韓杰堯

(交通運(yùn)輸部管理干部學(xué)院，北京 101601)

1 前 言

隨著城市化進(jìn)程的加快，大量人口涌向城市，城市交通擁堵問題日益加重。車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用，成為城市交通擁堵治理的重要應(yīng)用手段，傳統(tǒng)汽車與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)融為一體是治理城市交通擁堵的關(guān)鍵一步，也是實(shí)現(xiàn)智能交通的重要一招。

2 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決城市交通擁堵的現(xiàn)狀

日本城市交通治理一直走在世界前列，最具代表性的CACS(汽車綜合控制系統(tǒng))項(xiàng)目的開發(fā)和應(yīng)用直接促成以建設(shè)省為主干的車路通信系統(tǒng)RACS，日本在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決城市交通擁堵方面開展的項(xiàng)目從理論到研發(fā)、從技術(shù)突破到產(chǎn)品應(yīng)用逐漸形成產(chǎn)業(yè)化[1]。

重慶通過產(chǎn)品和系統(tǒng)的應(yīng)用示范，使重慶城區(qū)車輛管理及交通控制指揮水平位居世界前列。江西省與航天科技控股集團(tuán)在北斗定位、汽車探感技術(shù)、行車記錄等方面進(jìn)行合作，推動(dòng)江西智慧交通的大力發(fā)展。上海市主導(dǎo)并成立車聯(lián)網(wǎng)與車載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，進(jìn)一步將國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)資源進(jìn)行整合并做大做強(qiáng)[2]。

3 車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 汽車探感技術(shù)

人、車、物的感知是行車安全、避免碰撞和智能駕駛的基本要求，主要采用RFID技術(shù)。RFID技術(shù)與無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)最基本的技術(shù)之一，用于感知周圍物理環(huán)境和標(biāo)識(shí)物體。全局標(biāo)識(shí)是RFID技術(shù)首要解決的關(guān)鍵技術(shù)難題，現(xiàn)有的RFID標(biāo)識(shí)并沒有統(tǒng)一規(guī)范，假設(shè)要全部接入互聯(lián)網(wǎng)就需要有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。隨著RFID感應(yīng)技術(shù)逐漸趨向成熟，物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用以及整合異構(gòu)傳感網(wǎng)所產(chǎn)生的問題將會(huì)得到妥善解決。

3.2 通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

車路通信主要是通過DSRC協(xié)議實(shí)現(xiàn)路側(cè)單元(RSU)和車載終端(OBU)的通信。車載設(shè)備能夠有效接受路側(cè)單元發(fā)出的信息并分析交通流量、道路安全狀況及車輛緊急狀況，交通指示信號(hào)等。車與車的通信基于車載AdHoc網(wǎng)絡(luò)，此種模式可以讓車輛數(shù)據(jù)在傳輸范圍內(nèi)進(jìn)行自由交互，對于設(shè)定范圍外的車輛通信，數(shù)據(jù)交互主要建立在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議基礎(chǔ)上。

3.3 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)的開發(fā)和功能推廣的重點(diǎn)主要集中在云計(jì)算技術(shù)、數(shù)據(jù)智能預(yù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)安全保障技術(shù)和大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。云計(jì)算技術(shù)推廣應(yīng)用的主要突破方向在于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對海量數(shù)據(jù)預(yù)處理功能、交通信息交互和安全等方面?，F(xiàn)有的云計(jì)算技術(shù)主要采用Hadoop團(tuán)隊(duì)開發(fā)的HDFS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，交通云的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的突破發(fā)展方向應(yīng)傾向于海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)加密和安全性保證以及提高I/O速率等方面。

4 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決城市交通擁堵問題的典型應(yīng)用

4.1 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車上的應(yīng)用

奔馳在全新S級轎車實(shí)踐了“避免事故，減小傷害”的理念，更新部分車輛功能和采用最新智能平臺(tái)，主被動(dòng)安全性得到極大提升，在一定條件下，車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性也有所提升，奔馳事故研究部將其定義為“智能駕駛”[3]。奔馳將車聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)率先運(yùn)用在轎車上勢必會(huì)在汽車研究領(lǐng)域造成不小的震動(dòng)，其他汽車生產(chǎn)廠家未來迎合潮流將會(huì)做出戰(zhàn)略調(diào)整，始終以汽車用戶為中心。

沃爾沃始終將汽車安全放在戰(zhàn)略首位，在自動(dòng)駕駛的廣闊前景下，其必須依靠車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，自然而然在車聯(lián)網(wǎng)方面的研究投入增多。沃爾沃新推出的Sensus是一種智能人機(jī)交互系統(tǒng)，在吸收傳統(tǒng)沃爾沃人機(jī)交互系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)后推陳出新，隨后開發(fā)了Volvo oncall隨車管家，能提供挽救生命的緊急救援和安保方面的服務(wù)，該系統(tǒng)還涵蓋了災(zāi)難救援、緊急情況自救、導(dǎo)航與定位等方面。

車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的快速發(fā)展離不開傳感器、數(shù)據(jù)采集運(yùn)算等技術(shù)。蘇州金龍和杭州鴻泉數(shù)字設(shè)備有限公司簽訂合作協(xié)議，車輛將配備車載信息采集設(shè)備用于監(jiān)控車輛行駛狀況和周圍交通數(shù)據(jù)，相關(guān)資料顯示由杭州鴻泉公司研發(fā)，蘇州金龍使用的G-BOS系統(tǒng)已經(jīng)管理車輛60 000多臺(tái)。當(dāng)用戶快速增長的同時(shí)，也暴露出售后服務(wù)遲滯、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、運(yùn)算逐漸不能滿足當(dāng)前復(fù)雜交通環(huán)境等問題。

4.2 車聯(lián)網(wǎng)在道路貨運(yùn)車輛公共監(jiān)管與服務(wù)方面的應(yīng)用

車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在客車市場相對成熟，南京依維柯率先研究應(yīng)用第一套車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，該平臺(tái)將車輛監(jiān)控、路線規(guī)劃、安全行車等融為一體，同時(shí)在導(dǎo)航與定位方面兼容GPS和北斗系統(tǒng)，其工作原理是車載設(shè)備在后臺(tái)接入公共平臺(tái)，車廠在比對自主客車數(shù)據(jù)庫的前提下，平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)匯總所有車載平臺(tái)的上傳數(shù)據(jù)，將其應(yīng)用服務(wù)范圍拓展，以整體的方式展示給駕駛員，當(dāng)前的企業(yè)推廣還局限于傳統(tǒng)服務(wù)流動(dòng)車，在積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的前提下，能夠通過再找大客戶進(jìn)行專項(xiàng)開發(fā)研究[4]。

4.3 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市交通的應(yīng)用

蘭州在全國城市應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域走在前列，已立體開啟“車聯(lián)網(wǎng)”城市智能交通系統(tǒng)。屆時(shí)，蘭州市行政區(qū)域內(nèi)注冊登記、轉(zhuǎn)入和年檢的機(jī)動(dòng)車將統(tǒng)一免費(fèi)安裝車輛電子信息卡。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)一步拓展應(yīng)用后，用戶可以24 h通過通訊手段獲取實(shí)時(shí)道路交通信息[5]。

5 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決城市交通擁堵的主要措施

5.1 道路環(huán)境感知與定位導(dǎo)航

在交通堵塞治理方面，車輛位置探感最核心的技術(shù)就是衛(wèi)星系統(tǒng)定位，以周圍車輛位置信息為參考，能夠達(dá)到城市交通擁堵治理的目的，同時(shí)也將有助于無人駕駛、智能交通等技術(shù)的發(fā)展。

車載導(dǎo)航系統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)庫，接入趨向自由化，核心是官方提供的街區(qū)數(shù)據(jù)庫，并參考其他地圖數(shù)據(jù)庫將錯(cuò)誤之處予以修正優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，車載設(shè)備還將附帶其他諸如影音播放、立體移動(dòng)導(dǎo)航、實(shí)時(shí)路況顯示、路線自動(dòng)優(yōu)化等附加功能，駕駛員在參考立體交通信息的前提下，借助車載設(shè)備智能控制車輛，高度智能化的汽車甚至可以自主處理交通問題和自動(dòng)行駛，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度直至最終解放駕駛員。

5.2 無線通信

當(dāng)前，DSRC通信技術(shù)在車載環(huán)境下的應(yīng)用主要有車路協(xié)同避撞控制和車隊(duì)跟蹤。當(dāng)交通流量比較大時(shí)，車隊(duì)跟蹤是車輛和調(diào)度中心通過信息交互，考慮到信息延遲進(jìn)行車輛速度動(dòng)態(tài)調(diào)整，車輛速度都受前車速度的影響。DSRC通信技術(shù)從整體來講，應(yīng)用最廣泛的主要在于車輛與車輛、車輛與路側(cè)單元之間的實(shí)時(shí)信息交互，能將車輛和道路兩者整體結(jié)合起來，采集充分的實(shí)時(shí)道路信息和路側(cè)單元信息，基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能控制車輛的功能，并從根本解決城市交通擁堵的問題。

5.3 智能控制與全輔助駕駛

在城市交通方面，智能控制被認(rèn)為是傳統(tǒng)控制理論在近年來的進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)用傳統(tǒng)技術(shù)面對新問題收效甚微甚至束手無策時(shí)，智能控制技術(shù)往往突破常規(guī)思路，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)、模糊邏輯控制、分層遞階控制、學(xué)習(xí)控制、遺傳算法等在控制領(lǐng)域取得了重要的成果。智能控制系統(tǒng)在軟件的編程下，按照相應(yīng)的算法，自己就會(huì)具備完成某種特定目的智力，特別是在監(jiān)控、報(bào)錯(cuò)、自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)方面將控制系統(tǒng)與車載網(wǎng)絡(luò)智能化融合，在解決城市道路交通擁堵問題方面會(huì)有廣泛的前景。

全輔助駕駛技術(shù)能夠在遇到危險(xiǎn)情況時(shí)自動(dòng)剎車且與前后車輛保持安全車距、控制車輛偏離安全線的距離、檢測駕駛員的危險(xiǎn)行為等。全輔助駕駛其運(yùn)作基于不同的傳感器技術(shù)，車載設(shè)備探測傳感器主要有雷達(dá)傳感器、電磁傳感器、電容傳感器等，值得一提的是激光雷達(dá)開始在小汽車領(lǐng)域推廣，其工作原理是利用高精度定位激光束投影在目標(biāo)物體上來獲取數(shù)字信息，經(jīng)過軟件編譯自動(dòng)生成數(shù)字模型代碼，測量結(jié)果精確至厘米，該技術(shù)憑借其快速精準(zhǔn)、高效的特性將在傳感技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)獨(dú)樹一幟。

6 展 望

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決城市交通擁堵雖起步較晚，但已全面發(fā)展。車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)有汽車探感、通信與數(shù)據(jù)處理，但當(dāng)前車聯(lián)網(wǎng)存在傳感器及數(shù)據(jù)處理整合、無線網(wǎng)絡(luò)通信的對接語音識(shí)別技術(shù)、個(gè)人信息安全隱患和APP與車載智能平臺(tái)等方面技術(shù)難點(diǎn)。

雖然車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)前景廣闊，但要冷靜認(rèn)識(shí)到車聯(lián)網(wǎng)用于解決城市交通擁堵存在的問題，諸如法律法規(guī)、人才引進(jìn)、技術(shù)規(guī)范和產(chǎn)品開發(fā)等方面依然存在漏洞，還需要政府牽頭將汽車產(chǎn)業(yè)和科研院等力量相互滲透，貫徹中央文件的產(chǎn)學(xué)研一體化精神，有效緩解城市交通擁堵問題。