浅谈车联网的发展

摘 要：本文在车联网发展的国际大背景下，借助相关概念知识，指出车联网发展的意义，及其为汽车产业带来的升级机遇并通信行业携手通信行业快速发展，新技术应用的六个发面，最后指出其发展方向。

关键词：车联网；交通；智能化；3G

1 发展背景

从1990年美国施乐公司的网络可乐贩售机（Networked Coke Machine）开始，早期实践应用阶段的物联网就已经出现。直到1999年物联网的概念才由MITAuto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出来，并在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网（Internet of Things）中确立。它是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够对独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。

2009年1月28日的一次“圆桌会议”IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，奥巴马总统对此概念予以积极回应和支持，并且将其经济刺激计划的110亿美元用于智能电网及其相关项目的研发建设。促成当年美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。欧盟已将物联网及其核心技术纳入到预算高达500亿欧元并已经开始实施的欧盟“第七个科技框架计划（2007年-2013年）” 中。

在我国，自2009年以来，物联网闪亮进入在中国信息化产业的舞台，并很快红遍全国。温总理提出“感知中国”以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注。发改委、工信部等部委正在会同有关部门，在新一代信息技术方面开展研究，以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施，从而推动我国经济的发展。《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中物联网产业规模达五千亿之多，足以可见政府对物联网产业的重视程度。

2010年7月27日在北京召开了第九届中国信息港论坛“车联网”产业链合作研讨会，研讨会了最新的“车联网”的技术及应用状况，总结了“车联网”发展现状及趋势，解析“车联网”的热点及难点问题，深层推进了“车联网”产业链上下游的交流与合作，对促进汽车产业经济发展模式转型具有极其重要的现实意义。

2012年7月31日由中国交通运输行业主办的第三届节能运输大会在北京开幕，中国交通运输部在大会上了《交通运输行业智能交通发展战（2012-2020年）》，为未来中国智能交通发展指明了方向。

2 车联网概念

车联网，即“汽车移动物联网技术”，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和静、动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[1]。这一技术概念的核心是交通信息网络控制平台通过装在每辆汽车上的传感终端，实现对所有车辆的有效监管并提供综合服务即ITS，智能交通。是将先进的传感器技术、通信技术、数据处理技术、网络技术、自动控制技术、信息技术等有机地运用于整个交通运输管理体系而建立起的一种实时的、准确的、高效的交通运输综合管理和控制系统。

这是对现有交通模式的颠覆：车不再是独立的个体，而是庞大的城市智能车路系统有机体中的一员，将不会再有堵车和交通事故。它可以使每部汽车有序入网、行驶，在路网中被准确控制。挖掘路网最大潜力，实现不限行、不限购、不限使用，从而确保交通零拥堵。智能交通不是事后管理，而是提前介入与预警，实现人、车、路一体化发展。

3 发展车联网的意义

推进车联网能有效缓解我国的交通压力，特别针对大城市的道路拥堵问题、汽车消费带来的能耗和环境问题、交通事故频发三大问题，使我国的交通实现安全、畅通、高效。

3.1 提高道路效率

在中国内地50个城市上班路上平均花费时间排名中，北京以52分钟居首，广州、上海则以48、47分钟紧随其后。中国青年报社会调查中心通过中国网和搜狐网进行了一项民意调查，调查显示79.3%的人感觉上下班交通拥堵33.6%称非常堵。[2]相比较国际大都市，我国的拥堵经济成本和机动车年平均行驶里程达到最高。智能交通技术的使用可使交通堵塞减少约60%，使短途运输效率提高近70%，使现有道路网的通行能力提高2～3倍。车辆在智能交通体系内行驶，停车次数可以减少30%，行车时间减少13%至45%，车辆的使用效率能够提高50%以上。综合现有的电子信息技术，将每一辆汽车作为一个信息源，通过无线通信手段连接到网络中，进而实现对一定范围内车辆的统一管理。

3.2 降低汽车能耗

汽车的能源消耗是当前转变经济发展方式所面临的一个突出问题。当前，中国的石油消耗量仅次于美国，居全球第二。国家发改委信息称，2012年，中国生产原油2.0748亿吨，同比增长1.9%；进口原油2.7109亿吨，同比增长7.3%；出口244万吨，同比减少3.5%。就原油表观消费量看，去年中国共消费了4.7613亿吨，同比增长了4.9%。我国交通运输业的石油消费量仅次于工业，交通运输业的汽车耗油占到石油消费的40%。污染排放上，我国机动车氮氧化物排放量占排放总量的30%，一辆轿车一年排出有害废气比自身重量大3倍，并且我国城市交通拥堵也已经日益严重，大约有30%的汽油是消耗在堵车时候。[3]

3.3 减少交通事故

从公安部数据显示，2012年全国接报涉及人员伤亡的交通事故4.6万起，造成1.1万人死亡，5万人受伤。且在东部经济发达交通运输基础设施优越的地区交通事故总量大，伤亡人数多。智能交通技术将大大地提高交通道路管理水平，有效减少交通事故的发生，可使车辆安全事故率比现在降低20%，每年因交通事故造成的死亡人数下降30%～70%。通过ABS、EBD、ESP、碰撞规避系统、障碍物检测系统、行人保护系统等主动安全装置，以及安全气囊、能量吸收等被动安全装置增加汽车安全性。事故发生时，能够及时进行紧急救援，减少事故死亡率与致残率。

4 车联网为我国带来产业升级机遇

4.1 为汽车产业带来产业升级，提升汽车的信息技术含量

2013年1月11日下午，中国汽车工业协会了2012年全年全国汽车工业产销数据。2012年，汽车产销双双超过1900万辆，同比增幅略高于上年。年产销创历史新高，再次刷新全球记录，连续四年蝉联世界第一。

中国汽车销量及增长率

从1989年到现在，电子装置在汽车制造成本中所占的比例由16%增至30%以上。在一些豪华轿车上，电子产品则占到整车成本的50%～60%。今后汽车升级主要由电子技术驱动，70%的汽车创新来源于汽车电子。

车载信息娱乐方面，整车及传统车机企业正面临智能手机、平板电脑等手持移动终端的挑战，汽车正在集成越来越复杂的功能，拥有更多的人机交互、更直观的驾驶辅助体验、更多的媒体影音娱乐项目等。对于中国等新兴国家来说，以往高端车的一些配置正在呈现向中低端车转移的趋势，如更高品质的音响、图形显示仪表盘、后座娱乐影音，还有更直观的3D导航技术、全自动空调、泊车辅助系统等。当然，对于新兴市场包括中国、印度等的很多小型车，低成本的车载音响仍然有很大的市场空间。

在安全方面，近年来与车辆安全系统相关的产品呈现飞速增长，其中高度成长性产品包括车道偏离警示、转向头灯照明系统、整合式发电机与控制、车间距离警示装置、胎压监测系统与电动停车煞车装置。富士通半导体高级产品工程师李丹认为，与发达国家相比，中国汽车电子市场有着更高的增长速度和潜力，但中国的汽车电子市场目前还处于比较初级的阶段，中国本土的系统厂商比较擅长的领域主要集中在汽车音响、导航、集中式车身控制器、传统仪表等应用，而对动力总成、安全系统等核心技术则少有涉猎。

4.2 车联网与通信行业携手发展

国家自从2009年将物联网列入五大新型战略产业以来，各部门积极合作推动车联网的大力发展，并且该产业在通信和电子信息传输发面已经具备了基础：

4.2.1 3G网络为车联网提供网络基础。

当今车联网系统发展主要通过传感器技术、无线传输技术、海量数据处理技术、数据整合技术相辅相成配合实现[4]。未来的车联网系统，将会是对这些技术的有效集成。目前我国三大运营商已经建成覆盖全国的基础通信网，车联网将以其为基础，通过3G通信网络提供宽带化的无线信息传输通道，可以处理图像、视频流等多种媒体形式，这为建设车联网提供了坚实的网络基础。

4.2.2 车联网将为通信业提供巨大市场。

车联网产业链涵盖汽车制造、电信制造及运营、软件开发等多个产业。其中，运营商作为通信网络提供者是车联网中至关重要的一个环节。而对于运营商而言，随着传统业务的饱和，开拓行业应用成为其近年来的关注重点，车联网因此成为其发力的主要领域。据相关部门估计到2020年，世界上物物互联的业务跟人与人通信的业务之比将达到30∶1。我国目前机动车保有量接近2亿，未来将达到5亿，车联网的应用和推广，可以为3G网络带来庞大的用户市场，并衍生出丰富的行业应用。

中国电信在车联网方面的起步则比较早。早在2009年12月，当物联网的概念在中国出现不久的时候，中国电信就和安吉星联手，面向通用旗下的部分汽车推出了车联网服务。此后，中国电信还与丰田、北汽、比亚迪等厂商合作，为它们提供CDMA通道，实现对车辆运行状况的实施监控。然而，运营商对于开拓车联网市场的迫切性在中国联通表现得尤为显著。在2G时代，中国联通处于市场跟随者的地位；进入3G之后，联通在技术制式上占据了优势，因此将行业应用视为重点，希望借此提高市场份额。作为通讯设备商的华为、中兴以及先前有着移动互联网背景的上海际时空等企业群体，基于在网络设备、网络运营、应用开发等方面有着深厚的积累而选择进入车联网行业。国内主要的通讯设备提供商都非常看好车载市场的前景，并把进入车载市场作为中兴通信新的战略方向及未来业务拓展的新的增长点。

5 车联网新技术与应用

5.1 车辆安全

汽车安全分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。主动安全即车道保持系统、碰撞预警系统、辅助驾驶系统、驾驶员监控系统、倒车辅助系统、电子防盗、轮胎气压监测系统等。[5]统计资料表明，全球道路交通事故的总数约占安全事故的90%左右，造成的伤亡人数占所有安全事故伤亡人数的80%以上。造成交通事故的最主要原因是超速。真正的“主动型安全装置”应该是对速度的控制，上海大众智能设备有限公司也推出一种汽车智能速度控制器，具有速度控制能力，管理者可以用事先设定的方法强制约束汽车只能在规定的速度范围内行驶，从而大大提高行车安全系数。

5.2 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、无线通讯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，给争分夺秒的救援工作带来极大帮助。在被动安全测试方面，无论是欧洲NCAP还是美国NHTSA-NCAP，其最近的测试结果大部分车型都能取得4星或5星评价。因而，主动安全受到更多关注。汽车主动安全的主要目的是消除事故隐患，在事故发生之前避免其发生。主动防撞技术就是汽车主动安全领域的一个重要研究方向。其原理是采用雷达、红外线等多种方式来监测车辆周围的道路交通状况，一旦发现有两车相撞的危险时，就会给驾驶员发出提醒信号，或者自动采取制动、转向等措施来避免碰撞。

5.3 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、无线通讯技术、网络通讯与信息安全技术等将人员、车辆的监控管理、指挥调度、目标跟踪、应急报警、信息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。采用GPS/GSM/GIS和国际互联网等先进技术建设的基于Web的GPS网上车辆监控调度报警系统，车辆接入用户只要在任何地方任何方式接入Internet登录到http：//网站，使用IE或其他浏览器，即可实现对车辆的位置查询、轨迹跟踪、调度信息、历史轨迹回放、防盗防劫报警等功能，在网页上的电子地图上直观地显示出来。通过安装便携式车载终端，通过系统监控网络，将对其行经路线、疲劳驾驶、是否超载、紧急报警等进行监控。如发生和发现事故，监控平台第一时间通知事发地公安、交管、消防、环保等部门。

5.4 车辆调度

车辆调度系统集GPS、GIS和现代通信技术于一体，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。在公交车管理中智能公交车的试行，实现了通过GPS自动报站和实时跟踪掌握车辆定位、公交车速等功能。各线路公交车的行驶位置，司机如果不在正确的线路上走，在监控屏幕上都可以看得一清二楚，指挥中心就会向司机发出预警。这样有助于防止司机虚开班次、脱线行驶、滞站、溜站等。当有的线路公交车辆过密或过疏，指挥中心都可统一调度。GPS还能自动生成车辆一天的运行情况，司机每开一个班次的进站、出站时间都被清晰地记录，而这些以前都是需要站务来签的，现在则可通过GPS自动生成。司机通过刷自己的工作卡就可轻松查询到自己的运营情况。

5.5 电子不停车收费（ETC）

汽车自动电子收费系统（ETC）是目前世界上最先进的路桥收费方式，通过车载电子标签与收费站自动收费车道上专用短程通讯，从而达到车辆不需停车自动交纳路桥费的目的，可大大提高高速公路收费站的通行能力，为广大驾乘人员提供安全快捷畅通的优质服务。汽车电子与通信技术能够为实现安全驾驶和创造优秀的交通环境起到很大作用。车辆与收费站之间通过无线数据通信进行有关计费信息的交换，通过计算机网络进行收费数据的处理，实现不停车自动收费的全电子收费系统是通过经济手段调节交通流量的基础。应用WLAN技术，应用一种全新的ETC系统解决思路和实现方案，代替传统应用中的RFID（射频识别）技术，实现一种新颖的低成本、高效率、功能完备、性能指标优良并符合我国收费公路路况特点的ETC系统，可以为ITS（智能交通系统）信息的传递提供技术基础。

5.6 信息娱乐

汽车正成为互联网上的一个节点，新一代的汽车信息娱乐（IVI）系统将能与智能电话同步音乐、地图和通讯录等成为人们随时需要的重要信息；可以独立下载当地的商业内容和多媒体内容；停车时还可以从家用PC上下载音乐与视频，并且不耽误炒股等重要的商业活动。随着国内3G网络逐渐铺开，3G汽车的概念应运而生。3G汽车可在车内实现与Internet的真正无缝链接，依托强大的网络系统，3G汽车可实现3D导航、实时路况提醒、车辆位置监控以及更精准的导航指示等。基于Internet的延伸，3G汽车可在车内实现视频电话会议，进行各种在线娱乐服务。同时，依托车载信息服务商的平台，车主可通过寻求呼叫中心帮助，获取用车、生活和工作甚至娱乐等所需的全方位资讯，诸如道路救援、股市行情、酒店查询等。

6 车联网发展趋势

“车-路”信息系统一直是智能交通发展的重点领域。欧洲大力发展CVIS系统及信息平台，美国大力发展IVHS系统及信息平台，日本大力发展的是SmartWay系统与信息平台。欧洲CVIS信息平台，车辆将可以直接与路况“对话”。只需要通过一个简单的红绿灯、十字路口或者是其他基础设施上的接受器模块，就能直接获得最新路况，了解潜在的危险。

更重要的是，汽车移动物联网并不是一项纯粹的投入，它还将带动如汽车零部件、芯片、软件、方案提供、网络供应等多个相关产业的发展。同时，作为全球最大的汽车生产和消费国，中国完全可以在全球率先应用汽车移动物联网――新一代智能交通系统。中国各城市智能交通的发展步伐不断加快，特别是在北京、上海等特大城市，将达到交通信息化的最终目标：人车路在ICT贯穿下的协调发展，正如动感电影《2030，行！》中展现的2030年上海的城市交通。

参考文献：

[1] 闵真.基于物联网技术的交通信息采集系统[D].南昌：南昌大学，2012.

[2] 牛文元.《2012中国新型城市化报告》统计[M].北京：科学出版社，2012.

[3] 武锁宁.车联网：值得关注的课题[J].中国电信业，2010，6（1）：45-47.

[4] 徐永兵.解读“车联网”[J].商用汽车，2012.

[5] 吉林大学汽车工程系.汽车构造（第五版）[M].北京：人民交通出版社，2006.