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中国车联网产业技术白皮书1. 背景我国车联网的概念提出、技术发展和产业兴起，是国家政策推动、相关技术突破和行业市场培育等因素共同作用的效果。因此，有必要首先介绍车联网产业技术在我国起步和发展的政策背景、技术背景和产业背景。1.1 政策背景2010年全国“两会”上，国务院总理温家宝在作政府工作报告时，首次提到了物联网。作为全球下一个万亿元级规模的战略性新兴产业之一，物联网的发展已经渐渐从概念层面进入实施阶段。因汽车行业规模效应和产业带动作用，车联网将成为物联网应用示范的首选，也必然迎来全球相关产业更多的关注与支持。物联网已被列入我国“十二五”规划，车联网是物联网最有发展前景的应用领域。开展车联网建设将有助于推动交通运输从传统产业向现代服务业的快速转型。“十二五”期间，国家相关部门将对物联网采取一系列鼓励措施。科技部“十二五”国家科技计划交通领域2012年预备项目征集指南中明确支持汽车共性技术中的车联网技术。工信部将从产业规划、技术标准等多方面着手，加大对车载信息服务的支持力度，以推进车联网产业的全面铺开。工信部主导的物联网产业“十二五”规划草案中明确将智能交通、智能物流作为物联网产业优先发展方向。2009年，交通运输部要求各级地方交通主管部门全面开展重点营运车辆gps联网联控建设工作。2010年，交通运输部、公安部、安监总局联合发文，进一步明确了推进车辆运行动态监管工作的要求。2011年，在各地春运安全专项检查的基础上，交通运输部启用全国定点营运车辆gps联网联控系统。通过加强对营运车辆的动态管理，有效提高对重点营运车辆，特别是高速公路车辆的动态监管力度和应急处置能力。2011年4月，交通运输部、公安部、国家安监总局、工信部联合下发关于加强道路运输车辆动态监管工作的通知，要求所有“两客一危”车辆均要接入联网联控系统平台，要利用运输车辆卫星定位系统，加强道路运输安全管理，实时监控运输车辆驾驶人超速行驶、疲劳驾驶等违法行为。7月8日，交通运输部召开了道路旅客运输企业安全生产规范征求意见座谈会，强调了必须充分认识当前道路运输安全的严峻形势，高度重视联网联控等“车联网”技术在道路运输安全工作中的应用。鉴于车联网的政策己经相当明朗，各级政府及主管部门鼓励企业积极参与政府组织的道路运输安全化及物流信息化建设，打造智能交通，构建和谐社会。国家政策的引导为车联网企业的发展带来了机遇，车联网进入产业化发展快车道的时刻即将来临。1.2 技术背景在我国，车联网的概念提出和技术发展，是物联网、智能交通、车载信息服务、云计算和汽车电子等多种技术融合应用的结果。高效通信是车联网技术的基础。随着信息通信技术的发展，汽车将不再是孤立的单元，而是成为活动的网络节点。车载信息服务系统在车内可以构成独立的网络，同时它也是世界网络的一个节点。配置车载信息服务系统的汽车已经是一个移动的计算平台，因此汽车计算平台和信息通信网络的融合是未来发展的趋势，也符合汽车市场推广的需求。物联网概念的提出，使得汽车也必然成为物联网的感知节点，从而为实现更加丰富的车联网应用提供有力支持。车车（vehicle to vehicle, v2v）、车路（vehicle to roadside, v2r）、车与基础设施（vehicle to infrastructure, v2i）以及人车（vehicle to pedestrian,v2p）协作技术等与汽车电子技术的结合，为辅助驾驶提供了更多可能。感知信息汇聚到以云计算为基础的数据存储、处理和集成平台，可以支持交通智能管控更好开展，同时也可实现面向不同类型用户提供开放服务，促进服务管理和商业运营模式的创新。1.2.1 国外技术与应用现状在国外，各国政府主导车联网在智能交通管控方面的政策规划与技术研究；而开放服务应用层面的工作，则是各汽车企业的关注重点。1.2.1.1 国外智能交通现状在国外，车联网技术实际上并不是在物联网框架下产生的，而是智能交通系统在过去几十年中飞速发展的产物。智能交通在国外己经建立起初步的框架，并不乏成功的应用个案。美国美国的its研发始于1991年的综合地面交通效率法案（the intermodal surface transportation efficiency act, istea）。istea在19921997年间为its累计拨款达12亿美元。1998年通过的21世纪交通效率法案（transportation efficiency act for the 21st century,tea-21）提出2003年前拨款13亿美元用于its。2005年，美国国会又通过了一个新的交通公平法案（safe,accountable,flexible,efficient transportation equity act: a legacy for users, safetea-lu)，每年拨款1.1亿美元支持its 研究直至2009 年。2004年，美国交通部与多家汽车生产商合作完成了车辆安全通信项目(vehicle safety communication project）中的34种安全相关的和11种非安全相关的车联网应用项目的可行性研究，分析了这些项目在推进交通安全上的潜在效益，明确定义了通信技术规范，并且评估了项目实施的可行性。2005年4月，美国交通部智能交通系统合作项目办公室（its joint program office）出版了vii(vehicle infrastructure integration)architecture and functional requirements(version 1.1)，其中主要阐述了车联网的基本构架、元素、通信方式、技术标准等。2010年1月10日，美国交通部研究和创新技术管理局（research and innovation technology administration,rita）发布了its战略研究计划：20102014。这个五年计划致力于建立一个全国性的多模式地面交通系统，该系统的特征是以车辆、道路设施和手持设备之间互相连接的交通环境为特征，发挥无线通信技术的杠杆作用，使系统在交通安全、交通移动性和环境三方面的性能最大化。its战略研究计划的核心是intellidrive。在改善交通安全方面，intellidrive通过v2v和v2i数据传输支持司机提示、司机警告、车辆控制和道路设施控制，以减少或消除碰撞。在改善交通机动性方面，intellidrive提供了一个互联的数据丰富的出行环境，通过车载设备和道路设施内的设备搜集实时数据，然后无线传输至交通管理中心，使用一系列动态多模式机动性应用管理交通系统以达到最优性能。在环境方面，intellidrive产生和搜集与环境有关的实时交通数据并用于建立数据库，支持有利于环保的交通选择，以减少出行对环境的影响。日本日本its的研发工作始于1996 年启动的车辆信息通信系统（vehicle information and communications system,vics）。vics系统是一个精确至分钟的车载数字信息通信系统，通过车载车辆导航系统向司机提供交通信息，向司机建议最优的路线，以避开事故、拥堵、天气和道路危险点。该系统从1996 年4 月开始运行，2003 年起推广至全国。日本第二代its 系统smartway，概念始于2004 年，经过2007 年的有限推广，2010 年发展至初步全国性推广。smartway 提供三类服务： 信息和辅助驾驶； 互联网连接服务； 免现金支付服务，包括收费站、停车场、加油站、便利店等。smartway 在vics 上进行了重大创新，尤其是以声音形式和可视形式同时提供更具体的交通路况信息。也就是说，该系统能把道路上车辆位置信息和交通流信息结合起来，通过声音指令警告司机，如“前方弯道，堵塞，立即减速”。日本民众也能通过互联网访问一个全国性的集成道路交通信息更新系统，获得关于几乎每一条高速公路的实时交通和出行信息。日本也致力于提供地震、滑坡和海啸等自然灾害中的实时交通信息，自动发送这些灾害的信息到动态消息牌。日本使用统一的国家电子通行收费标准。在日本，大约4500 万辆车装有etc 车载设备。etc 除用于停车场和高速公路自动通行收费外，还用于可变通行定价作为治理市区交通拥堵的手段。日本积极在公交系统中应用its，已经开始实行一个全国性的公交车位置系统。2006 年3月，日本定义了公交信息数据交互的标准格式。日本许多城市已经实现了通过互联网和移动平台发布实时公交车状态的更新信息。欧洲欧洲的its 研究主要由欧盟委员会协调。欧洲的its 研究可分为四大类：协同机动性（cooperative mobility ）、信息机动性（info mobility）、经济机动性（eco mobility ）和安全机动性（safe mobility ）。协同机动性致力于全连接的车辆和道路设施，信息机动性致力于知晓全部交通，经济机动性致力于减少对环境的影响，安全机动性致力于零事故。协同机动性方面包括citylog、cvis、safespot 和sister 四个项目。citylog 项目的目标是通过一个自适应的集成管理车辆解决方案提高商品投递的效率。cvis项目主要包括寻求车辆和交通设施之间的持续透明的通信技术，开发潜在的车联网应用，并研究与车联网相关的用户接受程度、数据隐私与安全、危险与可靠度、政策需要、成本效益以及实施计划等问题。cvis 技术和应用在七个欧洲国家进行现场测试：法国、德国、意大利、荷兰、比利时、瑞典和英国。saffspot 项目主要是研究车联网中的协同技术，设计一个“安全助手”增加司机的可用信息量，具体应用包括事故警示、交叉口事故防范、换车道行为、安全超车、对撞警示、追尾警示、超速警示和偏离路面警示等。sister 项目集成galileo 提供的卫星导航服务和gsm、gprs 等地面通信手段提供的一系列集成交通服务。信息机动性方面包括tisa、p3its、viajeo、stadium 和gsc等项目。经济机动性方面包括ecomove、preilot 和in-time等项目。安全机动性方面包括icar支持、ecall、icars网络、adasis、rosatte、fot-net、eurofot、afier、slmbaii等项目。2009 年欧盟通过一份政策文件，要求27个成员国的政府及相关行业加紧落实ecall计划。根据欧盟规定，2013 年至2015 年期间，所有新车须将ecall 作为标准配置。这套跨欧洲紧急系统有助于紧急救援服务快速可靠地抵达事故地点。1.2.1.2 国外车载信息服务现状下面介绍世界知名汽车企业在车载信息服务方面做的主要工作。美国目前美国比较典型的车载信息服务有通用onstar、福特sync 和c.h.robinson。1995 年诞生的onstar 是通用汽车专属配置，其目前可以支持的开放服务包括：碰撞自动求助、安全气囊爆开自动求助、紧急救援协助、爱心援助路人、车门远程应急开启、车停位置提示、路边救援协助、被盗车辆定位、全程音控领航、目的地设置协助、兴趣点导航、车况监测报告、实时按需监测、全音控免提电话等。onstar 客户中心，全年全天候实时的客服顾问已为全球600 多万名用户提供了约2.3亿次客户交互服务。据统计，onstar客户中心每月提供2 000起碰撞自动求助服务、10 000 起紧急救援协助服务、6 000起爱心援助路人电话、500起车辆失窃警报服务、53 000 起车门应急开启服务、963 000 条导航路线设置、48 000 次远程车况诊断服务。福特synctm，是专为手机和数字媒体播放器配备的福特车载多媒体通讯娱乐系统，由福特与微软和continental 合作研发，微软提供了软件操作系统，continental 提供了硬件与系统集成。早期的sync系统主要致力于通过蓝牙、usb 等方式将用户的手机、播放器等设备集成到车载信息终端上来，此后，sync 增加了车辆健康状态检测和自动接通紧急救援电话的功能。最新的sync 则集成了交通监测、导航与讯息功能。c.h.robinson 是美国最大的第三方物流服务提供商之一，拥有100 多年的货运行业运营经验。运用先进的信息技术，将4.9万个货运运输公司及其车队组建成一个覆盖全美的运输网络，高效地为客户安排装运工作，是货主和运输公司之间可靠高效的物流服务商。日本日本市场自1997 年开始发展，有许多由oem 厂商以赞助者身份成立的telematics 服务中心如honda 的inter navi、toyota 的monet/g-book、nissan 的carwings 与mazda 的mazda telematics center 等，其中最具代表性的是toyota 的g-book。g-book 服务涵盖安全、保安、导航、信息、娱乐、通讯及电子商务。当汽车出现问题时，g -book 系统可以通过中心平台来查询车辆的位置，派发拖车和提供适当的保养服务。娱乐服务将包括传送卡拉ok 或其它音乐，或者下载各种电脑游戏。g-book 也将提供群体服务，例如在导航系统的地图中显示车队各个车辆的位置。2011年，丰田推出entune 多媒体系统。entune 多媒体系统功能比g-book 更为强大，可看成g-book 升级版。entune 系统通过用户手机建立多种车载服务，集可升级式娱乐应用、导航应用以及信息服务于一体，改善用户体验。由于使用了语音识别和车载控制，驾车人无需触摸手机就能实现服务需求，体现了安全连接的理念。丰田的entune 让用户不用触碰手机就获得信息和娱乐等内容，从手机到汽车应用的无缝连接正好满足了消费者的需求。欧洲欧洲各国的telematics服务内容有一定的差异化，目前，主要国家如法国、德国、英国、意大利、爱尔兰、荷兰、瑞典等，都有属于本国的telematics 服务。欧盟地区官方语言有23 种，并且跨国交流频繁，开展telematics 服务必须要突破语言瓶颈。telematics 服务提供商通过入口网站的机制，跨国旅游用户通过车内系统连上服务提供商的多语系入口网站，查询最适合的旅游路径、天气资讯、旅馆餐厅等服务内容，解决由来已久在语言上所形成的服务障碍。wirelesscar 是欧洲领先的telematics 服务提供商。wirelesscar 于2000 年开始为volvo 提供telematics 服务，2004 年开始为宝马提供服务。wirelesscar全球telematics网络（utn ）可以实现不同telematics设备平台、网络运营商、内容提供商网络间的无缝连接。wirelesscar 的telematics服务分为轿车telematics 服务和商用车telematics服务两大类。轿车telematics服务主要包括紧急呼叫（e-call）、故障呼叫、远程诊断、被盗车辆追踪、远程开门关门、门户服务（交通、气候，路况、旅游、poi 信息等）、基于wap 的在线服务等。商用车telematics 及衍生服务主要包括车辆管理、驾驶管理、运输管理、资产管理、财务管理等。未来，将进一步以提供面向多语系的交通信息为服务重点，同时在安全、娱乐方面增加功能。韩国韩国telematics市场大略可区分为以汽车制造业者为主的原厂装配市场和以移动通信业者为主的售后服务市场。2001年11月大宇汽车推出韩国第一个telematics 服务“dreamnet”,2003年11月韩国汽车龙头业者现代起亚汽车推出telematics 服务“mozen”。由于韩国移动通信市场呈现饱和状态，3 家通信业者为寻找新商机、开拓新市场，积极发展telematics产业。韩国最大移动电话公司鲜京电信（sk telecom),2002 年4 月推出手机导航产品“nate drive”, 2004 年5 月ktf推出“k-ways”, lg telecom随即也在2004 年9 月推出“ez drive ”。韩国汽车业者为提高竞争力，与通信业者合作，推出telematics服务，逐渐形成lg telecom-现代起亚汽车、ktf-双龙汽车、sk te1ecom-三星汽车的结盟关系。2005年后，跨入3g 时代，现代起亚汽车转而和ktf 合作推出第二代mozen 服务，装置于grandeur tg 和grandeur xg 后续车款。但是，lg telecom 仍然与现代起亚汽车共同宣布推出新的telematics服务“passon”，这是lg telecom将现代起亚汽车的mozen 服务中的交通信息提供给移动电话使用者的一种服务。与现代起亚同时期提供telematics服务的雷诺三星汽车，最初是与sk telecom 合作，后在2006 年推出可使用卫星dmb 的智能型telematics系统“ins-700”。ins-700终端机的雏形有7 英寸tft lcd 屏幕、前端av系统、数字多媒体广播、3d 立体导航等，多媒体影音功能相当丰富。另外，sk telecom 与ktf 的用户还可以透过手机与车上的终端机连接，使用telematics服务。1.2.2 国内技术与应用现状1.2.2.1 技术现状我国在车联网相关技术研究方面，较国外起步相对较晚。2002 年4 月，科技部正式批复“智能交通系统关键技术开发和示范工程”项目，针对中国实际，开展智能交通系统的关键技术研究、关键产品开发和应用示范。近年来，我国在物联网技术研发和标准研制方面取得了一定的突破。在芯片、通信协议、网络管理、协同处理、智能计算等领域开展了多年技术攻关，已取得许多成果。在传感器网络接口、标识、安全、传感器网络与通信网融合、物联网体系架构等方面相关技术标准的研究取得进展，成为国际标准化组织（iso）传感器网络标准工作组（wg7）的主导国之一。这些物联网方面的技术成果将成为车联网技术发展的重要基础。2010 年，“ 863 计划”现代交通技术领域发布了两个与车联网相关的项目：智能车路协同关键技术研究，旨在建立智能车路协同技术体系框架，攻克智能车载系统、智能路测系统、车车车路协同信息交互与控制等关键技术，形成我国道路交通主动安全保障的核心技术体系；大城市区域交通协同联动控制关键技术研究，针对大城市日益严重的交通问题，以区域交通控制为突破口，攻克区域交通协同联动控制核心技术，研制关键技术装备，为缓解交通拥堵提供技术支撑。2011年，在“十二五”国家科技计划交通领域中，车联网技术作为汽车共性技术得到继续支持。我国车联网产业技术的发展，仍然要走自主创新的道路，努力突破包括信息采集的高端传感器、b3g、4g 网络和dsrc（专用短程通信）等宽带移动通信网络、云计算和超海量数据处理以及智能化处理技术在内的车联网技术发展瓶颈，形成我国具有自主知识产权的核心技术。1.2.2.2 我国企业车联网建设情况福田汽车联合我国北斗卫星位置服务供应商、3g 无线通信网络运营商、网络软件开发商、网络设备提供商等产业链资源，以商用车为切入点，开始战略布局车联网产业。郑州宇通客车股份有限公司正式与中国移动、诺基亚西门子通信联手，推出宇通客车车联网产品“安节通”系统，该系统己进入批量装车阶段。宇通客车的“安节通”主要由车载终端设备、无线传播媒介、服务器平台三大部分组成。该系统可提供实时客车安全管理、油耗和车况分析、故障隐患预警与远程诊断、应急救援助理、周到维保等服务。苏州金龙海格客车以自主开发的gbos 智慧运营系统集成应用为基础平台，以中国联通wcdma 制式3g 网络为依托，在以大中型客车汽车车载信息服务技术为核心的汽车服务领域展开合作，通过整合车载、互联网和移动通讯服务，为用户提供以汽车运营服务为核心的智能管理支撑。中国一汽在奔腾b70上率先搭载d-partner （驾驶者伙伴）系统，d-partner 的功能和服务覆盖了汽车生活的各个方面。长安汽车的incall 车载信息系统提供一键式位置导航服务，可以实时接受交通道路状况信息，了解周边道路状况。通过自主研发的incall 无线终端系统，车辆还能向捆绑的手机发回车辆准确位置，还可以实现车内上网、远程启动车辆、开关空调，进行车辆远程诊断和道路救援等。吉利的g-netlink(geely-智能互联网络）是基于3g 网络为驾驶员和车辆提供通讯、信息咨询、安全保障、诊断维护、出行、电话转接、互联网应用及生活便利的智能车载信息系统。上汽荣威350 和中国联通合作开发inkanet系统，提供3d导航、实时路况提醒、车辆位置监控等服务。2011年广州国际车展期间，上汽发布了自主研发的新一代集成语音识别技术的车载信息娱乐系统语音云驾驶ivoka。1.2.2.3 国内外部分车载信息系统对比系统技术及应用特色福特sync 全语音控制功能及tts 合成技术，功能性与易用性符合驾驶习惯。丰田entune 通过与手机蓝牙链接实现了汽车屏与手机屏的同步数据传输，采用触摸的方式实现大部分功能。通用onstar 全时在线的人工语音服务模式完成功能服务，功能实现亲和力好；语音控制功能较好。荣威inkanet 中国自主开发移动平台，通过整合在车内的上网卡实现数据的实时传输，通过下载安装inkastore 中的软件实现功能扩展。最新一代ivoka 已集成语音识别技术。奥迪mmi 通过可插入式sim 卡实现车内热点，完成用户设备无线互联。据称目前可保证稳定的较高的数据传输速率，并己实现高速行驶下的稳定性。1.3产业背景我国己成为世界第一大汽车消费国，庞大的汽车市场必然带来车联网产业的巨大需求。车联网的产业需求应该覆盖车联网产业链的所有相关领域，但目前我国车联网产业已有的细分市场覆盖面相对较小，也仅主要集中在如下几个方面： 1. 车载导航2002 年，我国车载gps 的销售量仅为15万台，到2007年己经达到46万台，年增长率在20 以上。从市场潜力的角度分析，我国车载导航系统市场的潜力巨大，从装车率看，截止2011 年6 月底，中国汽车保有量达到9846 万辆，但车载导航仪的加载率仅为2 左右（日本的汽车车载导航系统安装率为59 %，欧美为25 % )，未来汽车市场对导航产品的需求势必增加。赛迪研究数据显示，到2013 年我国前装市场和后装市场都将达到100 亿元。2. 不停车收费高速公路联网不停车收费系统（etc ）是“十一五”国家科技支撑计划重大项目“国家综合智能交通技术集成应用示范”的研究成果，在示范工程的推动下，京津冀和长三角跨8 个省市实现了跨省市联网不停车收费，并带动了国内etc 系统建设。截至2011 年1 月，全国己开通etc 车道的省市有17 个，开通车道1 930 多条，使用车载机不停车收费用户约120 万个。3. 车载信息服务目前国内仅有不足10 的车主采用车载信息服务系统，与发达国家超过50 % 的使用比例相比，市场潜力非常巨大。国外车厂自有的车载信息服务系统，如g-book 与onstar，纷纷通过中国的合资品牌采取先期免费的方式来抢占市场。4. 车载gps监控截止2011年6月底，中国拥有gps 车载终端生产厂家（监控类）不超过50 家，拥有监控营运企业约1600 家。据预计，我国gps 车载设备市场规模年增长率将达到40.5%。北斗卫星导航系统是我国具有自主知识产权的导航系统，据专家预计，该系统2015 年将形成价值1 500亿到2 000亿元的产业，2020年有望达到4 000亿元。5. 车用传感器车联网传感技术在汽车领域的应用首先将带动传感器市场的全面爆发。有关统计显示，自2009 年开始，国内传感器市场需求规模快速增长的主要动力即来自于工业电子设备和汽车电子。目前一辆普通家用轿车上大约会安装几十到近百只传感器，豪华轿车传感器数量可多达200 余只，种类达几十种，两者所用传感器约占整个汽车传感器市场的三分之一。据研究机构预计，2011年中国车用传感器市场销售额将超过15亿美元。汽车制造厂商主导的前装车联网商业模式，商业运输车辆管理拉动的m2m 联网商业模式，政府推动的以智能交通和交通管理为目标的车联网应用，以及向个人用户提供导航和信息服务的车载智能终端，是目前存在的四种车联网服务运营模式。由于这些模式基本都是复制已有的服务运营模式，没有完全发挥出车联网产业的规模经济效益和社会效益。虽然庞大的汽车市场带来巨大的车联网产业需求，但是巨大的需求尚未带动车联网产业的发展。由于行业参与度与整合度不足，导致我国车联网产业发展相对迟缓。车联网产业发展必须进行服务管理和商业模式的创新，使车联网产业能像移动互联网产业一样发挥网络聚集效应，从而为推动车联网在各个行业中的应用并体现出信息化和工业化融合的巨大价值打下坚实的基础。具体说来，我国车联网产业发展的制约因素主要有以下方面：1. 标准化工作不足，标准制定的顶层设计不够完善，缺少面向车联网技术全领域标准化工作的系统性规划；2. 自主知识产权的核心技术较少，产业创新机制尚未完全建立，车联网企业和科研机构尚未形成合力，产业工程研究中心及工程实验室等研发基地建设方面还缺乏统筹规划和布局；3. 产业链不完整，产业内协作平台还没有建立，对其它相关产业的带动效应尚未体现，产业空间聚集基地尚未形成，针对车联网产业系统性投融资的策略和方向尚不明朗；4. 服务和运营模式难以创新，产业合作伙伴技术实力参差不齐，市场竞争秩序不完善，新的服务和运营模式得不到足够的技术和产品支持，难以落地；5. 政策法规相对滞后，产业的政策法规、安全标准、管理办法、运营资质和执法案例等制定和完善工作尚不充分；6. 政产学研用金介的产业联动机制尚未建立，各产业参与实体的功能定位还要进一步明晰，以便充分发挥各方力量和优化组合各类资源共同推进车联网产业的快速发展。因此，要打破传统汽车产业链的封闭局面，制定政策促进国内横跨汽车制造、维修、通信、信息服务和公共服务领域的车联网产业链的发展，并和国际产业链有效对接。特别要推动车载终端、系统集成、信息聚合等新兴产业的发展，同时引导车联网设备制造、集成服务、信息服务、应用开发和运营体系等方面的厂商给予前装、后装市场同样的重视。2 概念与体系架构2.1 概念车联网，作为在物联网大背景下产生的一个新名词，融合了现代信息通信技术、汽车电子、智能交通和车载信息服务等多领域技术和应用，具有很广泛的外延，因此较难给车联网下一个严格的定义。从不同角度对车联网内涵的理解，既有区别也有联系：从信息感知角度，关注通过物联感知技术，实现对车辆自身属性以及车辆外在如道路、人、环境等属性静、动态信息的获取；从智能交通的角度，关注利用各种交通信息、服务信息及多媒体信息实现道路状态发布和交通状态监管等目的；从互联互通角度，关注车、人、物、路、环境的协同，实现多源信息的融合，各种信息可在各类实体间无阻碍地交互。综合以上因素，我们对车联网给出一个比较综合性的描述。车联网（internet of vehicles, iov ）是物联网在交通领域中的具体实现。车联网是指通过车辆电子标识、传感器、无线移动通信、卫星定位和海量数据处理等现代信息通信技术的应用，对所有在网车辆和道路交通基础设施的属性、静态和动态信息进行有效识别，并通过信息综合应用平台进行智能化管理和服务的信息网络系统，在交通安全、交通服务、交通缓堵、节能减排、物流运输、应急救援、智能收费、城市管理和个人信息综合服务等领域均有广泛应用。2.2 主要组成元素车辆和车载系统：安装在车辆上的车载系统不间断收集关于车辆自身的位置、速度、加速度、行进方向等行驶和运行信息，数据通过车载系统向外传输，同时还提供信息交流的界面。车辆标识系统：使用电子标签唯一标识汽车，通过公用的信息平台监控汽车，可以对汽车进行定位跟踪以及完成年检等工作。路边设备系统：路边设备系统会沿交通路网设置，一般会安装在交通热点地区、交叉路口或者高危险地区。这个系统可以在一定范围内接受从车载系统传来的数据，并将该数据传输给其他车辆或者其他交通控制设施，比如信号灯控制器、动态信息屏等；它又可以收集其周围环境或者交通控制设施的信息，并将其发送给周围车辆。信息通信网络系统：包括无线接入网络和核心网络，可以依托当前己有的信息通信网络系统，但是对于交通热点地区，车联网应用对无线接入网络的信道容量会有更大需求，因此应该考虑采用多种无线接入手段。数据平台支撑系统：负责对在网车辆和设施所产生的海量数据进行存储和处理，同时集成其他服务基础数据，为智能交通管控和车载信息服务提供支撑。云计算技术将是数据平台支撑系统的重要依托技术手段之一。智能交通管控中心：交通管理中心拥有超大的数据库和数据分析功能，用以储存、分析从路边设施系统传输来的数据，并且根据分析结果发送相应的管控指令。车载信息服务提供与运营中心：负责面向不同类型用户提供开放多样的车载信息服务，同时提供安全可靠的运营支撑环境，支持具有新型服务形态和商业模式的车联网应用的开展。2.3体系架构从2.1 节对于车联网概念的分析和2.2 节对于车联网主要组成元素的介绍可知，车联网应用具有组成对象数量大和应用覆盖面广的特点。从产业角度讲，车联网应用必须是可控、可管、可信、可运营的，这样才能给产业链各方都带来效益，促进车联网产业不断发展壮大。实现对“量大面广”的车联网应用对象和内容的可控、可管、可信、可运营，必须建立起一个“全程全网”的概念，对车联网体系架构的解析必须立足于“网”。“全程全网”应该包括网络感知层的能力、网络接入层的能力、网络控制层的能力、网络应用层的能力、网络运营支撑能力以及网络和终端安全管理能力。如图1所示，车联网体系参考构架借鉴国际电信联盟itu-t建议的物联网体系架构标准设计，即如下五层：数据感知层、网络接入层、网络传控层、信息服务支撑层和信息服务开发平台。其中，数据感知层的主要功能是利用电子标签通过物联感知技术、车载信息终端和路边系统设备，实现对车辆自身属性以及车辆外在如道路、人、环境等属性静、动态信息的提取，通过轻量级车载交互网关，完成车辆相关信息的收集、处理，同时接收和执行来自上层的智能交通、增值信息服务等交互控制指令；网络接入层的主要功能是基于gprs、3g 等现有移动通信网络以及宽带无线城域网络基础设施，为车网融合提供便利的接入条件，同时面向未来移动通信（4g）网络，实现平滑过渡和融合，屏蔽异构接入网络的差异，从而达到向ip 核心网统一接入的目的；信息传控层的主要功能是通过ip 核心网实现汽车各种服务与管理信息的传输和服务交互过程的控制；信息服务支撑层的主要功能是依托云计算平台实现车载信息服务、智能交通以及远程监控功能，同时兼顾传统信息服务系统的整合；信息开放平台层的主要功能是运用云计算平台，面向包括政府管理部门、汽车和信息服务运营企业以及个人开发者在内的不同类型用户，提供汽车综合服务与管理的信息共享和能力开放，从而支持新型的服务形态和商业运营模式。图1 车联网体系参考架构示意图此外，电动汽车因具有清洁、环保和高效等诸多优势，在世界各国得到大力地推广和应用。根据我国电动汽车科技发展“十二五”专项规划 ，2015年我国电动汽车保有量有望达到50100 万辆，动力电池产能约达100 亿瓦时。在国家有关扶持政策的激励下，可以预期，电动汽车的发展将在510 年内形成较大规模，届时将建有大量的充电桩、充换电站等充电基础设施。电动汽车及其能量相关配套设施必然也都要和电网、信息网相联结，从而使得能量的消费、调度和管理可以有序进行。因此，面向电动汽车的车联网体系架构应当支持物体流、能量流、信息流三方汇聚的特点，还要考虑借助信息流来智能管理和协调物体流和能量流的需求。2.4 应用场景举例2.4.1 车路协同，保障驾驶安全车路感知协同，保障驾驶安全是车联网的重要应用之一。比如：1. 危险道路警示在山路弯道交通事故频发，虽然有警示牌提示，但由于树木遮挡或者天气原因（如雨雾、结冰等），仍然会对车辆构成很大的威胁。如果在危险道路安装路边设备，无线通信可以覆盖一定范围，受自然环境影响小，车辆可提前知晓危险情况。如果路边设备储存了弯道的地形特征数据，并发送给车载系统，汽车电子系统可利用道路数据和车辆数据来分析车辆现在或下一个短时间段中是否安全，并向司机发出安全警示。2. 左转安全提示左转车辆和对方直行车之间的侧面直角碰撞事故是十字路口交通事故的主要类型之一。在十字路口的路边设备安装感应器，以探测来车的位置和速度，并记录交通信号灯的信息。路边设备周期地将上述信息发送给左转待转车辆，左转司机可以利用这些信息辅助决定左转的时机。如果车载系统具有左转辅助判断功能，也可以随时向司机建议左转的安全时机。图2 车路协同，保障驾驶安全场景示意2.4.2 智能管控，优先应急救援智能交通管控是车联网在城市交通中的典型应用，需要微观的车辆实时信息和宏观的智能交通管控平台协同完成。下面介绍城市应急救援中的例子。在应急救援车辆行驶时，通过传统的警笛声音告知的方法，在复杂的行驶环境下，其它车辆很难准确判断救援车辆的到来方向，而无法及时让行。通过无线通讯设备将救援车辆的gps 位置信息发送出，使得周围的车辆可以更好地帮助救援车辆顺利行驶。紧急车辆可优先通行，需对交叉路口信号灯进行控制。通过无线通信设备将救护车的gps 位置信息送出，使得道路交叉口的信号灯及时调整，可以更好地帮助救援车辆快速通行。在途实时诊疗功能通过无线设备将紧急和重要的救护者医疗数据实时传输给救护部门，医生可以远程对救援车上的病人进行诊断，同时，医院也做好应急救护准备，为生命救助争取时间。图3 城市应急救援场景示意图2.4.3 车载服务，舒畅汽车生活车载信息服务, 又可称之为汽车互联网服务，能为车主提供实时的服务，满足车主对交通、娱乐、通信、安全、旅行的需求。在图4中给出了一些车载信息服务内容。图4车载信息服务举例3 技术体系车联网涵盖技术内容广泛，涉及汽车控制、汽车电子、数据感知、无线移动通信、智能移动终端、定位导航、中间件和系统软件、电子地图、呼叫中心、云计算、智能交通，乃至移动互联网服务等各个方面，并基于上述技术不断面向车联网应用场景融合和创新。图五 车联网技术体系构成示意通过对相关技术大致的梳理和归纳，车联网的技术体系主要包括六个方面，与功能属性相关的高效通信、辅助驾驶、平台支撑、智能管控和开放服务，以及非功能属性的安全保障（如图五）。由图可知，车联网的技术体系和车联网体系参考架构（见2.3 节图一）是对应的。 高效通信是整个车联网服务的基础，涉及到汽车厂商主导的车内通信、车外专用短距离通信和汽车与电信网、互联网的融合通信三个层面。辅助驾驶是车联网的重要应用，通过车车、车路协同和车辆控制技术完成，可以提高单车行驶和整个交通系统安全运行质量。平台支撑是汇聚来自各方的信息流，对数据信息进行存储、处理和集成，为上层的车联网应用提供数据支撑。智能管控是通过整合交通设施和信息技术、改善交通机动性和安全性，提高交通出行效率，减少对环境的影响。开放服务是以信息平台汇总的各种信息为基础，能够为驾驶员提供出行建议、汽车服务和食宿娱乐等多种服务，同时可以支持面向不同类型用户的车载信息增值服务的运营。安全保障主要解决车联网系统和应用中的各个功能层面的安全问题。3.1 高效通信3.1.1 车内通信目前常见或发展中的车内通讯协议包括can、lin、most、flexray、byteflight、invechile 等。汽车网络中目前较多使用的是高速can (controller area network)，主要应用于动力传动系统与车身部件间通信。lin 网络（local interconnect network)，作为can 网络的辅助网络，主要应用在低端系统，可大大节省成本。汽车中安全增强和舒适体验的功能越来越多，实现这些功能的传感器、传输装置、电子控制单元的数量也在持续上升，车内网络协调配合日益复杂。针对原有通信总线的这些不足，世界上主要汽车生产厂商和半导体厂商共同推出了新的车载控制器间的通讯协议flexray。flexray 通信技术不但为汽车应用提供了高速且可靠的数据传输，而且可实现容错分布式系统。未来，flexray 的“x-by-wire”将和can、lin一起组成整个汽车的通信控制网络。3.1.2 车外短程通信应用于车联网的常用的车外短程通信技术有rfid 技术、zigbee 技术和wifi 技术等。rfid 技术是一种非接触式自动识别技术，可以快速读写、长期跟踪管理，在车联网应用中非常看好。常用有源rfid 技术工作频段有5.8 ghz、 2.4 ghz、 433 mhz 等，有源rfid 5.8g etc 技术己经应用于我国高速公路收费系统。无源rfid 技术工作频段有超高频840845 mhz、902928 mhz 等。2006 年6月9日发布的中国射频识别（rfid）技术政策白皮书 中，己将公共安全、交通管理列为rfid 技术的优先应用领域。白皮书中明确了我国无源超高频技术的频段为840845 mhz、920925 mhz。随后科技部立项研究基于rfid 技术的汽车电子车牌一一“汽车数字化标准信源”技术。2008年，国家第一批发改委信息化试点项目在车辆管理中的应用都是基于无源超高频rfid技术。基于ieee802.15.4 标准的zigbee 技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低成本的无线短距离通信技术，也是目前无线传感网技术的首选之一。在一些区域性车辆管理中往往采用zigbee 技术对车辆进行跟踪定位管理，同时实现车车之间的互通。3.1.3 车网融合无线城域网络：无线城域网络的优势在于在城市和主要道路的广泛可用性，支持车辆在城市热点地区进行快速通信。卫星通信网络：在郊区甚至野外缺少无线城域网络覆盖的地方，车联网中的车辆利用其车载卫星通信系统进行自身的位置、速度、以及行驶方向等数据的传输。信息传输网络：车辆信息、路边设备采集并分级处理的数据以及通过其他感知技术获得的数据，都要通过以ip技术为核心的信息传输网络传递给数据支撑平台。智能交通管控中心和车载信息服务中心的控制指令和服务数据，也要通过ip 核心网络传输给车载系统、路边设备和其他交通基础设施终端。车载信息终端：车载信息终端是车网融合的重要载体之一，主要完成双向无线通信、车辆定位、导航服务和车内数据汇总等功能，实时发送车辆信息和服务需求信息，与后台服务系统形成双向互动。车载信息终端一般都是多模式通信终端，并支持不同通信模式间切换，同时还是车辆的轻量级交互控制网关。车辆数据的采集与传输：车联网数据的采集与传输应具备实时性、易伸缩性、高可靠性。一方面车辆端系统考虑通过采样、综合、压缩等技术，降低需传输的数据量，在发送到车联网云平台后再由云端系统进行解压、复原；另一方面，应选用高效、轻量的开放传输协议。3.2 辅助驾驶智能辅助驾驶是对感知技术和车辆控制技术的综合运用，既需要感知系统提供汽车行驶时的动态信息，也需要车辆智能控制系统提供的辅助驾驶提示，甚至是主动操作，保障汽车行驶时的安全。高级的智能辅助驾驶系统还可以实现无人驾驶、智能停车入位。3.2.1 行车路况感知主要有路面感知、交通状况感知、行人感知等等。路面感知主要是借助于嵌入路面的电磁感应器等事先部署的基础设施感知路面状况，借助于各种传感器感知路况及周边情况，为车辆联网提供基础数据和感知手段。交通状况感知主要感知行车速度、车流量等信息，作为车联网智能控制的基础。行人感知是汽车安全行驶和自动驾驶的基础，感知手段也需要采用综合的技术手段。3.2.2 车辆位置感知车辆位置感知主要采用卫星定位技术，是车辆行车监控、在线调度、智能交通和辅助驾驶的基础技术。目前全球最重要的位置感知技术体系主要应用gps 系统，我国北斗系统也发展很快。3.2.3 车辆智能控制通过车载智能控制系统对感知数据进行智能处理和判断，基于车车、车路的信息交互完成协同控制，实现车辆主动避撞、交叉路口安全通行、基于路况车速自适应控制等安全辅助驾驶功能。3.3 平台支撑平台支撑主要为车联网体系中的上层服务实体提供技术支撑，主要包括：带智能语义分析的云搜索，快速信息收集与发布，海量地理信息存储；以网络爬虫技术和geocoding 结合人工处理和计算机自动处理建立的数据快速更新与发布体系；以记录用户行为数据建设数据仓库，预测用户行为动机，以用户相似度为原理，建立以兴趣矩阵为基础的用户个性化数据挖掘；将当前交通状况与历史数据相结合，并将车载导航和行人导航无缝链接的基于实时交通的动态导航等。3.3.1 海量数据处理平台中海量数据处理主要是对车辆和路况等相关数据的预处理、存储及数据分析。数据预处理：由于信息采集和传输中均有可能造成误差，云平台系统在接收到数据后首先需要进行数据的预处理，包括数据去重、滤错、校准等步骤。由于许多车联网典型应用具有实时处理特征，车联网平台应支持以流的形式完成对持续输入的海量数据的实时处理和决策。数据存储：由于采集的数据量极为庞大，云平台需要针对车联网应用自身的特征设计相应的存储系统，通过应用冗余存储、分级存储、缓存、索引、压缩等技术手段，提高数据的读写、更新、查询速度，建立软硬件相结合的整体存储方案。数据分析：对海量数据的分析挖掘需要建立相应的数据挖掘与分析平台，支持对数据进行不同维度的钻取、统计分析，并提供对交通流量预测、旅行时间估计、移动轨迹分析、地理位置相关分析等领域特定的分析需求的支持。3.3.2 系统集成车联网数据平台不仅需要车辆实时数据，也需要与其它数据源进行整合，从而支持平台上层应用需求。在系统集成中，建立下述方面的开放标准是关键：数据格式的标准化，即平台端各类典型数据的标准格式，以及自定义数据的标准扩展方式；数据访问的标准化，需提供标准的数据访问接口，支持基于时间、空间、轨迹等维度的数据查询和处理；应用集成的标准化，即各类应用系统与车联网云平台所提供服务的标准互操作方式。现有的面向服务体系架构（s0a）和互操作方式定义相关的技术规范可作为相应的参考。3.3.3 电子地图数据车联网应用大多是基于位置的，因此电子地图数据信息对于支撑其他上层应用有着重要意义。目前，国内电子地图数据商已经能够实现动态航班信息、列车时刻信息、气象信息、票务信息、酒店宾馆、餐饮休闲、新闻娱乐、汽车服务等生活信息的整合。在深度poi 信息收集方面，已经实现宾馆、餐饮、加油