车联网发展现状与关键技术探究

1 前言

物联网（The Internet of Things）作为新的网络信息技术，正在逐渐兴起。物联网是在互联网基础上，将网络延伸和扩展到任何物与物之间，物与人之间进行信息交换和通信。物联网概念的提出，加快了社会的信息化和网络化进程。

车联网（Internet of Vehicles）作为物联网中的应用之一，具有巨大的市场基础和需求。2014年全球汽车总量达到12亿，其中95%为轻型汽车。据美国法维翰研究公司预测，到2035年，新车年销量可能增至1.27亿辆，全球汽车总量达到20亿辆，甚至更多。面对如此巨大的市场，在信息化飞速发展的今天，车联网必然会得到更快、更强的发展。车联网作为物联网的典型应用，利用车载电子传感装置，通过网络完成信息交换，使车与路、车与车、车与人之间的信息互联互通，对车辆和交通状况进行有效的智能监控。车联网明确了车、路、城市与人的互联互通，促进了汽车、交通和信息技术产业向更加现代化、网络化和智能化的方向发展。

与传统的智能交通系统（Intelligent Transport System, ITS），车联网更注重车与车、车与人之间的交互通信，通过提取更多车辆行驶参数和系统数据来保障车辆行驶安全、规避道路拥塞、提高出行舒适度。可以说车联网的出现重新定义车辆交通运行方式。应用车联网技术，城市交通将得到极大改善，为用户提供更加智能、安全的驾驶环境。

本文尝试对目前车联网技术的研究现状做一个粗略的总结，包括相关的概念、面临的挑战、关键技术，以及对汽车信息化的影响等方面，为今后进一步研究提供参考。

2 车联网相关概念

车联网概念是物联网面向行业应用的概念实现。物联网是在互联网基础上，利用射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的网络体系，实现任何物体的自动识别和信息的互联与共享。物联网不刻意强调物体的类型，更多的是强调物理世界信息的获取和交换，以实现当前互联网未触及的物与物信息交换领域。车联网是物联网概念的着陆点，将这个具体的物理世界限定到车、路、人和城市上。车联网利用装载在车辆上的电子标签通过无线射频等识别技术，获取车辆的行驶属性和系统运行状态信息，通过GPS等全球定位技术获取车辆行驶位置等参数，通过3G/4G等无线传输技术实现信息传输和共享，通过RFID和传感器获取道路、桥梁等交通基础设施的使用状况，最后通过互联网信息平台，实现对车辆运行监控以及提供各种交通综合服务。

车联网由设备终端（车联网感知层）、通讯网络（车联网网络层）及数据分析云平台（车联网应用层）三层体系架构组成，如图1所示。

图1 车联网系统架构

车联网感知层，包括RFID、传感器网络等，该层组合成端系统，该系统是汽车的智能传感网，在整个体系的作用是负责收集获取车辆的信息，感知行车状态与驾驶环境，通过汽车总线完成与车辆之间的信息交互，通过无线通讯实现与远程TSP平台的信息交互；端系统是实现车内通信、车间通信、车网通信的泛在通信终端；同时还让汽车具备寻址和网络可信标识等能力的设备。

车联网网络层，可以实现车与车（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网络泛在性。

车联网应用层，也是整个车联网的核心部分。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。

3 车联网发展现状

车联网服务在英文中采用了“Telematics”一词，Telematics是远距离通信的电信（Telecommunications）与信息科学（Informatics）的合成词。自1997年通用Onstar面世，象征着Telematics的诞生，经过十几年的培育期，Telematics进入了高速发展的年代，车厂退出了各种类型的Telematics服务，主要包含车辆远程安防、后台导航及位置信息服务、实时交通、在线娱乐资讯、生活服务等方面，最早由通用汽车GM、宝马、奔驰等欧美车系普及，近几年，国内很多品牌也开始纷纷布局车联网战略，并作为自主品牌的主要卖点，例如，上汽荣威的InKanet系统，长安汽车的Incall系统等。业界人士认为，中国汽车技术一直落后于海外汽车，但自主品牌完全有能力在Telematics上与海外汽车平起平坐，可见Telematics 对各车厂的重要性。Telematics主要的服务分类如图2所示。

图2 Telematics服务的分类

图3 Telematics区域市场需求对比

从主要发展区域来看（图3），中国和巴西的Telematics产业起步较晚，但是市场需求强烈，所以海外车厂Telematics战略布局已从美国和欧洲逐渐转移到中国和巴西，服务主要分为三类：安全、便捷与导航、信息服务。

图4 美国市场Telematics布局图

图4显示的是美国Telematics市场当前功能的分布情况，重要的功能、安全类、汽车服务与监控、导航等均以内嵌式Telematics产品实现为主，部分车厂开始用手机来完成信息娱乐服务和导航。可以看到，宝马、通用、本田、雷克萨斯、奔驰、丰田等主要车厂的Telematics 均把战略重点放在了汽车安防上，导航也是重要战略之一，而信息服务则放在了次要位置，甚至可通过MirrorLink或RealVNCV等技术将手机的娱乐功能映射到车机上。

图5 英国市场Telematics布局图

图5显示的是英国市场Telematics分布现状，相对于美国，车辆安防功能并不是整个

Telematics重心，仅宝马、PSA和VOLVO在汽车安全上做了布局。相对于汽车安全，英国的Telematics服务重心向导航倾斜，以方便驾驶员出行作为主要功能，包含有智能手机导航、运营商服务、实时交通、停车场信息、道路天气、位置信息服务、目的地远程发送等。实现方式不一，内嵌式、手机式、混合式都占有一席之地。

图6 中国市场Telematics布局图

图6是中国Telematics分部现状。中国是Telematics的新生市场，也是潜力巨大的市场，特别是中国政府持续推出的关于汽车安全类的无线通讯终端及平台服务的法律法规，更多推动了车联网在中国发展的步伐。中国的Telematics功能主要以汽车安全、导航和信息服务为主，实现方式基本是嵌入式无线终端。

以下是主要车厂Telematics的发展状况。

1 通用GM Onstar系统

通用Onstar系统早在1997年上市为通用车主服务，是全球最早的Telematics产品。Onstar 技术主要采用GPS全球卫星定位技术和移动通讯技术，有终端及自己的平台，以安防功能为主，给车主提供通信，定位、导航和紧急救援服务。经过持续的发展改进，Onstar系统做了很大的改善，增加了通讯和休闲服务等，还能够深入与车辆进行数据交换，实现远程控制功能，如远程开锁、远程关门等，以上都是基于无线通讯技术来实现。

2 丰田Toyota G-Book系统

G-Book是丰田旗下高端车载娱乐导航系统，利用无线通信技术连接到数据服务中心，获取包括紧急救援、防盗追踪、道路救援等在内的智能车载信息服务。它的服务不限于车载终端，还可接入个人电脑、手机等设备。

3 宝马BMW iDrive系统