第11章 车联网应用基础和技术

1、第11章 车联网应用基础和技术1车联网与相关技术 2车联网网络架构和通信协议栈 3车联网的关键技术应用 第11章 车联网应用基础和技术11.1 车联网与相关技术 传统的车联网定义是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、状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的系统。 根据车联网产业技术创新战略联盟的定义，车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车-X（X：车、路、行人及互联网等）之间，进行无线通讯和信息交换的大系统网络，是能够实现智能化交通管理

2、、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络，是物联网技术在交通系统领域的典型应用。第11章 车联网应用基础和技术 1 其主要技术有： 1） 智能交通（Intelligent Transport System，简称ITS）;2） 射频识别技术（Radio Frequency Identification ，简称RFID）;3） 第三代移动通讯技术（3rd-generation，简称3G）是指支持高速数据传输的蜂窝移 动通讯技术; 4） 全球定位系统技术（Global Positioning System，简称GPS）; 5） Telematics是远距离通信的电信（Telecommunica

3、tions）与信息科学（Informatics）的合成词，按字面可定义为通过内置在汽车、航空、船舶、火车等运输工具上的计算机系统、无线通信技术、卫星导航装置、交换文字、语音等信息的互联网技术而提供信息的服务系统;第11章 车联网应用基础和技术6） 云计算技术（Cloud computing）;7） 微型智能和传感器技术;8） 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）;9） 数据挖掘(Data Mining)。数据挖掘是通过分析每个数据，从大量数据中寻找其规律 的技术，主要有数据准备、规律寻找和规律表示3个步骤;10） 智能图像视频分析系统;11） 车联网安全

4、体系。第11章 车联网应用基础和技术云计算技术互联网互联网车载通信FPIR技术定位导航技术无线通信技术指纹识别技术智能技术有源FPIR技术无源FPIR技术GPS定位导航北斗星定位导航4G技术3G技术WiFi技术智能识别人工智能智能控制图11.1 车联网关键技术结构图 返回11.2 车联网网络架构和通信协议栈 典型的车联网框架如图11.2 所示。车联网为车辆提供无处不在的网络接入、实时安全消息、多媒体业务、辅助控制等。第11章 车联网应用基础和技术图11.2 车联网框架图第11章 车联网应用基础和技术11.2.1 车联网协同通信架构的设计 车联网协同架构如图 11.3 所示。图11.3包括6个模

5、块：车联网管理模块、车联网安全模块、车联网基站、车联网传输协议、车辆接入模块和车联网上层应用。(1) 车联网管理模块 作为车联网的控制中心，分别管理和维护入网车辆信息、路况信息；实现车辆在异构网络中垂直切换和跨层资源管理机制；(2) 车联网信息安全模块 车联网高速拓扑变化、频繁的网络分割和有限的冗余性，制约着车联网通信系统数据安全和传输能力。第11章 车联网应用基础和技术(3)车联网应用模块 车联网目前主要服务于车辆安全、交通效率，在此基础上，提供车联网用户其他非安全或非实时的接入后备网的接口。(4)车联网基站设备 为上层应用提供标准的会话支持、信息支持和统一的应用层接口。(5)车联网网络和传

6、输模块 车联网内部协议众多，对于底层不同的车联网网络、路由策略，提供与现有网络相似或可以完全兼容的网络传输体系。(6)车联网接入模块 对于底层传感器网络、无线网络和有线网络，提供统一的接入。第11章 车联网应用基础和技术图11.3 车联网协同架构第11章 车联网应用基础和技术11.2.2 车联网通信协议栈的设计 如图11.4所示, 车辆的通信系统可以被认为是一个有5个层次的协议栈, 分别处理信号、数据、传输、信息和车辆知识。用户单元层用户单元层应用层应用层网络层网络层数据层数据层用户单元层用户单元层应用层应用层网络层网络层数据层数据层物理层物理层物理层物理层信息数据信号图11.4 车辆信息交换

7、/传输模型传输媒介 车联网通信协议栈如图11.5所示。图11.5分别在物理层、MAC 层、网络层、传输层定义统一的功能、结构和接口。车联网管理接口负责车联网内部各层间，多种通信协议的融合，提供数据业务的差错控制、资源调度和路由机制等；物理层和 MAC 层负责车联网底层通信的工作。第11章 车联网应用基础和技术图11.5 车联网协议栈11.2.3 媒介独立切换功能模块 车联网第二层和第三层协议之间采用媒介无关的切换模块(MIHF)，屏 蔽 车 联 网 底 层不同接入方式差异。MIHF处理从传感器网络 、802.11、3G 等不同无线接入方式的数据，由资源管理子层分配信道资源。媒介独立切换功能模块

8、如图11.6所示。第11章 车联网应用基础和技术图11.6 媒介独立切换功能模块 返回第11章 车联网应用基础和技术11.3 车联网的关键技术应用 车联网技术主要应用于监控系统、行车安全系统、动态路况信息系统、交通事件保障系统等。具体应用如下：(1) 车辆安全 汽车安全分为主动安全和被动安全。被动安全包括作用在事故发生时的碰撞安全系统和事故发生后起作用的碰撞安全措施。(2) 事故管理 事故中自动定位、紧急求助是事故管理最重要的功能，通过车内电脑控制技术、无线通信技术和全球卫星定位技术，在汽车发生安全事故时，第一时间向救援机构发出求助信号，并确定汽车所在的准确位置，可以给救援工作带来极大帮助。第

9、11章 车联网应用基础和技术(3) 车辆监控 车辆智能监控融入了地理信息技术、全球卫星定位技术、无线通信技术、网络通信与信息安全等技术，可以将人员及车辆的监控管理、指挥调度、目标跟踪、应急报警、信息发布等多种增值服务集于一体，形成集位置监控、报警处理、运输任务调度、运营管理的综合信息管理平台。(4) 流量调度 车辆调度系统集 GPS、GIS 和现代通信技术于一体，可以将移动的目标位置（经纬度）、时间、状态等信息实时传送至调度监控中心，在电子地图上进行移动目标运动轨迹的显示，并可对目标的位置、速度、运行时间、车辆状态等进行监控和查询，为调度管理提供可视化数据依据。第11章 车联网应用基础和技术(5) 电子收费 汽车自动电子收费系统是目前世界上最先进的路桥收费方式，通过车载电子标签实现在收费站自动收费车道上的专用短程通信，从