車(chē)聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及研究進(jìn)展

申晉波 李昭 陳海濤

摘要：汽車(chē)已成為人們?nèi)粘Ｉ?、出行中重要的交通工具，其在生活中的普及率也越?lái)越高。但是隨之而來(lái)的嚴(yán)重交通堵塞問(wèn)題，為人們帶來(lái)極大的困擾，所以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能交通技術(shù)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。車(chē)聯(lián)網(wǎng)是新一代智能交通系統(tǒng)中的新應(yīng)用，具有很大的發(fā)展空間，基于此，本文將圍繞車(chē)聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)以及今后的發(fā)展進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：車(chē)聯(lián)網(wǎng);技術(shù);發(fā)展;智能交通

引言：

當(dāng)前，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向?yàn)榈吞蓟?、信息化和智能化，而智能化的?shí)現(xiàn)必須建立在信息化的基礎(chǔ)之上，所以車(chē)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展至關(guān)重要。車(chē)聯(lián)網(wǎng)指的是車(chē)、路、人三者之間的交互關(guān)系，其不僅使汽車(chē)本身具備與外界的交互能力，實(shí)現(xiàn)車(chē)、路、人之間的“互聯(lián)”，提高車(chē)輛的運(yùn)行效率，而且優(yōu)化了整個(gè)交通體系，為智能交通的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1車(chē)聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程中的關(guān)鍵技術(shù)

1.1信息傳感技術(shù)

車(chē)聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)需要大量的信息來(lái)源。目前，較智能的采集信息的方法叫浮動(dòng)車(chē)信息采集，此方法可以把汽車(chē)作為移動(dòng)傳感器來(lái)采集交通數(shù)據(jù)，這里面包含兩種關(guān)鍵技術(shù)，一是通過(guò)遍布于車(chē)身的各種傳感器，包括速度、加速度、陀螺、GPS、胎壓以及跟汽車(chē)安全和性能相關(guān)的其他傳感器等采集數(shù)據(jù)，運(yùn)用先進(jìn)的多傳感器集成和數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將采集到的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成實(shí)用的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸;二是車(chē)身網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，現(xiàn)在的汽車(chē)電子化集成程度非常高，如何在不影響車(chē)輛性能的基礎(chǔ)上高效管理整車(chē)數(shù)據(jù)，已經(jīng)被列為車(chē)聯(lián)網(wǎng)的一大難題。

1.2無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)包括VANET、WLAN、LTE、蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等，這些長(zhǎng)距離或短距離通信技術(shù)，能為車(chē)主提供即時(shí)的互聯(lián)網(wǎng)接入，保證汽車(chē)各個(gè)系統(tǒng)的安全。比如：DSRC專(zhuān)用短程通信技術(shù)和蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)用戶(hù)的需求，向用戶(hù)提供動(dòng)、靜態(tài)交通信息，還可以提供娛樂(lè)信息和商業(yè)信息，如尋找好評(píng)多的餐館、最近的加油站等。再比如：依靠車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)（VANET）可以為車(chē)主提供重要的安全信息，包括紅綠燈預(yù)警、限速等【1】。而且利用VANET，相鄰車(chē)輛之間的距離、當(dāng)前車(chē)速等都可以在車(chē)輛之間進(jìn)行信息傳輸，且能實(shí)時(shí)更新信息，保證各個(gè)車(chē)主能提前預(yù)見(jiàn)危險(xiǎn)狀況，避免事故的發(fā)生。

1.3語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)

據(jù)調(diào)查，很多司機(jī)在駕駛過(guò)程中都會(huì)手動(dòng)操作車(chē)載終端，這種做法極其不安全，而語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的出現(xiàn)避免了危險(xiǎn)事故的發(fā)生。車(chē)主的需求只需要口頭表達(dá)出來(lái)，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)就可以識(shí)別車(chē)主的語(yǔ)言，獲得相應(yīng)的服務(wù)，為駕駛員帶來(lái)了最安全、便捷的駕駛體驗(yàn)。成熟的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)要求處理系統(tǒng)擁有豐富的語(yǔ)音庫(kù)和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，但是車(chē)載終端的存儲(chǔ)能力和運(yùn)算能力十分有限，而基于云計(jì)算技術(shù)的“云識(shí)別”技術(shù)可以讓語(yǔ)音識(shí)別更加高效，值得深入研究。

1.4信息安全與隱私保護(hù)

因?yàn)槠?chē)與網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)系，所以車(chē)主的很多信息都會(huì)被網(wǎng)絡(luò)讀取，這就引發(fā)了信息的安全問(wèn)題。每輛車(chē)的車(chē)輛信息以及車(chē)主信息都將隨時(shí)隨地的上傳到網(wǎng)絡(luò)中，并暴露在公共場(chǎng)所，很容易被竊取、干擾甚至修改，直接影響車(chē)聯(lián)網(wǎng)體系的安全性。另外，還有一些不法分子販賣(mài)車(chē)主的信息，從而對(duì)車(chē)主進(jìn)行騷擾、敲詐，社會(huì)危害極其嚴(yán)重。所以，車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)依據(jù)自身的體系結(jié)構(gòu)并結(jié)合不同的保護(hù)對(duì)象建立了分層的安全防護(hù)體系，整個(gè)體系依據(jù)我國(guó)法律、法規(guī)及政策，分別設(shè)計(jì)了各個(gè)層次的安全防護(hù)措施，然后在此基礎(chǔ)上建立統(tǒng)一的安全管理平臺(tái)，提高網(wǎng)絡(luò)可管理性、安全水平和可控性，使各種安全產(chǎn)品相互支撐、協(xié)同工作，最大限度地保證了車(chē)主信息的安全【2】。

1.5移動(dòng)計(jì)算技術(shù)

高速行駛的汽車(chē)上通常都安裝了車(chē)聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)車(chē)載計(jì)算平臺(tái)，為了讓駕駛員安全駕駛，就需要研究移動(dòng)計(jì)算環(huán)境下數(shù)據(jù)挖掘與信息融合，使車(chē)載感知設(shè)備、各種路口信號(hào)設(shè)備可以無(wú)縫接入車(chē)車(chē)、車(chē)路、車(chē)到數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，通過(guò)車(chē)內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)建立實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)車(chē)外數(shù)據(jù)的傳輸和共享，通過(guò)對(duì)路口、路段汽車(chē)數(shù)量、車(chē)度等數(shù)據(jù)的分析，可對(duì)路口信號(hào)進(jìn)行智能控制、調(diào)整【3】。

2車(chē)聯(lián)網(wǎng)的研究進(jìn)展

車(chē)聯(lián)網(wǎng)是我國(guó)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，很多專(zhuān)業(yè)人士對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了很多研究，下文對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)目前的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)。

2.1汽車(chē)電子節(jié)氣門(mén)的控制性能研究

為提高車(chē)車(chē)通信過(guò)程中汽車(chē)電子節(jié)氣門(mén)的控制性能，鄭太雄等學(xué)者提出了基于Luenberger觀(guān)測(cè)器的電子節(jié)氣門(mén)全局快速滑模控制?；陔娮庸?jié)氣門(mén)的非線(xiàn)性模型，設(shè)計(jì)了Luenberger滑模觀(guān)測(cè)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變化的在線(xiàn)估計(jì);其次，以節(jié)氣門(mén)開(kāi)度誤差為輸入，通過(guò)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論設(shè)計(jì)了全局快速滑?？刂破髋c外部擾動(dòng)自適應(yīng)律，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性。最后，鄭太雄等學(xué)者對(duì)提出的控制方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并將其與現(xiàn)有方法進(jìn)行了對(duì)比，仿真結(jié)果證明了所提出控制方法的有效性。

2.2校車(chē)全程跟蹤監(jiān)控技術(shù)研究

為了避免交通事故的發(fā)生，李小偉等人研究了校車(chē)全程跟蹤監(jiān)控，在校車(chē)安全監(jiān)控系統(tǒng)中采用車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)校車(chē)間的互聯(lián)互通。通過(guò)在傳統(tǒng)GPS車(chē)載終端基礎(chǔ)上加裝車(chē)聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)，使車(chē)與車(chē)之間能通過(guò)無(wú)線(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)連接到校車(chē)安全云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，并在平臺(tái)內(nèi)部加強(qiáng)信息安全技術(shù)的應(yīng)用。此技術(shù)實(shí)現(xiàn)了校車(chē)人員狀態(tài)監(jiān)控、車(chē)輛行駛記錄定位監(jiān)測(cè)以及信息交互等功能，大大降低了車(chē)輛事故的發(fā)生幾率，而且降低了車(chē)輛油耗。

另外，2014年，360公司利用特斯拉汽車(chē)應(yīng)用程序的流程設(shè)計(jì)漏洞，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程解鎖、開(kāi)關(guān)車(chē)燈等一系列操作。2016年，騰訊科恩實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)特斯拉的遠(yuǎn)程入侵，他們將特斯拉的主屏幕更換成科恩實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)志，且車(chē)主無(wú)法進(jìn)行操作【4】。隨后，又實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程解鎖汽車(chē)，行進(jìn)中控制車(chē)輛部分功能，例如剎車(chē)、后視鏡、后備箱等。上述一系列研究都推動(dòng)了車(chē)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，為今后的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，車(chē)聯(lián)網(wǎng)是新一代智能交通系統(tǒng)的發(fā)展方向，是當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)研究，雖然我國(guó)在車(chē)聯(lián)網(wǎng)的研究還處于起步階段，各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有很完善，但是隨著電子信息技術(shù)、傳感技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)等的發(fā)展，車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一定會(huì)更加完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳濤，MattiKUTILA，鄭銀香，鄧偉，王江舟.中歐車(chē)聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合試驗(yàn)關(guān)鍵場(chǎng)景及技術(shù)[J/OL].中興通訊技術(shù)：1-9.

[2]羅薇，汪夢(mèng)珍，許玲.車(chē)聯(lián)網(wǎng)高層協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)[J/OL].中興通訊技術(shù)：1-7.

[3]繆立新，王發(fā)平.V2X車(chē)聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用綜述[J].汽車(chē)工程學(xué)報(bào)，2020，10（01）：1-12.

[4]張海霞，李腆腆，李東陽(yáng)，劉文杰.基于車(chē)輛行為分析的智能車(chē)聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2020，42（01）：36-49.

作者簡(jiǎn)介：

申晉波（1986.3-），身份證號(hào)410521198603238010 男 漢 河南省安陽(yáng)市 本科;職稱(chēng)：助理工程師，研究方向：汽車(chē)電子。

李昭（1991.4-），身份證號(hào)410502199104192535 男 漢 河南省安陽(yáng)市 本科;職稱(chēng)：助理工程師，研究方向：汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)。

陳海濤（1987.12-），身份證號(hào)410621198712240510 男 漢 河南省?？h 本科;職稱(chēng)：助理工程師，研究方向：汽車(chē)電子。