车联网技术全面解析及主要解决方案盘点

　　车联网概念解析

　　2004年中国提出“汽车计算平台”计划，防范汽车工业“空芯化”现象；巴西政府强制所有车辆2014年前必须安装类似“汽车身份识别”的系统并联网； 欧洲、日本的ITS（智能交通系统）计划中也都有“车联网”的概念；印度甚至要求所有黄包车都装上GPS与RFID；2011年初，中国四部委联合发文， 对“两客一危”运营类车辆提出了必须安装智能卫星定位装置并联网的强制性要求……这些都是车联网的雏形。

　　美国国家网络可信身份标识战略 白皮书NSTIC则是一个里程碑，它要求所有移动终端、包括汽车都必须安装“安全ID芯片”；美国DOT进一步要求，2012年所有运营类车辆都必须遵从 M911。显而易见，车联网已经不只是一个汽车业信息化的问题了，而已经上升到了国家信息安全和国家战略层面，很多国家已经开始立法实施了。

　　什么是车联网

　　车联网（IOV：Internet of Vehicle）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。

　　从网络上看，IOV系统是一个“端管云”三层体系。

　　第一层（端系统）：端系统是汽车的智能传感器，负责采集与获取车辆的智能信息，感知行车状态与环境；是具有车内通信、车间通信、车网通信的泛在通信终端；同时还是让汽车具备IOV寻址和网络可信标识等能力的设备。

　　第二层（管系统）：解决车与车（V2V）、车与路（V2R）、车与网（V2I）、车与人（V2H）等的互联互通，实现车辆自组网及多种异构网络之间的通信与漫游，在功能和性能上保障实时性、可服务性与网络泛在性，同时它是公网与专网的统一体。

　　第三层（云系统）：车联网是一个云架构的车辆运行信息平台，它的生态链包含了ITS、物流、客货运、危特车辆、汽修汽配、汽车租赁、企事业车辆管理、汽 车制造商、4S店、车管、保险、紧急救援、移动互联网等，是多源海量信息的汇聚，因此需要虚拟化、安全认证、实时交互、海量存储等云计算功能，其应用系统 也是围绕车辆的数据汇聚、计算、调度、监控、管理与应用的复合体系。

　　值得注意的是，目前GPS+GPRS并不是真正意义上的车联网，也 不是物联网，只是一种技术的组合应用，目前国内大多数ITS试验和IOV概念都是基于这种技术实现的。笔者以为，简单基于这样的技术来发展车联网，对国家 战略领先和技术创新是非常不利的，会造成整体落后国际竞争的被动局面。

　　什么是GID

　　IOV最核心的技术之一是根据车辆特性，给汽车开发了一款GID（Global ID，相对于RFID）终端。它是一个具有全球泛在联网能力的通信网关和车载终端，是车辆智能信息传感器，同时也具有全球定位和全球网络身份标识（网络车牌）功能。

　　GID将汽车智能信息传感器、汽车联网、汽车网络车牌三大功能融为一体，具体表现为：

　　车辆状态的信息感知功能：GID与汽车总线（OBD、CAN等）相连，内嵌多种传感器，可感知和监控几乎所有车辆的动态与静态信息，包括车辆环境信息和车辆状态诊断信息等；

　　泛在通信功能：GID具有V2V、V2I和自组网（SON、移动Ad Hoc、AGPS等）的能力，具有车内联网以及多制式之间的桥接与中继功能，具备全球通信、全球定位与移动漫游能力；

　　汽车网络车牌功能：GID从汽车、网络、用户中提取天然属性，生成汽车的“网络身份证”，使得每辆汽车在网络中都具有一种天然、唯一性的身份标识，它不是一个标签，而是网络可信标识与寻址技术。

　　简而言之，GID改进了传统RFID单向、短距、低速、被动、无智能、无感知、无通信、覆盖面积小、高成本、非标准、易丢失毁坏等问题。同时，它具备了 目前车联网所需要的V2V、V2I和全球漫游与覆盖功能，不单纯是一种Telematics（车载通讯）设备。更突出的是，GID使汽车具备了“网络车 牌”或“网络身份证”的能力，解决了物联网中最困难的移动寻址与可信标识无法分离的问题，增强了网络可视性，可以唯一地区分全球所有车辆。此外，配合云后 台系统，GID可随时通过“心跳”功能把车况、行车状态，甚至是汽车“黑匣子”实时上报。如图1所示。

　　

　　图1 GID与RFID功能对比

　　从GID获得的多源动态数据信息，是车联网、机器移动、ITS、云计算领域的一种创新型应用技术。当车辆装载了GID终端后，汽车与交通状态信息可以从 CAN总线等采集到，这些状态涉及车辆行驶（位置、方向、速度、加速度），车体（内外温度、空气流量、胎压），动力（油压、转速、机油），车辆安全（安全 带、气囊、门窗锁），环境（天气、路况、拥塞）等，从而让车辆成为了解决道路和交通矛盾的智慧主体。

　　基于GID的IOV系统 IOV与ITS的创新影响

　　车联网的发展与ITS、汽车电子、移动互联网密不可分。下一代ITS发展需要解决的难题包括：全面获取交通状态、及时侦测道路路况并了解车辆的运行状 况、根据车/路况等相关状态智能发布信息，为出行者提供更有效的交通信息，达到绿色运输、改善效率、提升服务质量的目标。

　　由此可见，ITS的核心是“道路”和“车辆”的均衡博弈。传统ITS解决方案大都围绕静态和固定的道路关联因素，如路边单元RSU、视频摄像、信息发布牌、RFID Reader、压感线圈等，而忽略了车辆本身是交通路况、事故、路边环境等最直接的制造者和矛盾的主体。

　　基于GID的车联网的出现，是传统M2M和Telematics的进化与飞跃。基于GID能力，车联网完全可以把以往借助道路等外部信息源，转移到借助 车辆自身信息源的方向上来，使ITS在技术和管制等多方面遇到的困难迎刃而解，实现从“静态信息”向“动态信息”的视角转变，从信息的点采集，向面采集、 立体交叉采集、云计算处理转变，是ITS技术体制的一种本质改变。

　　IOV与云计算的关系

　　车联网产生的信息总量远大于电信业。以ITS为例，一个城市的多源动态交通信息采集，车辆信息的实时积聚、处理、发布，以及驱动决策和执行活动的智能化全过程，将是一个P级信息处理系统。

　　因此，IOV与ITS云计算平台就成为了信息化成功的关键。在云框架下，综合信息采集处理、道路交通状况监测、车辆监管与疏导、信号控制、系统联动以及预测预报、信息发布与诱导等，都必须做到与整体情报系统的融合、共享和统一决策。

　　如图2所示，车联网、ITS相关的云服务，主要分为三类。

　　

　　图2 基于云计算的ITS体系总体架构

　　IaaS基础云服务：基于云框架，提供车联网与交通相关的基础计算服务，如车辆/交通状态数据存储、车辆区域监控、车辆安全状态监控、道路交通实时分 析、接入计费与结算等等；同时，作为一种核心能力，以开放性接口API提供给任何第三方应用开发商使用，帮助他们快速构建相关的应用服务。

　　PaaS平台云服务：提供海量GPS数据和GID数据处理、ITS全息数据处理、云存储、信息挖掘与分析、信息安全、数据总线等功能。

　　SaaS应用云服务：基于基础云服务的能力和第三方的服务资源，任何开发者可开发出特定的支持车联网、ITS特性的应用，并能发布和支持多种用户终端（特定终端、PC浏览器、手机等）。

　　把握机遇 迎接挑战

　　IOV是互联网、物联网、通信、汽车制造、汽车售后服务、ITS、汽车保险、交管、LBS、移动互联网等融合的产物，跨界跨行涉及了大量产业，经济覆盖 面极广。受其影响，ITS、城市拥塞疏导、运输与物流、城市交通、公共设施建设、电信运营、生活方式、终端制造等都将发生一些本质性的变化。同时，IOV 的概念和范畴目前在不同角度还很难统一。因此，IOV体系需要从国家角度来进行顶层设计，并从国家战略和信息化利益角度去思考诸多问题。

　　IOV亟需解决的若干问题

　　V2V、V2I融合通信：在一辆车里，V2V与V2I通常是两种体制，目前车辆很少具有V2V能力，V2I也只在普通公网有限应用，实时性等得不到保障，而802.11P并不能完全胜任V2V及与V2I的融合与桥接能力。

　　CAN总线的开放：不同品牌的汽车，甚至同一品牌不同型号、不同年代的车辆，其CAN协议也是不同的。这给汽车在线设置了巨大的障碍，也严重影响了国家 信息安全。因此，为打破“空芯化”局面，让中国的ITS和IOV发挥更大的作用，促进IOV产业的健康发展，CAN的开放对于我国汽车制造业和IOV产业 都是必须的。

　　精确的车辆定位：AGPS不能完全满足车辆定位的要求，也不具备执法效力和足够的安全保障，从国家利益角度出发，也需要尽快使用北斗卫星定位，创新出快速、精准、综合的定位技术方法。

　　IOV标准问题：由于IOV涉及面极广，不同角度的关注点和出发点不同，交通部、公安部、安监局、工信部、国安局、军队等各自对IOV都有着自己的理解，因此，什么是IOV的制高点，从哪里入手制定什么样的标准和行规，且如何兼顾国家利益和自主创新，都亟需明确和统一。

　　另外，GID虽阐述了IOV需要的车载机功能，但GID与云的通信协议、与IOV用户终端的交互、与网络的泛在通信能力等，都存在标准亟需统一的问题，否则将无法实现互联互通。

　　在国家立法方面，车联网作为未来汽车行业的标配功能，在前装与后装市场上的规范、法制、监管、标准等都需要尽快出台试行草案。

　　IOV运营问题：IOV数据量极大，非普通平台所能承受，为保证安全可信，IOV必须是实名制的，同时每辆车都捆绑了若干移动终端、若干人员、若干设 备，有多属性、多归属特点，因此，其运营主体既不是传统电信运营商，也不简单是TSP、移动互联网SP、车厂或4S店，对“虚拟运营”的要求已经十分明 显。

　　此外，云平台的开放与接口技术、网络可视技术、定位与计算技术、快速检索技术、数据挖掘与分析技术等，都存在大量技术难点和障碍，随着产业的纵深发展，未来还将会有大量的新问题出现。

　　IOV发展前景广阔

　　车联网是特殊的通信形态，是电信转型、互联网转型、工业化与信息化结合的下一个重心，是汽车工业发展的新兴领域。发展IOV是汽车工业继“绿色”之后的第二大核心主题，在此过程中也充满了各种机遇。

　　首先，车辆状态的在线检查、在线年检、在线监控将成为现实。通过在线识别车辆状态和状况，可以了解车辆是否具备合法运营执照，是否符合环保要求，是否有危险行车行为等。此业务每年可节省数百至上千亿元，符合国际发展趋势，必将对车辆监管与消费行业产生重大影响。

　　其次，汽车具有了网络身份证。汽车都是准实名制的实物，容易实现网络空间与物理空间的映射，因此IOV在提高车辆网络可视性的同时，还具备了网络防伪、 防套牌、防假冒、网络追踪、反走私等功能，可方便地与移动支付、驾乘者信息档案等捆绑，实现从网络世界到物理世界的整体安全可信性，仅“网络车牌”和“黑 匣子”就将诞生出巨大的产业。

　　第三，IOV将补充和完善RFID+GPS系统。如前所述，GID是具有处理器、传感器、通信器、基因安 全ID、存储器、无线网桥等功能的新型车终端，它极大地拓展了RFID与GPS产业的空间，改变了当前ITS与车联网终端的立足点，与现有ITS系统融合 使用可实现移动终端的实时发布、智能路线导航等，必将影响整个ITS布局。

　　第四，IOV能拓展移动互联与LBS服务的新空间。汽车与社 区结合，将产生更具现实与虚拟意义的人类社区。车联网把大量物理世界的事物引入到网络世界中来，同时又避免了实名对隐私的侵犯，保证了虚实的映射唯一。因 此，IOV将对移动互联网产生巨大的冲击，一方面使客户数量剧增，另一方面开挖了诚信交易、隐私保护和可信标识等下一代金矿，其潜力不可估量。

　　第五，IOV将产生强大的数据服务。IOV实现了路网、路车、车人、人车、车网多级数据存储和查询，实现了与汽车相关产业链的6度关联，把人们生活中的 点滴都联系在一起。这种海量数据存储、处理、分发、应用、电子商务、数字交易等都需要由一个真实的平台完成，该平台的规模将比现有通信平台大得多，将把大 量物理世界的能耗转换为网络世界的能耗，因此IOV必将推动云计算产业的蓬勃发展，也必将是物联网云计算的第一个实用场景。

　　第六，未来 将涌现出大量车联网行业的智能终端。IOV不仅提出了对车载机的更高要求，同时也提出了IOV云概念，这必然产生所谓的IOV云应用手机。未来，IOV终 端应具有车联网所需要的特殊人机界面，可以与车载屏幕对接，可以作为移动支付终端，具备IOV LBS与SNS功能，具备IOV云上所有特殊服务，如ITS、车险、救援、事故报警、电子栅栏、智能路线、路况视频、IOV支付等，同时还可能具备导航、 定位搜索、查车、远程诊断以及与GID共组网等功能，前景不可限量。