機(jī)會(huì)搭到乘客？這些問(wèn)題分別由文獻(xiàn)27-29給予了回答。7）智能車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)。眾多的商城、購(gòu)物中心、工業(yè)園區(qū)和寫(xiě)字樓群等都建有相應(yīng)的停 車(chē)場(chǎng)，管理數(shù)量龐大的車(chē)位是一個(gè)重要挑戰(zhàn)。停車(chē)場(chǎng)通過(guò)在每個(gè)車(chē) 位安裝傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)位使用情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，

35、進(jìn)行自動(dòng)化 管理。lin等30利用調(diào)和函數(shù)構(gòu)造了車(chē)位信息場(chǎng)，司機(jī)通過(guò)勢(shì) 場(chǎng)梯度可以方便地停車(chē)。6結(jié)語(yǔ)依照通用汽車(chē)公司的預(yù)測(cè)，未來(lái)汽車(chē)會(huì)實(shí)現(xiàn)電氣化、智能化與無(wú) 人駕駛，車(chē)與道路、車(chē)與車(chē)之間會(huì)具有交流互動(dòng)，交通堵塞、空氣 污染、交通事故將成為歷史。隨著通用、榮威、豐田等汽車(chē)廠商的 智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的部署，車(chē)聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始為汽車(chē)消費(fèi)者們所了解。我國(guó)的科研工作者已經(jīng)在物聯(lián)網(wǎng)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)方面累積了許多工作： 973項(xiàng)目“無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究”已開(kāi)展了 5年；以為中心的“感知中國(guó)”物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院在2010年正式啟動(dòng)；手機(jī)交通卡 智能交通系統(tǒng)已經(jīng)在多個(gè)城市普及；智能交通項(xiàng)目已經(jīng)在、等地開(kāi) 展和部署。然而要大規(guī)模地

36、應(yīng)用車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)還有一段成熟 期。正如文中所述，還有概念和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題存在，安全和可靠 等實(shí)際問(wèn)題有待研究。市場(chǎng)與應(yīng)用模式必須結(jié)合實(shí)際摸索，最終才 能達(dá)到網(wǎng)連城市智能交通的目標(biāo)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)將徹底改變?nèi)祟?lèi)出行模式，重新給出汽車(chē)的定義。實(shí)現(xiàn)車(chē) 聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)城市交通將告別紅綠燈、擁堵、交通事故和停車(chē)難等一 系列問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)駕駛自動(dòng)化。參考文獻(xiàn)：L1孔令和，伍民友.信息產(chǎn)業(yè)新革命之爭(zhēng)：是物聯(lián)網(wǎng)還是cps?j.中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊，2010, 6(4)：8-15.2朱燕民，明祿，倪明選.車(chē)輛傳感器網(wǎng)絡(luò)研究刃.中興通訊 技術(shù)，2009, 15 (5) ：28-32.itu internet reports

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