車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完整版本

車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

一、教學(xué)目標(biāo)（1）理解車(chē)聯(lián)網(wǎng)的組成及工作原理。

（2）掌握車(chē)聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。（2）了解車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1、重點(diǎn)：車(chē)聯(lián)網(wǎng)的組成及工作原理。2、難點(diǎn)：車(chē)聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。三、教學(xué)學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)汽車(chē)現(xiàn)在已經(jīng)成為日常生活中必不可少的交通工具，隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，汽車(chē)所帶來(lái)的的環(huán)境污染、交通擁堵、交通安全等問(wèn)題日益嚴(yán)重。車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是汽車(chē)未來(lái)發(fā)展的重要方向，將智能化的汽車(chē)與智能的交通系統(tǒng)聯(lián)合起來(lái)，合理的管理交通出行，緩解城市的交通擁堵，提高交通安全，減少汽車(chē)對(duì)環(huán)境的影響。12.1車(chē)聯(lián)網(wǎng)的定義車(chē)聯(lián)網(wǎng)的英文名稱(chēng)是InternetofVehicle，簡(jiǎn)稱(chēng)IOV，是指車(chē)與車(chē)、車(chē)與道路設(shè)施、車(chē)與行人、車(chē)與傳感設(shè)備等進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與公眾網(wǎng)絡(luò)通信的動(dòng)態(tài)移動(dòng)通信系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^(guò)車(chē)與車(chē)、車(chē)與行人、車(chē)與道路互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)信息共享，收集車(chē)輛、道路和環(huán)境的信息，并在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對(duì)所采集的信息進(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(chē)輛進(jìn)行有效的引導(dǎo)與監(jiān)管，以及提供專(zhuān)業(yè)的多媒體與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)通常有車(chē)內(nèi)網(wǎng)和車(chē)外網(wǎng)兩部分，車(chē)內(nèi)網(wǎng)包括常見(jiàn)的CAN、LIN、MOST網(wǎng)絡(luò)，車(chē)外網(wǎng)包括車(chē)載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和車(chē)載自組網(wǎng)。以車(chē)內(nèi)網(wǎng)、車(chē)外網(wǎng)為基礎(chǔ)，依據(jù)汽車(chē)特定的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)車(chē)與一切事物的互聯(lián)互通，提供智能的交通和車(chē)輛控制，為駕駛者提供動(dòng)態(tài)信息服務(wù)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人、車(chē)、路的有效協(xié)同。實(shí)際應(yīng)用中最常見(jiàn)的是Telematics，屬于狹義的車(chē)聯(lián)網(wǎng)，它的出現(xiàn)是汽車(chē)安全性和舒適性需求的體現(xiàn)。12.2車(chē)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的背景12.2.1車(chē)聯(lián)網(wǎng)在國(guó)外的發(fā)展20世紀(jì)末，美國(guó)通用公司在汽車(chē)上安裝Onstar的Telematics設(shè)備，標(biāo)志著車(chē)聯(lián)網(wǎng)的萌芽。本世紀(jì)初，歐洲推出用于車(chē)輛之間通信的FleetNet協(xié)議，隨后大眾、寶馬等相關(guān)汽車(chē)制造廠成立了車(chē)輛間通信聯(lián)盟C2C，其目的是建立不同車(chē)輛之間的通信。1984年，日本建立RACS，中文名為路車(chē)間通信系統(tǒng)，1989年升級(jí)成ARTS，稱(chēng)為先進(jìn)道路交通系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代，日本開(kāi)始建設(shè)道路交通情報(bào)通信系統(tǒng)VICS，為駕駛員提供準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的交通信息，2003年已經(jīng)完成全覆蓋。12.2.2車(chē)聯(lián)網(wǎng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展上世紀(jì)末，類(lèi)似于美國(guó)的Onstar設(shè)備，我國(guó)基于模擬集群通信的衛(wèi)星定位設(shè)備開(kāi)始面市，之后陸續(xù)出現(xiàn)了GPRS、SMS、CDMA1X、3G等類(lèi)型的衛(wèi)星定位設(shè)備，這些定位設(shè)備提供的定位信息與移動(dòng)通信技術(shù)共同管理車(chē)輛，主要應(yīng)用于物流、出租車(chē)、乘用車(chē)、工程車(chē)輛等。中國(guó)移動(dòng)公司于2005年推出“車(chē)務(wù)通”，2009年推出“車(chē)e行”業(yè)務(wù)。中國(guó)的Telematics元年出現(xiàn)在2009年，豐田公司的G-Book和通用公司的Onstar進(jìn)駐中國(guó)市場(chǎng)，上海安吉星信息服務(wù)有限公司成立，為上海通用汽車(chē)公司的別克、凱迪拉克、雪佛蘭品牌提供車(chē)載信息服務(wù)。2011年，交通部發(fā)布《道路運(yùn)輸車(chē)輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車(chē)載終端技術(shù)要求》2012年7月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)道路交通安全工作的意見(jiàn)》交通運(yùn)輸部發(fā)出通知，將全國(guó)9個(gè)省市作為示范，要求在2013年3月完成全省80%的北斗/GPS雙模車(chē)載終端安裝任務(wù)，標(biāo)志著北斗正式民用。2015年年底，工業(yè)和信息化部發(fā)布《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“物聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》的行動(dòng)計(jì)劃（2015-2018年）的通知，首次提出《車(chē)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2015-2020年）》，推動(dòng)車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定，開(kāi)展車(chē)聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)、基于5G的車(chē)聯(lián)網(wǎng)的研究。12.3車(chē)聯(lián)網(wǎng)的組成及工作原理車(chē)聯(lián)網(wǎng)主要是實(shí)現(xiàn)車(chē)與一切事物的互聯(lián)互通，要完成互聯(lián)，必須依靠以下三個(gè)組成部分：車(chē)載終端：端路側(cè)單元：

管傳輸網(wǎng)絡(luò)及車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)：云12.3.1車(chē)聯(lián)網(wǎng)的組成1.端車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的端是指泛在的通信終端，包括車(chē)載終端和道路基礎(chǔ)設(shè)施，主要用于記錄、傳輸、保存信息。車(chē)載終端具有車(chē)內(nèi)通信、車(chē)間通信、車(chē)路通信的能力，道路基礎(chǔ)設(shè)施具備車(chē)路通信、路網(wǎng)通信能力。1）車(chē)載終端車(chē)載終端設(shè)備是依靠傳感器，采集獲取車(chē)輛信息，感知行車(chē)狀態(tài)及環(huán)境，進(jìn)行人車(chē)交互，同時(shí)具有衛(wèi)星定位和無(wú)線通信功能。車(chē)載終端設(shè)備主要的作用是采集車(chē)輛運(yùn)行的相關(guān)信息，目的是想實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與其他網(wǎng)絡(luò)的通信，可提供視頻播放、告警提示、圖形界面。車(chē)載終端內(nèi)部包含多個(gè)模塊，分別是無(wú)線通信模塊、多媒體播放模塊、移動(dòng)通信模塊、衛(wèi)星定位模塊、傳感器和音視頻數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、中央處理單元。無(wú)線通信模塊的主要作用是完成車(chē)與車(chē)、路、人的交互通信，目的是識(shí)別車(chē)輛、駕駛員，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)和車(chē)輛的交互。中央處理單元將收集到的各類(lèi)信息進(jìn)行處理，生成的信息通過(guò)無(wú)線通信模塊發(fā)送給附近車(chē)輛。移動(dòng)通信模塊主要用于遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸、無(wú)線上網(wǎng)、語(yǔ)音通話等。中央處理單元通過(guò)發(fā)送指令控制移動(dòng)通信模塊撥號(hào)，建立互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。多媒體播放模塊主要用于CD、DVD、收音機(jī)、電視等音視頻的播放。衛(wèi)星定位模塊主要是利用衛(wèi)星獲取車(chē)輛此時(shí)的經(jīng)緯度、海拔、速度和方向等位置信息。數(shù)據(jù)采集模塊是利用傳感器采集車(chē)輛信息，例如視頻、音頻的采集。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊主要保存車(chē)輛行車(chē)狀態(tài)的記錄和地圖。2）道路基礎(chǔ)設(shè)施道路基礎(chǔ)設(shè)施通常安裝在道路兩側(cè)，利用無(wú)線技術(shù)連接互聯(lián)網(wǎng)，與車(chē)載終端和云端實(shí)現(xiàn)通信，具備車(chē)輛身份識(shí)別、特定目標(biāo)檢測(cè)與抓拍、廣播實(shí)時(shí)交通信息、電子扣分等功能。ETC不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)就屬于此類(lèi)設(shè)施。道路基礎(chǔ)設(shè)施的主要目的是通過(guò)車(chē)載終端獲取車(chē)輛的相關(guān)信息，同時(shí)上傳云端，由控制中心系統(tǒng)進(jìn)行處理并形成實(shí)時(shí)交通信息，將結(jié)果返回到道路基礎(chǔ)設(shè)施，再由道路基礎(chǔ)設(shè)施通過(guò)無(wú)線通信的方式發(fā)送到其覆蓋的車(chē)載終端。道路基礎(chǔ)設(shè)施也可由智能路燈、公交電子路牌、智能信號(hào)燈等裝置實(shí)現(xiàn)路側(cè)單元的功能。2.管管指的是管道，目的是實(shí)現(xiàn)融合通信和接入互聯(lián)網(wǎng)的能力，其主要用于解決車(chē)與車(chē)、路、云、家、行人之間的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)、車(chē)輛自組網(wǎng)和其他網(wǎng)絡(luò)的通信，管道是車(chē)聯(lián)網(wǎng)的保障。3.云云指的是云平臺(tái)，可將寫(xiě)好的應(yīng)用程序放在“云”里運(yùn)行，也可以使用“云”提供的服務(wù)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)的云平臺(tái)主要用于終端接入和車(chē)輛相關(guān)管理等車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，同時(shí)完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、處理等，為駕駛員提供路況信息、云導(dǎo)航、停車(chē)管理等服務(wù)。云平臺(tái)接收車(chē)載終端，道路基礎(chǔ)設(shè)施等發(fā)來(lái)的連接請(qǐng)求，提供穩(wěn)定高效的數(shù)據(jù)處理、協(xié)議解析、消息轉(zhuǎn)發(fā)等服務(wù)。云平臺(tái)和客戶端的交互有兩種方式即請(qǐng)求和返回。云平臺(tái)通過(guò)不同客戶端和不同系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)接入訪問(wèn)及實(shí)現(xiàn)，例如對(duì)CallCenter、APP、SMS等系統(tǒng)的支持。12.3.2車(chē)聯(lián)網(wǎng)的工作原理車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)VANET由車(chē)載終端、道路基礎(chǔ)設(shè)施組成，通過(guò)無(wú)線通信方式實(shí)現(xiàn)車(chē)輛間的通信（V2V）、車(chē)路之間的通信（V2I）、車(chē)與行人之間的通信（V2P），通過(guò)道路基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)與云端的通信，通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)讓車(chē)輛具備訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)的能力，實(shí)現(xiàn)車(chē)與云端的雙向通信（V2C）。圖12-1車(chē)聯(lián)網(wǎng)的工作原理圖1.車(chē)與車(chē)通信（V2V）車(chē)與車(chē)的通信稱(chēng)為V2V，參與通信的所有車(chē)輛必須安裝車(chē)載終端才能保證通信，車(chē)載終端內(nèi)容必須包含無(wú)線通信模塊和傳感器，車(chē)輛之間能夠建立車(chē)載自組網(wǎng)。道路上有3輛車(chē)1、2、3按照順序沿同一方向行駛，車(chē)輛1處于最前方，3輛車(chē)的車(chē)載終端是自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，車(chē)輛1與同一通信范圍內(nèi)2、3車(chē)輛快速建立車(chē)載自組網(wǎng)。車(chē)輛1及時(shí)利用車(chē)載終端的各類(lèi)傳感器持續(xù)監(jiān)測(cè)車(chē)輛行駛的道路情況，同時(shí)預(yù)測(cè)周?chē)?chē)輛的行駛路徑，當(dāng)車(chē)輛1遇到某些緊急情況，例如前方車(chē)輛緊急剎車(chē)、前方道路異常、前方障礙物等，車(chē)輛1此時(shí)由正常行駛轉(zhuǎn)為危險(xiǎn)狀態(tài)，此時(shí)需要減速并通知后面的車(chē)輛。車(chē)輛1將檢測(cè)到的情況，通過(guò)車(chē)載終端將位置、速度等信息通過(guò)數(shù)據(jù)包的形式，通過(guò)車(chē)載的自組網(wǎng)即時(shí)廣播給后面的車(chē)輛2、3。車(chē)輛2、3收到數(shù)據(jù)包后，經(jīng)過(guò)拆解，就會(huì)收到聲音或者其他形式的駕駛提醒，對(duì)自身的行車(chē)速度進(jìn)行調(diào)整，從而規(guī)避危險(xiǎn)，提高行車(chē)安全。在此過(guò)程中，車(chē)輛3與1之間雖然隔一輛車(chē)，但是信息的傳輸可以消除駕駛員的視線盲區(qū)，提前感知到道路情況。2.車(chē)與路通信（V2I）車(chē)與路在實(shí)現(xiàn)通信的過(guò)程中，主要依靠道路基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)部的移動(dòng)通信模塊和無(wú)線通信模塊。移動(dòng)通信模塊將道路基礎(chǔ)設(shè)施接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與云端交通控制中心的信息交互。無(wú)線通信模塊與車(chē)輛的車(chē)載終端構(gòu)成車(chē)載自組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的接入。車(chē)輛處于正常行駛狀態(tài)時(shí)，道路基礎(chǔ)設(shè)施通過(guò)移動(dòng)通信模塊獲取云端提供的各類(lèi)信息，例如交通信號(hào)、天氣、超速提示、彎道速度提示、實(shí)時(shí)交通、周?chē)?chē)輛行駛情況等，通過(guò)車(chē)載自組網(wǎng)向周?chē)軌蚋采w到的車(chē)輛進(jìn)行廣播，相關(guān)車(chē)輛收到數(shù)據(jù)后，就可利用此數(shù)據(jù)調(diào)整自身的行駛狀態(tài)。例如收到實(shí)時(shí)交通信息，結(jié)合導(dǎo)航數(shù)據(jù)，就可重新規(guī)劃路線，避免擁堵；收到彎道速度提示、超速提示、天氣等數(shù)據(jù)時(shí)，此時(shí)以語(yǔ)音方式提醒駕駛員注意行車(chē)安全，避免交通事故。道路基礎(chǔ)實(shí)施將收集到的接入網(wǎng)絡(luò)的車(chē)輛行駛數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)皆贫私煌ㄐ畔⒅行?，中心?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理加工后，形成新的實(shí)時(shí)交通信息，再次返回到道路基礎(chǔ)實(shí)施。不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（ECT）是車(chē)路通信的一個(gè)典型代表。3.車(chē)與云通信（V2C）車(chē)輛如果需要與云端進(jìn)行通信，就需要根據(jù)車(chē)載終端使用的無(wú)線通信模塊確定通信制式，在電信運(yùn)營(yíng)商處開(kāi)通對(duì)應(yīng)的資費(fèi)卡，裝入車(chē)載終端，保證其聯(lián)網(wǎng)能力。車(chē)輛在使用過(guò)程中，車(chē)載終端撥號(hào)入網(wǎng)，接入移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，車(chē)輛此時(shí)就可以訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和獲取。車(chē)輛行駛時(shí)，車(chē)載終端通過(guò)各個(gè)模塊獲取車(chē)輛的相關(guān)信息，傳感器獲取車(chē)輛運(yùn)行情況、ECU采集車(chē)輛信息、衛(wèi)星定位模塊采集車(chē)輛位置信息，將上述數(shù)據(jù)打包通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給云端，云端接入系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并保存，形成的數(shù)據(jù)中包括車(chē)輛的行駛情況、運(yùn)行情況、駕駛行為、油耗數(shù)據(jù)等。駕駛者或者車(chē)隊(duì)管理人員可隨時(shí)從智能終端設(shè)備查出車(chē)輛的所有情況。駕駛員在行駛過(guò)程中如果需要服務(wù)，可以通過(guò)語(yǔ)音或者手動(dòng)操作車(chē)載終端兩個(gè)方式向服務(wù)中心發(fā)起服務(wù)請(qǐng)求，車(chē)載終端將該車(chē)輛的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給云端，云端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，找到駕駛員所需的數(shù)據(jù)信息。云端對(duì)駕駛員需要的數(shù)據(jù)信息提供兩種方式進(jìn)行傳遞，一種是與呼叫中心服務(wù)人員溝通，此時(shí)將駕駛員所需數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)人員，由服務(wù)人員處理；一種是將駕駛員所需數(shù)據(jù)通過(guò)云端通信接入系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)傳遞給車(chē)載終端，車(chē)載終端解析數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行任務(wù)響應(yīng)并呈現(xiàn)給駕駛員。12.4車(chē)聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)車(chē)聯(lián)網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)真正的車(chē)路協(xié)同，實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛和智能的交通控制，需要依靠端、管、云三個(gè)模塊的關(guān)鍵技術(shù)作為支持，根據(jù)客戶的各種需求，積極研究關(guān)鍵技術(shù)，為車(chē)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供有力保障。12.4.1數(shù)據(jù)采集車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在車(chē)輛工作過(guò)程中需要采集眾多的數(shù)據(jù)信息，才能完成信息的整合處理和控制，采集數(shù)據(jù)的類(lèi)型分為兩部分，整車(chē)數(shù)據(jù)采集和車(chē)外數(shù)據(jù)采集。整車(chē)數(shù)據(jù)主要來(lái)自于汽車(chē)電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括動(dòng)力、底盤(pán)、車(chē)身安全、車(chē)載信息四大模塊，統(tǒng)一由ECU控制，車(chē)內(nèi)數(shù)據(jù)就由ECU采集四大模塊內(nèi)所有傳感器數(shù)據(jù)和開(kāi)關(guān)信號(hào)。ECU在采集數(shù)據(jù)時(shí)，需要和汽車(chē)總線進(jìn)行交互，目前車(chē)輛常用的總線技術(shù)有CAN、LIN、MOST等類(lèi)型。車(chē)外數(shù)據(jù)的采集內(nèi)容主要有道路狀況、附近車(chē)輛狀態(tài)、行車(chē)狀態(tài)、車(chē)輛的位置等數(shù)據(jù)。其中車(chē)輛位置信息的采集至關(guān)重要，在車(chē)輛使用的整個(gè)流程中，位置信息貫穿其中，必不可少，利用車(chē)載終端的衛(wèi)星定位模塊采集車(chē)輛速度、方向、經(jīng)緯度等，為車(chē)輛緊急救援、天氣信息、路況信息、遠(yuǎn)程防盜提供判斷依據(jù)。車(chē)輛所在單位也可利用定位信息對(duì)車(chē)輛進(jìn)行跟蹤、監(jiān)控、調(diào)度等操作。近年來(lái)，主動(dòng)安全技術(shù)發(fā)展迅速，在規(guī)避危險(xiǎn)方面受到消費(fèi)者的認(rèn)可，輔助駕駛和無(wú)人駕駛稱(chēng)為汽車(chē)發(fā)展的新方向，要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全、無(wú)人駕駛，海量的數(shù)據(jù)采集必須完成，依靠的技術(shù)包括衛(wèi)星定位、傳感器、攝像頭、雷達(dá)等。12.4.2車(chē)載操作系統(tǒng)車(chē)載終端是車(chē)聯(lián)網(wǎng)與車(chē)輛連接的關(guān)鍵接口，實(shí)現(xiàn)車(chē)網(wǎng)、車(chē)路、車(chē)間、車(chē)內(nèi)通信，采集獲取車(chē)輛信息，感知行車(chē)狀態(tài)和環(huán)境，實(shí)現(xiàn)用戶和車(chē)輛的交互。車(chē)載終端目前還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，因此發(fā)展過(guò)程中沒(méi)有大的突破。車(chē)載終端分為前裝市場(chǎng)和后裝市場(chǎng)，前裝市場(chǎng)的車(chē)載操作系統(tǒng)有QNX和Wince，后裝市場(chǎng)以Wince為主，Android為輔。QNX的特點(diǎn)是系統(tǒng)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)靈活，適合汽車(chē)、醫(yī)療、工業(yè)控制領(lǐng)域，其缺點(diǎn)是成本高；Wince的特點(diǎn)是安全性能好，系統(tǒng)成熟，啟動(dòng)速度快，但在支持語(yǔ)音、移動(dòng)、WiFi、藍(lán)牙方面較差，只適合做單機(jī)操作。移動(dòng)終端操作系統(tǒng)目前最常見(jiàn)的是iOS和Android。iOS操作系統(tǒng)是蘋(píng)果公司產(chǎn)品的專(zhuān)用操作系統(tǒng)，用戶體驗(yàn)好，系統(tǒng)穩(wěn)定操作順暢，但是作為封閉系統(tǒng)開(kāi)發(fā)門(mén)檻較高，目前并沒(méi)有應(yīng)用于車(chē)載領(lǐng)域。Android系統(tǒng)是目前比較受歡迎的操作系統(tǒng)，良好的開(kāi)放性，開(kāi)發(fā)門(mén)檻低，市場(chǎng)應(yīng)用廣泛，具有強(qiáng)大的群眾基礎(chǔ)，缺點(diǎn)是需要系統(tǒng)資源來(lái)運(yùn)行，啟動(dòng)慢。12.4.3車(chē)載網(wǎng)絡(luò)車(chē)聯(lián)網(wǎng)由車(chē)內(nèi)網(wǎng)和車(chē)外網(wǎng)組成，是不同的無(wú)線接入技術(shù)并存的泛在網(wǎng)絡(luò)，不同無(wú)線技術(shù)所具有的特點(diǎn)，然后將這些無(wú)線技術(shù)進(jìn)行協(xié)同和融合是車(chē)聯(lián)網(wǎng)需要解決的問(wèn)題。車(chē)內(nèi)網(wǎng)即LIN、CAN、MOST等總線技術(shù)，將車(chē)內(nèi)的傳感器和電子設(shè)備連接起來(lái)的汽車(chē)局域網(wǎng)。車(chē)外網(wǎng)是通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與車(chē)、路、云的通信。車(chē)與路通信的車(chē)載自組網(wǎng)VANET是由MANET發(fā)展來(lái)的，是在車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域特定的應(yīng)用，屬于特殊的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)。Adhoc網(wǎng)絡(luò)是采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式，其特點(diǎn)是無(wú)中心，自組織，動(dòng)態(tài)拓補(bǔ)等，非常適合在車(chē)聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用。目前全球范圍內(nèi)，美國(guó)的VII/IntelliDrive項(xiàng)目，歐洲的SAFEPOT、COOPERS項(xiàng)目，日本的Smartway計(jì)劃，都是通過(guò)車(chē)載自組網(wǎng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)不停車(chē)收費(fèi)，車(chē)輛自動(dòng)駕駛等功能。車(chē)聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵在于連接網(wǎng)絡(luò)，車(chē)載自組網(wǎng)在通信中的作用尤其重要，通信無(wú)法完成就無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息交互，更不用談智能交通。目前車(chē)載自組網(wǎng)面臨的問(wèn)題是大量車(chē)輛接入帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷問(wèn)題，高速移動(dòng)時(shí)的通信問(wèn)題，車(chē)輛反向行駛的鏈路保持問(wèn)題，這些都需要不斷的研究解決。12.4.4語(yǔ)音識(shí)別近年來(lái)，汽車(chē)駕駛員由于行駛中打電話造成的交通事故越來(lái)越多，因此解放雙手是汽車(chē)駕駛中需要解決的問(wèn)題。語(yǔ)音識(shí)別的出現(xiàn)可以解放駕駛員的雙手和雙眼，讓駕駛員在駕駛中注意力更加集中，提高駕駛的安全系數(shù)，在車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中的作用顯而易見(jiàn)。目前國(guó)外出現(xiàn)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)有福特公司的SYNC車(chē)載多媒體交互系統(tǒng)和蘋(píng)果公司的CarPlay智能車(chē)載系統(tǒng)。SYNC車(chē)載多媒體交互系統(tǒng)支持20多種語(yǔ)音，支持國(guó)內(nèi)方言，最新版本可提供語(yǔ)音打電話、多媒體播放、導(dǎo)航等；CarPlay智能車(chē)載系統(tǒng)是利用iPhone手機(jī)啟用CarPlay系統(tǒng)，將手機(jī)投射到車(chē)載終端屏幕，行駛中利用Siri語(yǔ)音控制車(chē)載終端。國(guó)內(nèi)語(yǔ)音識(shí)別的實(shí)力企業(yè)是科大訊飛，推出的訊飛語(yǔ)音云平臺(tái)目前在國(guó)內(nèi)有廣泛的應(yīng)用，具有語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音搜索等交互功能，同時(shí)可進(jìn)行本地的語(yǔ)音識(shí)別。訊飛的車(chē)載語(yǔ)音解決方案支持用戶對(duì)車(chē)輛進(jìn)行打電話、發(fā)短信、導(dǎo)航指令等操作。語(yǔ)音識(shí)別是多方面、綜合性的技術(shù)學(xué)科，目前發(fā)展還存在著困難，在車(chē)內(nèi)使用時(shí)存在兩方面問(wèn)題，一是車(chē)內(nèi)噪音、回聲的影響，識(shí)別精度低，特別是車(chē)輛處于高速狀態(tài)；二是本地識(shí)別時(shí)，車(chē)載終端的處理器速度和存儲(chǔ)能力有限，如果改用云平臺(tái)，高速行駛中網(wǎng)絡(luò)無(wú)法保證，無(wú)法使用云平臺(tái)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一是語(yǔ)音識(shí)別，語(yǔ)音識(shí)別能夠解放駕駛員的雙手、雙眼，提高行車(chē)安全，但是目前語(yǔ)音識(shí)別在車(chē)內(nèi)的使用還存在很多瓶頸，還需不斷的研究探索。12.4.5云計(jì)算車(chē)輛行駛中需要采集的數(shù)據(jù)信息在進(jìn)行計(jì)算時(shí)采用分布式計(jì)算方式，即車(chē)輛自身的車(chē)載終端就是自己的計(jì)算器，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給周?chē)?chē)輛，同時(shí)上傳給服務(wù)端，此種方式節(jié)約時(shí)間提高計(jì)算效率，保證了服務(wù)的及時(shí)性，同時(shí)降低了服務(wù)器的開(kāi)銷(xiāo)。當(dāng)服務(wù)平臺(tái)接入大量車(chē)輛時(shí)，此時(shí)需要多臺(tái)服務(wù)器提供服務(wù)，負(fù)載均衡技術(shù)將大量的車(chē)輛分?jǐn)傇诓煌姆?wù)器進(jìn)行處理，一旦服務(wù)器出現(xiàn)故障，可以將車(chē)輛接到閑置的服務(wù)器，不影響系統(tǒng)運(yùn)行，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性，增強(qiáng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理能力，保證服務(wù)的穩(wěn)定性。每輛車(chē)每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常龐大，需要使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)。為提高硬件資源的利用率，解決災(zāi)難恢復(fù)問(wèn)題和不同操作系統(tǒng)在同一臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行的問(wèn)題，需要虛擬化技術(shù)，利用平臺(tái)構(gòu)建虛擬服務(wù)器平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)不同的操作系統(tǒng)。以上功能融合到一起就形成了云計(jì)算，目前安全問(wèn)題、性能問(wèn)題和可用性問(wèn)題是云計(jì)算需要解決的，因此還需要繼續(xù)研究探索。12.4.6無(wú)線通信無(wú)線通信技術(shù)是車(chē)輛實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，貫穿汽車(chē)使用過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)。車(chē)輛的通信分為車(chē)內(nèi)通信和車(chē)外通信兩部分，目前車(chē)內(nèi)通信廣泛采用的是藍(lán)牙、RFID、WiFi、NFC等技術(shù)；車(chē)外通信應(yīng)用較廣泛的是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、WiFi、RFID等技術(shù)。汽車(chē)的車(chē)載電子設(shè)備中車(chē)載終端通過(guò)各種無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)車(chē)外的信息交互。1.車(chē)內(nèi)無(wú)線通信車(chē)內(nèi)無(wú)線通信是指車(chē)聯(lián)網(wǎng)中車(chē)內(nèi)的通信，主要包括智能鑰匙、車(chē)載藍(lán)牙電話、車(chē)載收音機(jī)、車(chē)載音響等。（1）ASK和FSK汽車(chē)鑰匙進(jìn)行通信時(shí)采用的是ASK或者FSK，胎壓監(jiān)測(cè)傳感器有時(shí)候也用此方式。ASK是指幅移鍵控，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制載波的幅度得到不同的取值，信號(hào)相當(dāng)于模擬信號(hào)的調(diào)幅過(guò)程，與載波相乘的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制碼。FSK是指頻移鍵控，是利用載波的頻率參量攜帶數(shù)字信息的調(diào)制方式。FSK抗干擾性能好，帶寬占用較大。汽車(chē)鑰匙大多數(shù)采用ASK，也有雙頻點(diǎn)FSK，或者多頻點(diǎn)ASK。根據(jù)國(guó)家發(fā)布的相關(guān)技術(shù)要求，汽車(chē)上常采用的載波頻率為315MHz和433MHz，發(fā)射功率限值是10mW。（2）藍(lán)牙藍(lán)牙技術(shù)是一種短距離通信的無(wú)線通信技術(shù)，頻段為2.4GHz，通信距離為10米以內(nèi)，其特點(diǎn)是抗噪聲性能強(qiáng)，傳輸速度快，速率可達(dá)到720kbps～3Mbps。藍(lán)牙的兩種工作模式是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，常見(jiàn)的協(xié)議有HFP、HSP、A2DP、AVRCP、OPP等。車(chē)輛開(kāi)始使用藍(lán)牙是因?yàn)檐?chē)內(nèi)通信正好適合藍(lán)牙10米的覆蓋范圍，車(chē)載電話、車(chē)載音響、無(wú)線耳機(jī)與藍(lán)牙技術(shù)的結(jié)合，解決了數(shù)據(jù)線連接不便的問(wèn)題，駕駛員接聽(tīng)電話更加方便。藍(lán)牙目前存在的問(wèn)題是成本高價(jià)格貴，通信距離太短。（3）ZigBeeZigBee也稱(chēng)為IEEE802.15.4協(xié)議，同樣采用2.4GHz頻段，屬于短距離無(wú)線通信技術(shù)。ZigBee的數(shù)據(jù)傳輸速率是250kbps，速率低至28kb/s時(shí)，傳輸范圍可擴(kuò)大至134m，可靠性此時(shí)提高。其特點(diǎn)是成本低、速率低、功耗低，可以支持大量節(jié)點(diǎn)、多種網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)，可靠性、安全性好。在車(chē)輛中ZigBee常用于胎壓監(jiān)測(cè)。（4）RFID無(wú)線射頻稱(chēng)為RFID，屬于微波通信的類(lèi)型，頻率范圍是1～100GHz，屬于短距離識(shí)別的無(wú)線通信技術(shù)，在沒(méi)有與檢測(cè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)機(jī)械或者光學(xué)接觸時(shí)，通過(guò)無(wú)線電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)，同時(shí)完成數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。在車(chē)輛中RFID常用于無(wú)鑰匙啟動(dòng)或者RFID鑰匙。（5）NFCNFC是RFID發(fā)展的新型短距離無(wú)線通信技術(shù)，稱(chēng)為近場(chǎng)通信，具有便捷快速的特點(diǎn)，可兼容被動(dòng)RFID設(shè)備。NFC的工作距離是20cm，頻率為13.56MHz，傳輸速率為106kbps、212kbps、424kbps。NFC和RFID的區(qū)別在于，其采用雙向識(shí)別和連接，雖然傳輸范圍小，但是采用信號(hào)衰減后，具備帶寬高、能耗低、距離近的特點(diǎn)。如果車(chē)輛和手機(jī)都具備N(xiāo)FC功能，就可在手機(jī)和車(chē)輛之間進(jìn)行音樂(lè)、圖片等的數(shù)據(jù)傳輸。目前手機(jī)的NFC可以實(shí)現(xiàn)公交卡的充值功能，足不出戶就可完成充值服務(wù)。（6）WiFiWiFi是目前進(jìn)行無(wú)線通信的常用形式，將手機(jī)、計(jì)算機(jī)、pad或者車(chē)載終端等通過(guò)無(wú)線的方式進(jìn)行連接。WiFi相對(duì)于之前的無(wú)線通信技術(shù)而言，覆蓋范圍更大、傳輸速率高、可靠性好、門(mén)檻低，其組網(wǎng)的形式很靈活，便捷快速，成本合適，移動(dòng)性好，一經(jīng)推出受到廣泛歡迎。WiFi的組網(wǎng)模式分為Infrastructure和Ad-hoc，Infrastructure是無(wú)線與有線結(jié)合的類(lèi)型，需要無(wú)線路由器；Ad-hoc不需要配置無(wú)線接入點(diǎn)，設(shè)備只要支持WiFi即可使用，車(chē)輛可使用該模式組建車(chē)載自組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車(chē)外無(wú)線通信，也可實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)無(wú)線通信。目前國(guó)內(nèi)使用Android操作系統(tǒng)的車(chē)輛都支持WiFi技術(shù)。2.車(chē)外無(wú)線通信車(chē)外無(wú)線通信也成稱(chēng)為V2X，X是指和車(chē)相關(guān)的所有事物，例如車(chē)、行人、路側(cè)設(shè)施、家等。車(chē)聯(lián)網(wǎng)通過(guò)車(chē)內(nèi)網(wǎng)以及車(chē)外網(wǎng)的海量信息提供與行車(chē)相關(guān)的綜合服務(wù)，實(shí)現(xiàn)人—車(chē)—路—環(huán)境的和諧統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)真正的智能交通。（1）長(zhǎng)距離通信—4G4G是指第四代移動(dòng)通信技術(shù)，是目前普遍使用的通信形式，包括TD-LTE和FDD-LTE兩種類(lèi)型。4G是3G與WLAN的結(jié)合，可高速傳遞高品質(zhì)的音視頻和圖像。4G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)頻譜寬、通信速度快。目前國(guó)內(nèi)的三家運(yùn)營(yíng)商（移動(dòng)、聯(lián)通、電信）都具有TD-LTE制式的4G牌照。車(chē)聯(lián)網(wǎng)中4G網(wǎng)絡(luò)通常用于車(chē)載錄像、車(chē)載終端、部分OBD。近年來(lái)5G發(fā)展勢(shì)頭迅猛，相信在很短的時(shí)間內(nèi)，5G將取代4G為車(chē)聯(lián)網(wǎng)提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。5G已經(jīng)開(kāi)始使用。（2）短距離通信—DSRCDSRC又稱(chēng)為專(zhuān)用短程通信技術(shù)，能夠高速的傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)保證通信鏈路的低延時(shí)和低干擾。DSRC作為ITS的重要組成部分，為智能交通服務(wù)系統(tǒng)提供最關(guān)鍵的基礎(chǔ)服務(wù)。如果車(chē)輛在10米范圍內(nèi)正在高速移動(dòng)，DSRC可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的識(shí)別和雙向通信，實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等。目前DSRC普遍應(yīng)用在車(chē)隊(duì)管理、駕駛員識(shí)別、ECT不停車(chē)收費(fèi)、信息交互等領(lǐng)域。目前全球范圍內(nèi)DSRC的標(biāo)準(zhǔn)有以下幾個(gè)，美國(guó)設(shè)置的頻段標(biāo)準(zhǔn)是5.9MHz，歐洲和日本的標(biāo)準(zhǔn)頻率是5.8MHz。我國(guó)在1998年5月由交通部ITS中心提出將5.8MHz頻段分配給智能運(yùn)輸系統(tǒng)領(lǐng)域的短程通信，其中包括ETC收費(fèi)系統(tǒng)。（3）衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位系統(tǒng)一直是各個(gè)國(guó)家努力發(fā)展的通信技術(shù)，目前全球共4個(gè)衛(wèi)星定位系統(tǒng)，分別是美國(guó)的GPS，中國(guó)的北斗，歐盟的伽利略、俄羅斯的GLONASS。我國(guó)目前使用的是GPS和北斗系統(tǒng)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)作為多種技術(shù)融合的產(chǎn)物，必須要依靠各種技術(shù)的不斷發(fā)展，開(kāi)發(fā)出更多適合車(chē)聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，才能真正實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)。12.5車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用車(chē)輛上配置的車(chē)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會(huì)依據(jù)車(chē)輛類(lèi)型和應(yīng)用而不同，車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以由車(chē)載終端方面、道路基礎(chǔ)設(shè)施方面、行業(yè)方面來(lái)體現(xiàn)，以下分別介紹車(chē)聯(lián)網(wǎng)在個(gè)部分的應(yīng)用。12.5.1車(chē)載終端的應(yīng)用場(chǎng)景1.交通通行場(chǎng)景車(chē)輛在使用過(guò)程中，車(chē)輛之間需要進(jìn)行信息交互，預(yù)警危險(xiǎn)、實(shí)現(xiàn)車(chē)路協(xié)同，從而提高車(chē)輛在行駛過(guò)程中的安全性。車(chē)與車(chē)通信中，車(chē)輛跟馳、并線提醒、路面異常提醒、防碰撞報(bào)警是車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主要場(chǎng)景。車(chē)輛在道路行駛過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到在單行線無(wú)法超越的情況，或者交通堵塞或者車(chē)距非常小的情況，此時(shí)車(chē)輛的車(chē)速均受到限制的情況稱(chēng)為車(chē)輛跟馳。車(chē)輛裝有車(chē)載終端的話，車(chē)輛之間就可形成自組網(wǎng)，車(chē)輛之間通過(guò)通信就可以將實(shí)時(shí)的行車(chē)速度共享給其他車(chē)輛用于調(diào)整各自的車(chē)速。車(chē)輛在行駛中會(huì)經(jīng)常換道，在換道時(shí)，如果車(chē)輛后方和兩側(cè)存在障礙物或者車(chē)輛，或者遇到雨雪大霧等惡劣天氣時(shí)，駕駛員就會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)盲區(qū)。車(chē)載終端此時(shí)感知周?chē)牡缆非闆r，利用車(chē)輛之間的通信，分析出合適的行車(chē)路線，一旦并線過(guò)程中出現(xiàn)危險(xiǎn)，立即進(jìn)行提醒，避免危險(xiǎn)出現(xiàn)，提高行車(chē)的安全性。道路的路面情況是車(chē)輛行駛時(shí)必須關(guān)注的問(wèn)題，如果行車(chē)中遇到路面異常情況，例如結(jié)冰現(xiàn)象，此時(shí)本車(chē)輛已經(jīng)出現(xiàn)劇烈擺動(dòng)和不平衡行車(chē)，車(chē)輛之間的通信此時(shí)可以通知后續(xù)車(chē)輛降速，避免濕滑路面的事故，確保安全行車(chē)。車(chē)輛處于高速行駛時(shí)，如果前方出現(xiàn)交通事故或者障礙物時(shí)，留給駕駛員反應(yīng)的時(shí)間非常有限，由于這種原因?qū)е碌能?chē)禍數(shù)目眾多。防碰撞報(bào)警可以根據(jù)車(chē)載終端上提供的前方道路交通情況，實(shí)時(shí)分析車(chē)輛與前車(chē)距離信息，必要時(shí)及時(shí)發(fā)出警示，避免連續(xù)碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。防碰撞報(bào)警的信息可以及時(shí)提供給網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有車(chē)輛，提醒所有的駕駛員。2.日常通用場(chǎng)景車(chē)載終端在車(chē)輛日常行駛中，可以在多方面提供數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛方便、安全、有效的使用。車(chē)輛處于ACC熄火時(shí)，駕駛員可以對(duì)車(chē)輛設(shè)置設(shè)防狀態(tài)，此時(shí)遇到非法操作車(chē)輛的情況時(shí)，車(chē)載終端會(huì)識(shí)別并報(bào)警，并將報(bào)警信號(hào)上傳監(jiān)控中心，監(jiān)控中心可對(duì)車(chē)輛實(shí)現(xiàn)跟蹤，利用定位等手段找到被盜車(chē)輛。駕駛員在車(chē)輛行駛中，如果遇到意外突發(fā)狀況，需要救援幫助，此時(shí)可按住SOS鍵，車(chē)載終端此時(shí)向救援中心發(fā)送請(qǐng)求。救援中心接到求救信號(hào)，此時(shí)對(duì)遇險(xiǎn)車(chē)輛實(shí)施跟蹤定位監(jiān)聽(tīng)的控制，及時(shí)安排救援工作。疲勞駕駛是車(chē)禍出現(xiàn)的常見(jiàn)原因之一，車(chē)載終端通過(guò)視頻采集模塊，采集駕駛員的面部特征、頭部運(yùn)動(dòng)和眼部運(yùn)動(dòng)參數(shù)，推斷駕駛員是否處于疲勞駕駛狀態(tài)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)提醒，為駕駛員提供主動(dòng)智能的安全保障。智能停車(chē)是駕駛員準(zhǔn)備停車(chē)時(shí)，車(chē)載終端根據(jù)當(dāng)前位置信息，推送附近最合適的停車(chē)位置和停車(chē)場(chǎng)的空位信息，方便快捷實(shí)現(xiàn)停車(chē)，緩解停車(chē)場(chǎng)附近的交通擁堵。12.5.2道路基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用場(chǎng)景車(chē)輛如果配備了車(chē)載終端，在行駛中如果路過(guò)基礎(chǔ)通信設(shè)施，此時(shí)就可以接收到路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施提供的交通實(shí)時(shí)資訊、天氣預(yù)報(bào)、道路施工情況、安全警告等信息，使車(chē)輛的通行更加高效暢通。城市中的交叉路口是車(chē)輛、人流量匯聚的地方，駕駛員對(duì)信號(hào)燈的誤判，車(chē)輛的碰撞，復(fù)雜的通行環(huán)境等因素導(dǎo)致事故多發(fā)。交叉路口的安全警告是利用道路基礎(chǔ)設(shè)施、廣播交通信號(hào)燈信號(hào)，為駕駛員提供交通實(shí)時(shí)資訊，規(guī)劃車(chē)輛行車(chē)狀態(tài)并對(duì)可能出現(xiàn)的碰撞或者危險(xiǎn)提前警示。車(chē)輛行駛中會(huì)遇到各種惡劣天氣和突發(fā)交通事故，此時(shí)設(shè)置在路側(cè)的基礎(chǔ)設(shè)施隨時(shí)提供天氣狀況，駕駛員可根據(jù)天氣規(guī)劃好路線或者提前做好安全措施；突發(fā)的交通事故等信息也可由云端的廣播獲得，根據(jù)周?chē)?chē)輛和導(dǎo)航信息，可以避免交通擁堵，保持交通順暢。ETC不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)是目前最為廣泛的車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，車(chē)輛通過(guò)收費(fèi)站時(shí)，駛?cè)氩煌＼?chē)收費(fèi)通道，車(chē)道旁設(shè)置的控制設(shè)備自動(dòng)識(shí)別車(chē)輛上的車(chē)載終端編碼，判別車(chē)型后計(jì)費(fèi)，從車(chē)主預(yù)先綁定的賬戶中扣除費(fèi)用，電子欄桿此時(shí)打開(kāi)，完成不停車(chē)?yán)U費(fèi)的操作。ETC要完成自動(dòng)扣費(fèi)，車(chē)主需要預(yù)先開(kāi)通相關(guān)賬戶，并將賬戶信息存入車(chē)載終端，道路基礎(chǔ)設(shè)施需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和云端收費(fèi)管理系統(tǒng)連接，扣費(fèi)完成后，道路基礎(chǔ)設(shè)施將收費(fèi)操作信息上傳到收費(fèi)管理系統(tǒng)，分析匯總后可生成相關(guān)報(bào)告。12.5.3行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景1.出租車(chē)行業(yè)出租車(chē)目前是公共出行必不可少的交通工具，其車(chē)輛的定位終端在20世紀(jì)初就已經(jīng)配備，出租車(chē)行業(yè)的車(chē)輛管理也在信息化的過(guò)程中不斷探索。作為具有龐大車(chē)輛的出租車(chē)公司，對(duì)車(chē)隊(duì)的管理可依靠車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成。車(chē)聯(lián)網(wǎng)云端調(diào)度中心可全天候的監(jiān)控車(chē)隊(duì)的所有車(chē)輛，對(duì)車(chē)隊(duì)車(chē)輛行駛的方向、速度、位置、里程數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和數(shù)據(jù)整理。調(diào)度中心在需要時(shí)，可根據(jù)所采集的車(chē)輛行駛數(shù)據(jù)，對(duì)任一車(chē)輛進(jìn)行調(diào)度，通過(guò)車(chē)載終端向車(chē)輛推送語(yǔ)音或者調(diào)度指令，同時(shí)駕駛員也可及時(shí)回復(fù)，完成高效智能的調(diào)度過(guò)程。云端調(diào)度中心可對(duì)車(chē)輛實(shí)施定時(shí)間段的追蹤，此時(shí)對(duì)應(yīng)車(chē)輛的車(chē)載終端會(huì)在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)實(shí)施傳輸車(chē)輛位置，也可在追蹤有效期間隨時(shí)停止追蹤指令。調(diào)度中心可對(duì)車(chē)隊(duì)的所有車(chē)輛設(shè)置車(chē)速最高值，當(dāng)實(shí)際車(chē)速超過(guò)該值后，車(chē)載終端會(huì)自動(dòng)提示駕駛員降低車(chē)速，注意行車(chē)安全，同時(shí)將提示信息上傳調(diào)度中心，作為駕駛員考核的原始數(shù)據(jù)。車(chē)輛處于特殊行車(chē)環(huán)境時(shí)，需要規(guī)定其駛?cè)搿Ⅰ偝龅姆秶?，云端的調(diào)度中心可通過(guò)車(chē)載終端對(duì)車(chē)輛設(shè)置圍欄區(qū)域，提供車(chē)輛禁止駛?cè)牒徒柜偝龅墓δ?。一旦?chē)輛的實(shí)時(shí)行為違反的圍欄區(qū)域的設(shè)置，車(chē)載終端會(huì)進(jìn)行報(bào)警，并上傳云端，作為駕駛員考核的重要數(shù)據(jù)。車(chē)隊(duì)為了了解出租車(chē)在運(yùn)行中的客流情況，可通過(guò)車(chē)載終端的視頻和紅外技術(shù)統(tǒng)計(jì)運(yùn)營(yíng)期間上下客人的情況，公司管理者可根據(jù)此數(shù)據(jù)分析車(chē)輛運(yùn)營(yíng)的實(shí)際情況，做出有利于企業(yè)發(fā)展的調(diào)整。為了監(jiān)控出租車(chē)運(yùn)營(yíng)期間的具體情況，保障駕駛員和乘客的安全，可通過(guò)車(chē)載終端的攝像頭對(duì)車(chē)輛行駛中的位置及車(chē)內(nèi)情況進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛管理。視頻拍攝也可由固定頻率的拍照替換。近年來(lái)，網(wǎng)約車(chē)的出現(xiàn)對(duì)出租車(chē)行業(yè)沖擊非常大，為了提升出租車(chē)行業(yè)的發(fā)展前景，車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)的出租車(chē)應(yīng)該做好以下幾方面工作：一是建立統(tǒng)一的車(chē)聯(lián)網(wǎng)云調(diào)度平臺(tái)；二是發(fā)展基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的終端，包括車(chē)載終端和手機(jī)；三是構(gòu)建基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的人、車(chē)、路協(xié)同的環(huán)境。2.公交車(chē)行業(yè)公交車(chē)作為老百姓出行的常用交通工具之一，與人們的生活息息相關(guān)。早期的公交調(diào)度系統(tǒng)利用的是衛(wèi)星定位設(shè)備獲取車(chē)輛信息進(jìn)行調(diào)度管理。近年來(lái)衛(wèi)星定位設(shè)備已經(jīng)不能適合高速發(fā)展的交通運(yùn)輸行業(yè)，因此將車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于公交車(chē)成為交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展的新方向。車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于公交車(chē)的管理過(guò)程，首先要為所有的公交車(chē)配置適合車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車(chē)載終端，車(chē)載終端不但要具備介入互聯(lián)網(wǎng)的能力，還需要具備無(wú)線通信的能力；同時(shí)要能夠感知道路狀況；衛(wèi)星定位設(shè)備所具有的的定位功能，車(chē)載終端需要繼續(xù)設(shè)置。公交站牌遍布城市的任何區(qū)域，目前城市交通所提供的都是文字型路牌，通常為公交站點(diǎn)信息。公交電子路牌是無(wú)線通信形式的路牌，設(shè)置在公交站點(diǎn)，屬于道路基礎(chǔ)設(shè)施的一種類(lèi)型。電子站牌可利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)從云端獲得線路、車(chē)輛、班次、路況等信息；也可作為新聞媒體提供各種資訊；同時(shí)也作為廣告牌，獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益，不論是哪種應(yīng)用，最終都為乘客提供了各種服務(wù)信息，為乘車(chē)、等車(chē)帶來(lái)了方便。公交車(chē)在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，需要采集運(yùn)營(yíng)路線、材料消耗、維修數(shù)據(jù)、客流量等眾多數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)形成行車(chē)計(jì)劃，自動(dòng)生成電子路單（電子路單是考核駕駛員“三正點(diǎn)”的依據(jù)，三正點(diǎn)是指車(chē)輛的出場(chǎng)、出車(chē)、到站正點(diǎn)）。工作人員可根據(jù)車(chē)輛運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行可視化的在線監(jiān)控和調(diào)度，保證高效、暢通的交通運(yùn)行。3.無(wú)人駕駛無(wú)人駕駛汽車(chē)又叫做輪式移動(dòng)機(jī)器人，是依靠傳感器、高精度地圖、衛(wèi)星定位技術(shù)、視覺(jué)計(jì)算、人工智能的協(xié)同合作，實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的智能汽車(chē)。從有人駕駛的汽車(chē)發(fā)展到無(wú)人駕駛的汽車(chē)，不同的國(guó)家和企業(yè)劃分標(biāo)準(zhǔn)基本相同，美國(guó)高速公路安全管理局將無(wú)人駕駛分為4級(jí)，分別是駕駛輔助、部分自動(dòng)化、有條件自動(dòng)化、高度自動(dòng)化。20世紀(jì)以來(lái)，汽車(chē)無(wú)人駕駛技術(shù)經(jīng)歷十幾年的發(fā)展，開(kāi)始從構(gòu)想成為現(xiàn)實(shí)，寶馬、奔馳、沃爾沃、奧迪等汽車(chē)企業(yè)和谷歌等互聯(lián)網(wǎng)公司一直在研究和努力。2010年后，各公司陸續(xù)推出無(wú)人駕駛汽車(chē)的道路測(cè)試，讓無(wú)人駕駛的技術(shù)出現(xiàn)在公眾面前。無(wú)人駕駛發(fā)展的初始階段是駕駛輔助，它是車(chē)聯(lián)網(wǎng)在汽車(chē)上的具體應(yīng)用。車(chē)輛配備駕駛輔助系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)防碰撞報(bào)警、車(chē)道偏移報(bào)警、車(chē)道保持報(bào)警，保證車(chē)輛的行車(chē)安全。駕駛輔助系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)車(chē)與車(chē)之間的通信，如果前車(chē)在行駛過(guò)程中需要并線、或者遇到障礙物、異常道路情況，此時(shí)可將這些道路狀況分享給周?chē)?chē)輛，保證了附近車(chē)輛行駛的安全性，實(shí)現(xiàn)車(chē)路協(xié)同，提高交通安全水平。無(wú)人駕駛車(chē)輛在出發(fā)之前，首先要對(duì)目的地和出發(fā)地進(jìn)行路徑的靜態(tài)規(guī)劃，行駛過(guò)程中車(chē)輛需要適應(yīng)城市的混合路況，包括道路、環(huán)路、立交橋、高速路等，依據(jù)傳感器所提供的的各種道路路況，結(jié)合高精度地圖，通過(guò)車(chē)載電腦對(duì)交通標(biāo)志和信號(hào)進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)周?chē)塑?chē)的交通行為意圖，從而做出行車(chē)的決策和路徑規(guī)劃，駕駛輔助功能此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)車(chē)道偏移報(bào)警、防碰撞報(bào)警、自適應(yīng)巡航、車(chē)道保持輔助、剎車(chē)輔助等，車(chē)輛的加減速以及剎車(chē)轉(zhuǎn)向都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的控制。無(wú)人駕駛的車(chē)輛行駛時(shí)所需要的道路狀況、天氣狀況，與道路基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)的通信，都是由車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供和保證，因此車(chē)聯(lián)網(wǎng)是無(wú)人駕駛實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展才能推動(dòng)無(wú)人駕駛的持續(xù)升級(jí)。12.6車(chē)聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)趨勢(shì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中發(fā)展最快的領(lǐng)域，全球市場(chǎng)的規(guī)模逐步在提升。2017年，全球車(chē)聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模約為525億美元，預(yù)計(jì)到2022年將增加至1629億美元，CAGR為25.4%;中國(guó)車(chē)聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將從2017年的114億美元增長(zhǎng)到2022年的530億美元，CAGR為36.0%，高于全球平均增長(zhǎng)速度，中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模在全球占比也將從2017年的21.7%增長(zhǎng)到2022年的32.5%。車(chē)聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的典型應(yīng)用。車(chē)聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)人—車(chē)—路的互聯(lián)互通，對(duì)采集的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，自動(dòng)的做出相應(yīng)反應(yīng)和操作，實(shí)現(xiàn)出行的高度智能化，數(shù)據(jù)的傳輸、分析和反饋的時(shí)效性就尤為重要，車(chē)與人、車(chē)與車(chē)、車(chē)與環(huán)境要在高速移動(dòng)的場(chǎng)景下完成通信，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度就要保證，這是未來(lái)車(chē)聯(lián)網(wǎng)需要不斷提升的技術(shù)。未來(lái)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將呈現(xiàn)以下六個(gè)趨勢(shì)：1.標(biāo)準(zhǔn)體系的完善目前處于新興技術(shù)發(fā)展的井噴時(shí)代，各類(lèi)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主要領(lǐng)域，它的發(fā)展越來(lái)越受到關(guān)注。隨著車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的持續(xù)提速，行業(yè)接下來(lái)要解決的重要問(wèn)題就是推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)體系制定與完善，提升行業(yè)規(guī)范性與協(xié)調(diào)性。2018年6月，工信部和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委聯(lián)合印發(fā)《國(guó)家車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（總體要求）》《國(guó)家車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（信息通信）》和《國(guó)家車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（電子產(chǎn)品和服務(wù)）》，全面推動(dòng)車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定。預(yù)計(jì)2019年，上述政策將加快實(shí)現(xiàn)落地，車(chē)聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)將取得新成果。2.企業(yè)結(jié)盟的形成5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是車(chē)聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的主要技術(shù)支持，5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)將為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化商用提供重要支撐。車(chē)聯(lián)網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)，不單單要依靠汽車(chē)企業(yè)，相關(guān)先進(jìn)技術(shù)的融合必不可少，面對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的巨大市場(chǎng)，汽車(chē)廠商和科技企業(yè)均蓄勢(shì)待發(fā)，跨界聯(lián)盟的趨勢(shì)勢(shì)不可擋，合作共贏將是發(fā)展的方向。3.商業(yè)部署的推進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)近年來(lái)受到各個(gè)國(guó)家的重視，并且逐步開(kāi)啟了商業(yè)化進(jìn)程；5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅猛，測(cè)試和試運(yùn)營(yíng)在逐步推進(jìn)。美國(guó)高通與國(guó)內(nèi)的大唐電信共同開(kāi)發(fā)的基于蜂窩車(chē)聯(lián)網(wǎng)的芯片組，將在2019年支持商業(yè)部署。相關(guān)技術(shù)的逐步商業(yè)化，為車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的商業(yè)部署起到了重要的推動(dòng)作用。4.人車(chē)交互的突破目前使用的4G網(wǎng)絡(luò)基本上解決了網(wǎng)絡(luò)的通信問(wèn)題，但是在車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，人車(chē)交互的問(wèn)題依然是一個(gè)巨大的瓶頸，特別是語(yǔ)音交互。未來(lái)隨著人工智能的持續(xù)發(fā)展，語(yǔ)音技術(shù)領(lǐng)域的投入將繼續(xù)增強(qiáng)，語(yǔ)音交互技術(shù)有望迎來(lái)突破。5.應(yīng)用場(chǎng)景更豐富車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展能夠大幅提升交通的通行效率，緩解交通的擁堵。自動(dòng)駕駛汽車(chē)的實(shí)現(xiàn)，能夠加強(qiáng)行駛的安全性，甚至實(shí)現(xiàn)零傷亡、零事故。車(chē)聯(lián)網(wǎng)的車(chē)載終端平臺(tái)，為用戶提供語(yǔ)音、手勢(shì)等控制服務(wù)，提供更為便捷和安全的駕駛體驗(yàn)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)與保險(xiǎn)業(yè)互聯(lián)，依靠“車(chē)聯(lián)網(wǎng)保險(xiǎn)”，有效降低用戶出險(xiǎn)的事故率，也節(jié)省了相應(yīng)理賠成本。6.政策的支持我國(guó)已經(jīng)將發(fā)展車(chē)聯(lián)網(wǎng)作為“互聯(lián)網(wǎng)”和人工智能在實(shí)體經(jīng)濟(jì)中應(yīng)用的重要方面，并將智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)作為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)轉(zhuǎn)型方向之一。2018年12月28日工信部印發(fā)的《車(chē)聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)）產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》，明確了到2020年，將實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)跨行業(yè)融合取得突破，具備高級(jí)別自動(dòng)駕駛功能的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)特定場(chǎng)景規(guī)模應(yīng)用，車(chē)聯(lián)網(wǎng)用戶滲透率達(dá)到30%以上；2020年后，高級(jí)別自動(dòng)駕駛功能的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)和5G-V2X逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用，“人—車(chē)—路—云”實(shí)現(xiàn)高度協(xié)同?？梢钥吹?，國(guó)家級(jí)別的政策措施，會(huì)為車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)提供良好的發(fā)展環(huán)境，從而有效促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，進(jìn)一步激發(fā)市場(chǎng)活力。車(chē)聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新方向，將為未來(lái)的交通行業(yè)提供非常強(qiáng)大的幫助，實(shí)現(xiàn)更加智能化、更加便捷的交通環(huán)境，促進(jìn)我國(guó)的交通行業(yè)的蓬勃發(fā)展。感謝傾聽(tīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

1.了解超聲波雷達(dá)工作原理。

2.掌握超聲波雷達(dá)特點(diǎn)、參數(shù)。

技能目標(biāo)

1.掌握超聲波雷達(dá)的調(diào)試技能。

2.掌握超聲波雷達(dá)探測(cè)障礙物的技術(shù)特點(diǎn)。建議課時(shí)

8課時(shí)模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定

一、超聲波雷達(dá)的特點(diǎn)

超聲波雷達(dá)在汽車(chē)上的應(yīng)用如圖2-1所示。超聲波雷達(dá)外形如圖2-2所示，其在應(yīng)用中具有如下特點(diǎn)：模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-1超聲波雷達(dá)在汽車(chē)上的應(yīng)用

圖2-2超聲波雷達(dá)外形

（1）汽車(chē)上用的超聲波雷達(dá)，頻率為40kHz，相對(duì)固定。

（2）超聲波的傳播速度低，并且指向性強(qiáng)，靈敏度高，能量消耗緩慢。一般測(cè)量距離小于10m。

（3）超聲波對(duì)色彩、光照度不敏感，適用于識(shí)別透明、半透明及漫反射差的物體。

（4）超聲波抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，可全天候工作，可在室內(nèi)、黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強(qiáng)、有毒等惡劣環(huán)境中使用。

（5）超聲波雷達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，成本低，信息處理簡(jiǎn)單可靠，易于小型化與集成化，并且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

（6）超聲波雷達(dá)適用于汽車(chē)低速行駛時(shí)，因?yàn)樵诓煌奶鞖馇闆r下，超聲波的傳輸速度不同，當(dāng)汽車(chē)高速行駛時(shí)，超聲波測(cè)距無(wú)法跟上車(chē)距的實(shí)時(shí)變化，誤差較大。

（7）超聲波有一定的擴(kuò)散角，只能測(cè)量距離，不能測(cè)量方位，因此停車(chē)時(shí)必須在汽車(chē)前、后保險(xiǎn)杠不同方位上安裝多個(gè)超聲波雷達(dá)。

（8）對(duì)于低矮、圓錐、過(guò)細(xì)的障礙物或者溝坎，超聲波雷達(dá)不容易探測(cè)到。

（9）超聲波的發(fā)射信號(hào)和余振的信號(hào)都會(huì)對(duì)回波信號(hào)造成覆蓋或者干擾，形成探測(cè)盲區(qū)，可安裝攝像頭解決盲區(qū)問(wèn)題。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定

二、超聲波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)

超聲波雷達(dá)的主要材料是一種具有壓電效應(yīng)、能夠?qū)崿F(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的晶體材料——壓電晶片。超聲波雷達(dá)有一個(gè)發(fā)射頭，一個(gè)接收頭，通過(guò)超聲波發(fā)射頭發(fā)出超聲波脈沖，經(jīng)介質(zhì)（空氣）傳到障礙物表面，被障礙物反射后再通過(guò)介質(zhì)（空氣）傳回到接收頭，計(jì)算出超聲波脈沖從發(fā)射到接收往返的時(shí)間，根據(jù)介質(zhì)中的聲速，就可以得到從探頭到障礙物表面的距離。超聲波雷達(dá)典型結(jié)構(gòu)如圖2-3、圖2-4所示。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-3超聲波雷達(dá)典型結(jié)構(gòu)

圖2-4超聲波雷達(dá)結(jié)構(gòu)圖

三、超聲波雷達(dá)測(cè)距原理

1.超聲波雷達(dá)定義

超聲波雷達(dá)是一款極其常見(jiàn)的傳感器。如果覺(jué)得超聲波雷達(dá)有些陌生，那么它還有一個(gè)更通俗的名字——倒車(chē)?yán)走_(dá)。它是汽車(chē)駐車(chē)或者倒車(chē)時(shí)的安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示器告知駕駛員周?chē)系K物的情況，消除了駕駛員駐車(chē)、倒車(chē)和起動(dòng)車(chē)輛時(shí)前后左右探視所引起的不便，并幫助駕駛員解決了視野盲區(qū)和視線模糊的問(wèn)題（圖2-5所示為停車(chē)輔助，圖2-6所示為博視寶數(shù)碼倒車(chē)?yán)走_(dá)）。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-5停車(chē)輔助

圖2-6博視寶數(shù)碼倒車(chē)?yán)走_(dá)

2.工作原理

超聲波雷達(dá)的工作原理是通過(guò)超聲波發(fā)射裝置向外發(fā)出超聲波，通過(guò)接收器接收到發(fā)送過(guò)來(lái)超聲波時(shí)的時(shí)間差來(lái)測(cè)算距離，如圖2-7所示。目前，常用探頭的工作頻率有40kHz、48kHz和58kHz三種。一般來(lái)說(shuō)，頻率越高，靈敏度越高，但水平與垂直方向的探測(cè)角度就越小，故一般采用40kHz工作頻率的探頭。超聲波雷達(dá)防水、防塵，即使有少量的泥沙遮擋也不影響，探測(cè)范圍在0.1～3m之間，且精度較高，因此非常適用于停車(chē)。

工作時(shí)，超聲波發(fā)射器不斷發(fā)射出一系列連續(xù)脈沖，給測(cè)量邏輯電路提供一個(gè)短脈沖。由信號(hào)處理裝置對(duì)接收的信號(hào)依據(jù)時(shí)間差進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出車(chē)與障礙物之間的距離。超聲波測(cè)距原理簡(jiǎn)單，成本低，制作方便，但其傳輸速度受天氣影響較大；另外，超聲波能量與距離的平方成正比衰減，因此，距離越遠(yuǎn)，靈敏度越低，從而使超聲波測(cè)距方式只適用于較短距離。目前，國(guó)內(nèi)外一般的超聲波測(cè)距儀，其理想的測(cè)量距離為4～5m，因此大多用于汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)等近距離測(cè)距中。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-7倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)原理

如圖2-8所示，該倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)采用單片機(jī)控制，利用超聲波實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)距，并考慮測(cè)量環(huán)境溫度對(duì)超聲波波速的影響，而且通過(guò)溫度補(bǔ)償法對(duì)速度進(jìn)行校正。使用由集成數(shù)字傳感器DS18B20構(gòu)成的溫度測(cè)量電路，可直接讀取溫度值，再根據(jù)溫度補(bǔ)償?shù)贸龀暡ㄔ谀骋粶囟认碌牟ㄋ伲蓡纹瑱C(jī)計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)獲得傳播時(shí)間，根據(jù)超聲波測(cè)距原理測(cè)得并顯示距離，再根據(jù)顯示的距離控制蜂鳴器的發(fā)聲頻率。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-8整體設(shè)計(jì)框圖

如圖2-9所示，超聲波雷達(dá)在空氣中工作，設(shè)探頭到障礙物表面的距離為L(zhǎng)，超聲波在空氣中的傳播速度為v（約為340m/s），超聲波從發(fā)出到接收所需的傳播時(shí)間為t，當(dāng)發(fā)射頭和接收頭之間的距離遠(yuǎn)小于探頭到障礙物之間的距離時(shí)，則超聲波雷達(dá)至障礙物表面之間的距離L=vt/2。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-9超聲波雷達(dá)測(cè)距原理

四、超聲波雷達(dá)的主要參數(shù)

1.測(cè)量范圍

超聲波雷達(dá)的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越小，檢測(cè)距離越大。

2.測(cè)量精度

被測(cè)物體體積過(guò)小、表面形狀凹凸不平、物體材料吸收聲波等情況都會(huì)降低超聲雷達(dá)測(cè)量精度。

3.波束角

以超聲波雷達(dá)中軸線的延長(zhǎng)線為軸線，到一側(cè)能量強(qiáng)度減小一半處的角度稱(chēng)為波束角。波束角越小，超聲波雷達(dá)指向性越好。

4.工作頻率

一般選擇40kHz工作頻率，這樣傳感器方向性靈敏，且避開(kāi)了噪聲，提高了信噪比。

5.抗干擾性能

環(huán)境中的噪聲會(huì)干擾超聲波雷達(dá)接收物體反射回來(lái)的超聲波，超聲波雷達(dá)應(yīng)具有一定的抗干擾性能。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定

五、超聲波雷達(dá)安裝標(biāo)定

（一）超聲波雷達(dá)的安裝

超聲波雷達(dá)安裝在汽車(chē)前、后保險(xiǎn)杠上，一般前部安裝4個(gè)超聲波雷達(dá)，后部安裝4～6個(gè)超聲波雷達(dá)。UPA和APA的探測(cè)范圍和探測(cè)區(qū)域如圖2-10所示，圖中的汽車(chē)配備了前后方向各4個(gè)UPA，左右兩側(cè)各2個(gè)APA。APA的探測(cè)距離優(yōu)勢(shì)讓它不僅能夠檢測(cè)左右側(cè)的障礙物，而且還能根據(jù)超聲波雷達(dá)返回的數(shù)據(jù)判斷停車(chē)位是否存在，因此，可用于自動(dòng)停車(chē)時(shí)的停車(chē)位檢測(cè)。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-10超聲波傳感器應(yīng)用

（二）超聲波雷達(dá)的安裝調(diào)試

超聲波雷達(dá)的具體安裝步驟如下。

1.接通超聲波考核系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱電源

（1）通過(guò)連接考核系統(tǒng)配套的12V直流電源適配器對(duì)考核系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行供電，如圖2-11所示為超聲波考核系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-11超聲波考核系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱

（2）連接好電源適配器上的交流220V延長(zhǎng)線（圖2-12右側(cè)的電源延長(zhǎng)線）。電源適配器如圖2-12所示（不同時(shí)期可能會(huì)有不同的適配器）。

（3）將電源適配器一端通過(guò)220V電源線插到交流插座上，另外一端的圓形端子插接到考核系統(tǒng)主機(jī)右側(cè)的12V圓形黑色電源插孔，如圖2-13所示。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-12電源適配器

圖2-1312V電源接口

2.連接總線通信工具并進(jìn)行設(shè)置

連接總線通信工具（PFAutoCANTest），并打開(kāi)計(jì)算機(jī)配套軟件進(jìn)行相應(yīng)連接設(shè)置。

（1）將PFAutoCANTest總線工具和配套的線纜進(jìn)行連接，注意DB9插頭的插入方向，連接好后，如圖2-14所示。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-14已經(jīng)連接好DB9接口的PFAutoCANTest總線工具

（2）將PFAutoCANTest總線工具的CAN總線延長(zhǎng)線接入考核系統(tǒng)主機(jī)上側(cè)面板的右下方CAN接口（航空插座；注意接口方向，方向不正確將不能接入；接入時(shí)插頭的凹槽對(duì)應(yīng)于插座的凸起），連接情況如圖2-15所示。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-15已經(jīng)與PFAutoCANTest總線工具連接好的考核系統(tǒng)CAN接口

（3）將USB延長(zhǎng)線與計(jì)算機(jī)USB接口進(jìn)行連接，如果計(jì)算機(jī)端USB驅(qū)動(dòng)安裝正確，則PFAutoCANTest總線工具上“SYS”指示燈將會(huì)由紅色變成綠色；若USB驅(qū)動(dòng)安裝不正確，則一直顯示紅色。連接成功后的指示燈如圖2-16所示。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-16總線工具指示燈

（4）雙擊“PFAutoCANTest”軟件圖標(biāo)如圖2-17所示，打開(kāi)“PFAutoCANTest”軟件（該軟件為綠色免安裝軟件，可以直接打開(kāi)），打開(kāi)軟件后的界面如圖2-18所示。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-17軟件圖標(biāo)

圖2-18軟件界面

（5）點(diǎn)擊軟件最上面的“打開(kāi)設(shè)備”菜單，并選擇“PFAutoCAN-2”→“Dev0”，如圖2-19所示。

（6）點(diǎn)擊“Dev0”后，軟件界面如圖2-20所示。

備注：部分顯示器因分辨率、操作系統(tǒng)原因，軟件界面下方的“控制面板”窗口可能會(huì)出現(xiàn)顯示不全的現(xiàn)象，此時(shí)可以拖動(dòng)該窗口上方與數(shù)據(jù)窗口的邊界，進(jìn)行窗口大小調(diào)整。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-19PFAutoCANTest總線工具選擇

圖2-20選擇“硬件”后的界面

（7）在圖2-20所示的軟件界面中，“PFAutoCAN-2Dev0-0”是PFAutoCANTest總線工具的高速CAN總線通道“數(shù)據(jù)窗口”，CAN總線物理層為高速總線物理層（通信波特率為500k）；“PFAutoCAN-2Dev0-1”是PFAutoCANTest總線工具的低速CAN總線通道“數(shù)據(jù)窗口”，CAN總線物理層為低速總線物理層（通信波特率為100k）。

（8）在點(diǎn)擊“波特率”設(shè)置選項(xiàng)（圖2-21箭頭2所示），設(shè)置波特率（圖2-21箭頭2所示），然后點(diǎn)擊“打開(kāi)”按鍵（圖2-21箭頭3所示），如果此時(shí)考核系統(tǒng)主機(jī)處于上電且正常狀態(tài)，并且PFAutoCANTest總線工具的USB驅(qū)動(dòng)正常，則可能出現(xiàn)圖2-21所示帶有CAN總線通信數(shù)據(jù)的界面。

備注：部分顯示器因分辨率、操作系統(tǒng)原因，軟件界面上方的“數(shù)據(jù)窗口”內(nèi)的數(shù)據(jù)可能會(huì)出現(xiàn)顯示不全的現(xiàn)象，此時(shí)可以拖動(dòng)該窗口上方各個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)容之間的邊界，進(jìn)行窗口大小調(diào)整。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-21CAN總線通信數(shù)據(jù)界面

（9）點(diǎn)擊軟件界面上方的“合并相同ID”按鍵（圖2-22箭頭所示），將出現(xiàn)圖2-22所示顯示內(nèi)容，此時(shí)軟件將會(huì)把相同的ID顯示在同一個(gè)位置。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-22合并相同ID后的數(shù)據(jù)窗口

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