江苏大学物联网工程概论期中报告.doc

物联网工程概论期中报告 车联网实例及体系结构 Internet Of Vehicle And Architecture 学院：计算机科学与通信工程学院 班级：软件1301班 姓名：赵红娜 学号：3130608003 2016-5-25摘要:车联网是物联网在汽车领域的一个细分应用，是移动互联网、物联网向业务实质和纵深发展的必经之路，是未来信息通信、环保、节能、安全等发展的融合性技术。车联网是指车与车、车与路、车与人、车与传感设备等交互，实现车辆与公众网络通信的动态移动通信系统。它可以通过车与车、车与人、车与路互联互通实现信息共享，收集车辆、道路和环境的信息，并在信息网络平台上对多源采集的信息进行加工、计算、共享和安全发布，根据不同的功能需求对车辆进行有效的引导与监管，以及提供专业的多媒体与移动互联网应用服务。Abstract: Internet of Vehicle is a subdivision of networking applications in the automobile field, is the mobile Internet business development, to the essence and the only way which must be passed in the Internet of things, is the future of information communication, environmental protection, energy saving, safety and other fusion development. Car networking refers to cars and trucks, cars and roads, cars and people, vehicles and the sensing device and other interactive, dynamic mobile communication system network communication vehicle and the public. It can be achieved by cars and trucks, cars and people, vehicles and roads to achieve interoperability information sharing, collecting vehicle, road and environment, information processing, and acquisition of multi-source information network platform in information sharing and computing. Safety release, guidance and effective supervision of the vehicle according to the different functional requirements, and provide professional multimedia and mobile Internet application services. 关键字：RFID射频识别技术、车联网、感知层、网络层、应用层、传感技术、无线传输技术、云计算技术、定位技术。Keywords:RFID radio frequency identification technology, vehicle networking, perception layer, network layer, wireless transmission technology, application layer, sensing technology, cloud computing technology, positioning technology. 目录1 车联网的基本概念42 车联网的基本原理43 车联网的体系结构53.1 车联网感知层53.2 车联网网络层53.3 车联网应用层54 车联网技术需求64.1 RFID射频识别技术64.2 传感技术64.3 无线传输技术74.5 定位技术75 车联网的应用75.1 公交车领域：智能调度75.2 个人乘用车领域：动态导航85.3 货运车领域：危化品车辆远程监控86 车联网应用案例86.1 瑞士Rinspeed将发布无人驾驶概念车86.2 沃尔沃：汽车实现与可穿戴设备互联，实现路人的安全性96.3 奔驰与Nest合作 又一项“物联网”配置诞生107 参考文献101 车联网的基本概念 根据中国物联网校企联盟的定义，车联网是由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网络。通过GPS、RFID、传感器、摄像头图像处理等装置，车辆可以完成自身环境和状态信息的采集；通过互联网技术，所有的车辆可以将自身的各种信息传输汇聚到中央处理器；通过计算机技术，这些大量车辆的信息可以被分析和处理，从而计算出不通车辆的最佳路线、及时汇报路况和安排信号灯周期。 车联网（IOV：Internet of Vehicle）是物联网在汽车领域的一个细分应用，是移动互联网、物联网向业务实质和纵深发展的必经之路，是未来信息通信、环保、节能、安全等发展的融合性技术。车联网是指车与车、车与路、车与人、车与传感设备等交互，实现车辆与公众网络通信的动态移动通信系统。它可以通过车与车、车与人、车与路互联互通实现信息共享，收集车辆、道路和环境的信息，并在信息网络平台上对多源采集的信息进行加工、计算、共享和安全发布，根据不同的功能需求对车辆进行有效的引导与监管，以及提供专业的多媒体与移动互联网应用服务。2 车联网的基本原理 车联网作为物联网的衍生品，不同的人从不同的角度给它赋予了不同的涵义。从信息感知技术考虑，在中国射频识别技术与应用发展蓝皮书中有如下定义：车联网指装载在车辆上的电子标签通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静态、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务；从智能交通技术考虑，车联网是将先进的数据通讯传输技术、感知技术、电子控制技术及数据处理技术等有效的集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统；从车辆组网和通信角度考虑，车联网是无线通信技术和自动控制产业高度发展融合后的新兴概念，主要由安装有无线接口的移动车辆组成，车辆可以接入同构或异构的网络，车联网不仅能满足车与车的通信，也能实现车辆与固定路边设施间的通信。 虽然上述定义各不相同，但从中看出共同点：首先，车联网利用先进的信息技术，包括传感器技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，将车辆、道路、行人和路边设施集成一个有机的整体，以提供车辆安全、交通控制、信息服务和Internet接入等应用，最终提高交通效率、降低交通事故、提升道路的通行能力。车联网中的要素可描述成3个集合的并集，即被服务终端、基础设施以及交通管理和控制实体。其中被服务终端包括汽车、飞机、列车以及路上行人等需要通过车联网得到各项服务的实体；基础设施包括热点接入点、基站、卫星、交通设施等可为被服务终端提供通信、接入或服务的实体；交通管理和控制实体包括交通控制中心、货运客运控制系统等全局或区域交通控制实体。这3种实体通过各种通信方式的融合最终连接到Internet上，以实现多元信息的融合，各种交通信息、服务信息及多媒体信息可以在各个实体间无阻碍地交互。在此基础上，车联网的各种实体通过互相协同，为被服务终端提供各种服务，如智能导航，辅助驾驶、安全告警和碰撞避免，用户高速接入、语音/视频服务、道路及车辆监控、交通拥塞控制等。3 车联网的体系结构 作为物联网的一个重要分支，车联网遵循物联网的体系结构，同样也分为感知层、传送层、应用层3层。3.1 车联网感知层 承担车辆自身与道路交通信息的全面感知和采集，是车联网的神经末梢也是车联网“一枝独秀”于物联网的最显著部分。通过传感器、RFID、车辆定位等技术，实时感知车况及控制系统、道路环境、车辆与车辆、车辆与人、车辆与道路基础设施、车辆当前位置等信息，为车联网应用提供全面原始的终端信息服务。3.2 车联网网络层通过制定专用的能够协同异构网络通信需要的网络架构和协议模型，整合感知层的数据；通过向应用层屏蔽通信网络的类型，为应用程序提供透明的信息传输服务；通过对云计算、虚拟化等技术的综合应用，充分利用现有网络资源，为上层应用提供强大的应用支撑。3.3 车联网应用层车联网的各项应用必须在现有网络体系和协议的基础上，兼容未来可能的网络拓展功能。应用需求是推动车联网技术发展的源动力，车联网在实现智能交通管理、车辆安全控制、交通事件预警等高端功能的同时，还应为车联网用户提供车辆信息查询、信息订阅、事件告知等各类服务功能。 图 14 车联网技术需求 车联网成为继互联网、物联网之后，未来智慧城市的又一个标志，是汽车未来的发展方向，它在保障车辆安全行驶、规避道路阻塞等方面的广泛需求，促进其进一步发展。车联网的发展和构建一个完善实用的车联网系统，需要很多技术支持，下面依次介绍一些关键技术。4.1 RFID射频识别技术车联网中主要使用RFID技术，并且结合了传统的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构建一个由大量联网的RFID终端组成的物联网，它比传统的互联网更为庞大。因此RFID技术是实现车联网的基础技术，是必不可少的。我国虽然初步掌握了RFID的相关技术，但仍然缺乏关键核心技术，特别是在超高频RFID方面。4.2 传感技术在车联网中广泛使用了传感技术，比如采集车辆、道路等交通基础设施的运行参数等都是利用的传感技术。传感技术是信息获取的最重要、最基本的技术，是实现车联网数据采集的关键技术。4.3 无线传输技术 目前我国的无线传输技术已经从 2G 迈向了 3G，有了更快的传输速度，在车联网中，无线传输技术主要负责将传感器采集得到的数据传送到服务器或其它终端，以及接收控制指令完成物体远程控制等。只有通过无线传输技术，才能更加充分地实现信息的交换和共享。 4.4 云计算技术 车联网是一个十分庞大的网络，其中的数据量自然也是非常庞大的。而云计算技术在处理、分析和计算海量数据方面是很有优势的。因此，车联网系统通常也会通过网络以按需、易扩展的方式获得云计算所提供的服务。 4.5 定位技术 为了实时监控等功能的实现，需要对车辆进行定位，现阶段主要通过 GSP技术、无线定位技术等提高车联网中物体的位置精度。定位精度提高后，可以更加准确的获取车辆行驶位置，提高实时路况精准度、交通事件定位精确度等，从而使车联网系统更加实时和精确的服务。5 车联网的应用5.1 公交车领域：智能调度 2010年11月12日至27日广州亚运会期间，80多台安装着G-BOS设备的苏州金龙智慧客车投入服务。 2011年12月18日，杭州鸿泉数字设备有限公司与陕汽联合研发的天行健车联网服务系统正式发布。 长安汽车制定实施了重点发展基于智能交通的汽车主动完全技术的战略规划，并于2010年与清华大学开展了基于机器视觉的车道偏离和前方障碍物预警系统的研究，目前已经完成样车开发。该样车具备车道偏离报警、自适应巡航、前撞预警功能。在今年的上海国车展上，长安汽车即将展示的主动安全技术中，清华大学负责了控制系统的开发。宇通客车新一代车联网产品安节通的车载终端和系统平台相继进入交通部合规目录。5.2 个人乘用车领域：动态导航 OnStar是通用汽车公司的全资子公司，是世界上领先的车载安全、保障和通讯服务的供应商。自1995年诞生至今，OnStar系统的技术不断完善和更新，并成为600多万汽车用户的信赖之选 。通用OnStar 以全球卫星定位系统和无线通信技术为基础，为客户提供行车安全、车辆安全及远程通信方面的服务，具体如碰撞自动求助、紧急救援协助、车况检测报告、爱心援助路人、被盗车辆定位、远程车门应急开启、车停位置提示、全音控免提电话、兴趣点向导、全程音控领航等功能。5.3 货运车领域：危化品车辆远程监控基于北斗及GPS高精度定位技术和地理信息系统（GIS），集成远程监控技术、车辆诊断技术、无线通信技术（GPRS、WIFI）、传感器技术，数据库技术、危险品运输事故模型技术，建设一套危险化学品运输智能监控平台, 探讨CPS在车联网领域的创新性解决方案。6 车联网应用案例6.1 瑞士Rinspeed将发布无人驾驶概念车 2015年2月，瑞士Rinspeed公司宣称，将在日内瓦车展上展示Budii自动驾驶概念车。据悉，新车已经配备了一个新的线控转向系统和转向轮，在不使用时可以折叠起来。此外，中控台将是它的一大亮点，它可以实现正副驾驶位都能够操控方向盘，如果切换到自动驾驶模式，那么方向盘将位于两者正中间，相当有未来感。新车还配备一款可伸缩的激光扫描仪，将和可调控上升的三维相机组合，帮助机车扫描地面路况，从而使汽车自动调整行驶高度和相应悬挂。外观上，新车将借鉴宝马i3电动车设计造型，新车前进气格栅将融入符合自己风格的特征设计。外部搭有新的空气悬架系统，具有高度调整范围在100mm左右。此外新车将宝马i3的翻盖门已经被改造成电动开闭系统控制，在刹车灯，尾灯和指标等方面都有所改动。值得一提的是，新车配备了电加热系统，可以协助预热电池组。该系统将由是由一个智能手机或smartwatch控制。 图 2 图 36.2 沃尔沃：汽车实现与可穿戴设备互联，实现路人的安全性2014年12月19日，沃尔沃表示，与瑞典运动安全设备领导者POC公司将共同在2015年1月6日的CES展会上，展示其架设在汽车驾驶员与自行车骑行者之间的创新互联安全技术概念，这是全球首个汽车与可穿戴设备的安全互联解决方案。l 构造 由一辆配备联网功能的汽车和一个具有数字反馈功能的自行车安全头盔产品原型组成，该技术结合了可穿戴传感器、一个手机APP、以及沃尔沃云服务，从而在汽车驾驶员和自行车骑行者之间建立双向通讯，位置就能够准确地通过沃尔沃的云服务器传达给汽车驾驶员，反之亦然。l 原理 该系统实时准确地察觉汽车和自行车相互间的位置和距离，当预测即将发生碰撞时，会对双方发出警报。沃尔沃汽车将警报显示在挡风玻璃上，告知附近骑行者的位置，即使骑行者出现在汽车的盲点位置，例如，在弯道、在其他汽车后方以及视线不佳的夜晚。同样，通过沃尔沃安全云互联，骑行者头盔上也会显示警报灯告知危险， 从而使双方都采取必要的避让措施，避免潜在的碰撞事故发生。 图 4 图 5 6.3 奔驰与Nest合作 又一项“物联网”配置诞生 2014年7月，奔驰与Nest公司合作，车内系统可以与家用智能恒温器实现连接，根据车速、路况预估到家时间，恒温器可提前进行加热或制冷。这项系统的逻辑设置非常严密，不会允许司机在交通堵塞情况下，远程开启家中恒温器。车上加装了Drive Kit Plus选装包的用户使用iPhone上的Mercedes Digital DriveStyle应用就可使用这项功能，除此以外，该应用还可控制其他连接应用，包括社交媒体、音乐、导航。图 67 参考文献1王保云.物联网技术研究综述J.电子测量与仪器学报,2009,23(12):1-7.2胡清,詹宜巨,黄小虎.基于RFID企业物联网及中间件技术研究J.微计算机信息,2009,25(7-2):158-160.3王建强, 吴辰文, 李晓军. 车联网架构与关键技术研究J. 微计算机信息, 2011, 27(4):156-158.4诸彤宇, 王家川, 陈智宏. 车联网技术初探J. 公路交通科技:应用技术版, 2011(5):-.5程刚, 郭达. 车联网现状与发展研究J. 移动通信, 2011, 35(17):23-26.6张家同, 王志强, 曹绪龙. 国内外车联网的发展J. 数字通信世界, 2012(2):26-29.7杨放春, 王尚广, 李静林,等. 车联网综述(英文)J. 中国通信, 2014(10).8沈建华. 基于物联网的车联网技术C/ 中国通信学会2011年光缆电缆学术年会. 2011.