想对车联网技术(IOV)有个比较详细的了解
电子/通信
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比如车联网技术的结构,是怎样工作的?能带来哪些好处?

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2021-03-24 10:43 更新 u41 •  203
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车联网技术实际上是近年来很火热的物联网技术的车载实例,使用各种互联性来创建一个以车辆为信息感知对象的交流网络。车联网技术(IOV),也叫V2X(英文名Vehicle-to-everything),是将汽车和其他车辆或是可能影响汽车的设备连接到一个网络中,这使汽车之间可以彼此“交流”,对道路设施甚至人类和动物做出反应。 V2V

V2X技术包括哪些部分 由于车联网技术中的很多部分都是研究中的新技术,很多内容都处在概念阶段,也有可能等实际发展起来与现在所谈及的理论概念有所区别。 V2X技术

首先是V2G技术,也就是汽车对电网,是指充电式电动汽车,例如纯电动车(BEV)或者插电式混合动力车(PHEV)等可以和输电网络连接通讯,V2G系统有两种,一种是单向的(也叫V1G),是智能电网向电动汽车充电的,这种技术可以使这些电动汽车在充电的时候能够配合电网需求,调整充电给电动车的充电时间及充电速率等。另一种则是双向的,不止是电网向汽车充电,也可以将汽车视作电池,将电力储存在汽车中,因此可以允许汽车将电力输送回电网。V2G技术的发展也与智能电网的发展有关,目前单向的V2G发展比较理想,而双向的V2G技术可行性尚且存疑。

其次就是V2V技术,这是一种移动通信技术,以移动中的车辆及交通设施为节点,利用无线通信技术,来形成移动网络。加入这个网络的车辆,会成为一个无线节点,节点都是专用的短距离通信(DSRC),又或是无线路由。在300米左右范围内的汽车,可以联系起来,形成一个网络。在这个网络中,汽车可以进行信息交互,汽车之间可以发送,接收,甚至转发信息,这些信息包括:速度,位置,驾驶方向,刹车等。V2V技术可以提升汽车的安全,可以完成例如:道偏离提醒,交叉口、换道、盲区碰撞预警,前车刹车紧急刹车等工作。

然后是V2I技术,V2I技术是指,通过无线连接使汽车能够与交通信号,车道标志和其他智能道路基础设施之间进行双向信息交换。V2I技术的总体目标是改善道路安全、减少碰撞,并且提高交通管理能力。这项技术有两大重要应用:首先是汽车与交通信号灯,智能交通灯不仅能向汽车发送信息,也能从汽车那里获取信息,配备了摄像头和传感器的智能交通灯可以检测是否有行人在等待,是否有汽车在等待中,每个车道中有多少辆汽车在等待,智能信号可以与附近的其他智能信号进行通信,协同工作,适应路况并以最大程度地提高流量效率。因此V2I技术可以:提醒驾驶员即将驶过红灯,感知行人何时到达并激活人行横道,在车流量大的时候进行合理安排等。另一方面就是停车位,与汽车连通的停车场可以让驾驶员知道哪些空位可用,并进行引导,因此可以做到:分享可用停车位的实时信息,监控空气质量并控制照明,自动的车辆识别和付款。

然后是V2N,即车对网络,系统将车辆连接到蜂窝网络或者云端,车辆与网络进行信息交换,例如:内置了交通和导航功能的车辆,例如Google Maps,车辆能够接收有关计划路线的信息,例如事故或者拥堵等信息。(顺便一提,V2I和V2V的部分功能也能借由V2N完成)

V2P技术,即车辆到行人,是涉及车辆与行人之间直接通信的技术。此外,还可以与其他易受伤害的道路使用者(例如骑自行车者)进行通信。V2P有两个思路,一种是直接进行的,另一种则是通过使用网络基础结构来进行。前者寄希望于通过车载系统在某些情况下可以检测到行人或者其他道路使用者,后者则是利用行人携带的手持设备(比如智能手机)来定位附近的行人,从而使驾驶员发现并避免碰撞发生。这项技术既可以提醒车辆注意行人,也可以向接近的车辆的行人发出警告。

因此V2X系统需要丰富的传感器和车载连接性,从而与其他汽车,交通信号灯或停车位等基础设施,智能手机以及行人等通过蜂窝网络与数据中心进行信息交换。还需要可靠且安全的无线技术,包括Wi-Fi和蓝牙智能等。

车联网所需要的技术 为了实现车联网的功能,自然需要一些关键技术,首先首先就是各种收集信息用的传感器了,车联网技术的基础就是所有各种地方的传感器收集到的多项数据。随着车联网技术的发展,车联网需要承担的任务也越来越多,所需要收集的数据也是越来越多样化,因此也需要多种传感器的使用,比如负责汽车运行监测的传感器,例如:空气流量传感器(MAF)、发动机冷却液温度传感器(ECT),有安全系统的传感器,通过对碰撞的烈度和方位进行判断,然后确定安全气囊是否起爆,还有图像传感器,可以利用几个摄像头合成汽车周围的环境图像,立体摄像头甚至能生成3D图像。

射频识别(RFID)技术也是一项很关键的技术,这是一种通过无线射频信号实现物体识别的技术。RFID技术对车联网系统尤为重要,因为RFID不但可以感知物体位置,还能感知物体的移动状态并进行跟踪,而且对人体和物体均有较好的效果。加之RFID技术可以进行双向通信、自动识别,而且是非接触型,目前RFID定位法已经广泛应用于智能交通领域,并成为了车联网体系的基础性技术。

另外还有卫星定位技术,无需多言,对车联网来说非常关键重要的技术,为汽车提供定位和导航等服务,一般都是通过GPS系统,现在我国的北斗导航系统也逐渐投入了使用。

另外就是无线通信技术和大数据分析技术,前者例如5G,WLAN,蓝牙等, 负责将传感器收集的数据上传到后台服务中心,经过分析后再传输给车辆终端设备。由于车辆网的后台服务中心需要应对数量繁多、结构复杂的数据和信息,因此大数据分析技术也必不可少。

车联网的结构 因此车联网技术目前仍是一种研究中的新技术,不过现在已经形成了一种较为确定的车联网技术体系结构。在这套体系结构中,包含了三大层次,按照其层次由高到低分别是:应用层、网络层和采集层。 IOV 系统

1、应用层 应用层是车联网的最高层次,也就是直接为用户提供各种车辆服务业务的,负责所有可能的风险情况的分析、存储、处理和决策制定,用来提高效率、安全性和信息获取等。应用层负责接收从网络层中传递的信息,并在分析处理后直接展示给用户。例如:车队管理中,车联网可以帮助搭建车队管理平台,向用户反映车队中各个车辆的驾驶评分、车辆健康评估里程油耗监控等数据信息。

2、网络层 网络层也就是通信层,一般由网络服务器以及WEB服务组成,其需要确保车辆连接到所有需要的网络(例如WLAN,蓝牙等)。网络层的主要功能在于进行透明的信息传输服务,对输入输出的数据进行汇总、分析、加工和传输。采集层获取到的数据信息会上传到后台服务中心,由服务器对数据进行统计的管理,既可以对每辆车进行相应的分析(例如每辆车的状态),同时又可以对数据进行联合分析,形成车与车,或者道路上其他物体之间的各种关系,成为局部车联网服务业务,为用户群提供高效、准确、及时的数据服务。

3、采集层 采集层,也叫传感层,顾名思义,由各种车载传感器进行各种数据的采集,传感器收集环境数据以检测车辆驱动模式和实际情况,同时还包括无线射频识别(RFID)以及对环境、车辆位置和道路上其他物体的识别,并做出预测判断。因此采集层负极收集包括车辆实时运行参数、道路环境参数以及预测参数等等,例如车速、方向、位置、里程、发动机转速、车内温度等等。所有这些采集到的数据将会上传到后台服务器进行统一的处理与分析,得到用户所需要的业务数据,为车联网提供可靠的数据支持。

因此,V2X在工作时,所有安装在车辆、智能终端和现代城市基础设施平台上的传感器,都在同时收集信息,进行安全通信,上传到后台服务中心,进行分析处理后,再通过应用,反映给用户。例如:提供车辆的实时位置信息,道路拥堵情况,车队中每个车辆的健康状况,碰撞预警等。

车联网技术带来的帮助 如果车联网技术能够实现的话,从理论上讲,可以给新一代的汽车带来一些不同以往的功能:

首先是安全,车联网技术使车辆可以更好地,并且变得更加自主地了解周围环境。例如,如果车辆能够与Smart City基础设施进行通信,那么车辆就可以获取有关道路状况,事故,交通和当前天气的实时信息。数据可帮助驾驶员更改路线,避免交通拥堵和可能的事故。此外,车辆就可以收集有关其周围道路上物体的信息,包括路缘石,减速带和其他车辆,从而使汽车的驾驶和停车变得更加安全。

其次是效率,联网汽车软件可以利用收集到的数据使得私人出行受益,该软件可以帮助用户生成最有效的路线,以到达任何想去的地方,避免交通拥堵,事故,繁忙的街道或正在建设的道路,从而节省大量的出行时间。对于车队,联网的汽车软件也可以参与对所有车辆进行管理。例如,管理人员可以使用GPS跟踪车辆的位置并分析其状况并安排维护时间,从而提高汽车的效率。

环境,汽车联网可以让人们更加智能地安排出行,包括拼车,随着更多的人拼车,道路上的汽车将更少,这意味着更少的因燃料排放而造成的空气污染。另外,大多数现代联网汽车都依靠电力运行,更多电力汽车的使用也可以减少污染。

辅助功能,汽车联网同样有助于自动驾驶技术,使得更智能的汽车出行,更智能的汽车为残疾人提供了更多使用交通工具的选择。在这之前残疾人只能依靠公共交通工具,,借助联网的自动驾驶汽车,残障人士将有可能借助先进的技术轻松地自行驾驶。

数据,联网汽车上的传感器会收集大量数据,这些数据会呈现给驾驶员或由车辆用来对情况进行响应,或者提供给车辆的设备甚至驾驶员的智能手机中的应用进行自动响应或者提出建议。这些数据也可以提供给智能汽车开发服务的制造商和公司,由他们进行分析,以进一步增强用户体验。 IOV带来的帮助

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2021-03-24 11:35 更新 侧卫 •  1646