车联网技术与新能源汽车大数据分析与应用

根据中国物联网校企联盟的定义，车联网（Internet of Vehicles）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，这些车辆的信息可以被分析和处理，从而计算出不同车辆的最佳路线，并及时汇报路况、安排信号灯周期。简言之，车联网是以车、路以及道路的基本设施为节点组成网络，用以实现车与车、车与人、车与路的信息交换，利用先进的技术（包括网络技术、传感器技术、控制技术、计算技术、智能技术等）实现安全防护、智能驾驶、车辆售后服务、位置服务，最终达到提高交通效率、提升道路通行能力、降低交通事故等目的。

车联网的基本架构如图1-3所示。

图1-3 车联网的基本架构

根据车联网的基本框架结构，为保证车联网系统顺利工作，首先要通过感知技术、车载信息终端以及路边系统设备，实现对车辆自身的位置、速度、加速度、行进方向等行驶和运行信息以及车辆外在属性（如道路、人和环境）等信息的提取，通过轻量级的车载设备完成车辆相关信息的收集和处理，同时接收和执行来自上层的智能交通和信息服务等交互控制指令。在该过程中，汽车既是数据的收集和感应器，也是实时信息的发布者。

车联网基于GPRS、3G、4G以及未来通信网络（5G）等移动通信网络和宽带无线城域网络基础设施，实现运行系统（车辆信息系统、路网信息、信息采集基站系统和运行管控服务中心系统）和运营系统（运营管控平台系统、关键服务子系统）之间的数据传输。然后通过移动无线网和专用核心网实现汽车信息源与数据中心之间的信息传输，提供用户终端连接和对用户终端的管理，完成对业务的承载。作为承载网络提供到外部网络的接口，从而实现汽车各种服务、管理和服务交互过程的控制。

最后，数据平台能够对在网车辆和设施产生的海量数据的存储和处理提供支撑，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。智能交通管理中心拥有超大的数据库和数据分析能力，用以存储、分析从路边设施传来的数据，并根据分析结果发送相应指令。车载信息服务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。

为实现以上过程及服务，有一些关键的技术需要解决，包括异构无线网络的融合、全面的感知、智能化信息处理、与新能源汽车的整合。具体来说，车联网需要解决的关键性技术问题可总结为以下4条。

（1）异构无线网络的融合

在车联网中将有多种不同的无线通信技术并存，包括WLAN（如IEEE 802.11a/b/g/n/p协议）、WIMAX（IEEE802.16a/e）、超宽带通信UWB（IEEE 802.15.3a）、2G/3G/4G/5G蜂窝通信、LTE以及卫星通信等网络。不同的网络有不同的通信方式和特点，适用于不同的场景。为了达到信息共享的目的，车载网中的很多信息需要在不同的网络中传递。同时，车辆作为一个移动单元，在移动过程中将发生水平切换和垂直切换，也需要进行移动性管理。因此，需要在车联网环境下考虑异构无线网络的融合，实现无缝的信息交换和无缝的网联切换需求。

（2）全面的感知(www.xing528.com)

车联网想要为地面交通提供极限通行能力，首先必须依赖于全面的感知，包括对整个道路的感知和对车辆的感知，从而分别结合道路和车辆获取相应的状态信息。如今，各种不同类型的感知节点已经大量应用于地面交通。如何将这些多元的感知节点进行有效的利用是一个非常关键的问题。它涉及感知节点的选择、功能定位（如汇聚节点）、布局、特征提取与分析以及多元信息的融合。车内感知和车外感知考虑的重点不一样，而道路的感知与车辆状态的感知关注的重点也不一样。比如，道路感知对路面是否结冰很关心，但车辆感知可能更关心车辆的行驶速度和当前的位置。

（3）智能化信息处理

车联网不仅涉及众多的节点，而且可能存在各种各样的业务并发运行的情况，因此车联网需要考虑云计算或并行处理提高运算能力。车联网收集到的交通信息量非常巨大，如果不对这些数据进行有效处理和利用，就会迅速被新的信息所湮没。因此需要采用数据挖掘、人工智能等方式提取有效信息，同时过滤掉无用信息。考虑到车辆行驶过程中需要依赖的信息具有很大的时间和空间关联性，有些信息的处理需要非常及时。另外，很多车联网的应用与车辆行驶的速度和当前的位置有密切的关系，因此如何基于速度和位置做移动预测，并建立业务自适应的触发机制显得非常必要。

（4）与新能源汽车的整合

新能源汽车和未来的交通基础设施之间存在密切的互动关系，也是车联网中一个重要组成部分。尽管新能源汽车在环保方面比传统汽车做得更好，但在近期内，续驶里程、充电时间和电量可持续性等都是其软肋。目前新能源汽车的续驶里程还十分有限，因此车联网必须与智能电网相融合，提前规划好充电路径，以满足长时间行驶的需求。此外，新能源汽车拥有比传统的内燃机汽车更先进的远程信息处理和导航技术，这样可以更好地对交通流量进行控制，减少交通拥堵，并从整体上提高交通安全性。不同服务提供商之间通过数据交换也可以允许增值服务的跨地区共享，以信息通信技术为基础的导航系统可以将新能源汽车更好地集成到交通基础设施中。

车联网具有广阔的应用前景和商用价值，车联网能提供的主要应用见表1-1。

表1-1 车联网能提供的主要应用

目前世界各车企均展开了车联网系统的研究，市场上的主流车联网系统有：奔驰智能车联网系统、宝马iDrive、奥迪MMI、通用OnStar、福特SYNC、海马HM-Link、上汽inkaNet、比亚迪云服务、凯迪拉克CUE系统、丰田G-BOOK、英菲尼迪InTouch、观致云平台和沃尔沃Sensus等。