物联网在车辆工程中的应用.docx
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物联网在车辆工程中的应用
编号：
（7442）字号
物联网应用设计（方案）
物联网在车辆工程中的应用
工程管理
题目：
姓名：
学号：
班级：
二〇一三年五月
目录
1概述……………………………………………………..……………2
1.1项目背景………………………………………………………2
1.2设计依据………………………………………………………5
1.3设计原则………………………………………………………5
2建设目标与任务……………………………………………………5
2.1建设目标………………………………………………………6
2.2建设任务………………………………………………………6
2.3建设原则………………………………………………………7
3需求分析………………………………………………………………7
3.1现状描述………………………………………………………7
3.2需求分析………………………………………………………7
3.2.1功能需求…………………………………………………7
3.2.2性能需求…………………………………………………10
3.2.3安全需求…………………………………………………11
2.3设计边界条件…………………………………………………11
4系统总体分析………………………………………………………11
4.1设计思路………………………………………………………11
4.2总体框架………………………………………………………12
4.3系统划分………………………………………………………12
4.4安全体系………………………………………………………13
1概述
1.1项目背景
车联网（IOV：
InternetofVehicle）是物联网在汽车领域的一个细分应用，是移动互联网、物联网向业务实质和纵深发展的必经之路，是未来信息通信、环保、节能、安全等发展的融合性技术。
它的发展离不开以下几个因素：
1、国家对物联网的重视以及政策支持是车联网发展的制度基础
2010年温家宝总理在十一届全国人大三次会议上第一次在政府工作报告中提及物联网。
温总理指出大力培养战略新兴产业，积极推进“三网”融合取得实际性进展，加快物联网的研发应用，转变经济发展方式刻不容缓。
经过两年的酝酿和发展，物联网已初具规模。
2012年两会的政府工作报告中，物联网再次被提为战略新兴产业。
工业和信息化部在其网站发布了，这是我国五年规划史上第一个物联网规划，规划中明确提出，物联网将在智能电网、智能交通、智能物流、金融与服务业等领域率先重点部署。
车联网作为物联网在汽车行业的重要应用，现已被列为国家“十二五”期间的重点项目。
目前，工业和信息化部正在从产业规划、技术标准等多方面着手，加大对车载信息服务的支持力度，以推进车联网产业的全面铺开。
此外，中国政府对于新能源和智能化汽车也有强有力的政策鼓励。
可以预见的是，车联网也将迎来更多的扶持政策。
国家对于物联网及其相关产业的重视程度是推动我国车联网快速发展的重要体制保障。
目前，国务院公布了关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定：
到2020年，节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造产业成为国民经济的支柱产业，新能源、新材料、新能源汽车产业成为国民经济的先导产业。
2、汽车电子以及信息传输网络的发展为车联网奠定了技术基础
车联网是继互联网、物联网之后未来智能城市的另一个标志。
相比较传统移动通信服务，车联网的应用领域具有更广业务种类、更长价值链条、更专业化需求的特点。
在技术层面，车联网需要首先通过各种传感器获取各种信息，如射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，这些设备能为汽车间的信息交换提供基础，从而实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理。
近几年来，国内基于RFID电子标签技术的传感网发展迅猛，而车联网发展的重要基础－－汽车电子也在快速发展。
汽车电子是车联网得以实现的基础，特别是汽车电子中的各种车用传感器和执行器等，他们是促进汽车电子化、自动化、智能化发展的关键技术之一，对某些汽车电子系统，如发动机电控、安全气囊系统，传感器成本约占系统总成本的70%。
世界各国对车用传感器的研究开发以及如何提高性价比都非常重视。
汽车电子越发达，自动化程度越高，对传感器的依赖就越大。
所以，国内外都将车用传感器技术列为重点发展的高新技术。
除了传感器外，车载汽车电子装备也是车联网得以实现的重要载体，包括导航系统、车载娱乐系统等。
另外，信息传输网络也是车联网必不可少的技术环节之一。
目前，我国三大运营商都已经建成覆盖全国的基础通信网。
特别是3G网络的建设，这为建设车联网提供了坚实的网络基础。
总体来看，车联网以车为节点和信息源，通过无线通信等技术手段将获取的信息连接到平台网络中加以分析和管理，其核心就是信息获取和反馈控制，从而实现车与路、车与车、车与城市网络的相互连接。
它是伴随着城市交通拥堵的日益加重以及智能交通解决方案技术的不断进步而出现的，我国拥有丰富的带宽资源和移动通信网络，并且汽车保有量大，这使得我国发展车联网具有很多优势。
3、构建健康、和谐的城市化体系是推动车联网发展的市场需求
随着我国经济的发展，国民经济的工业化，城市人口不断增加，城市化在全国范围内已经成为一种必然趋势。
城市化带来的交通拥堵、车辆事故、环境污染等“城市病”，已成为横亘在城市发展面前的一道难题，这对城市化健康发展与构建合理、和谐的城市体系提出了更高的要求。
我国是全球汽车最大的生产国和消费国，车联网市场巨大，车辆已经成为城市的重要组成部分。
从汽车这一新兴移动终端，到由汽车组成的车联网系统，牵动着我国又一条至关重要的经济脉络。
尤其在今年两会上，智能交通、校车安全等社会问题成为议题后，社会各界对交通堵塞、校车事故、车内污染等问题特别重视，都希望政府能制定强有力的解决措施。
1.2设计依据
《物联网“十二五”发展规划》2012
《2012-2020年中国智能交通发展战略》
《国家"十二五"科学和技术发展规划》
1.3设计原则
1、实用先进
系统设计从需求出发，立足于应用。
采用业界先进且成熟的技术，充分考虑所选产品升级时的平滑度，预计未来发展的需求和吸收新技术的可能性，保证所选的软硬件具有较长的生命周期，确保整个系统的先进性。
2、可靠稳定
根据应用需要，合理确定系统平均无故障运行时间和可靠性等级，确定系统部件平均故障修复时间，选择相应的软硬件，保障系统的可靠性和稳定性。
3、标准规范
设计遵循国家标准和行业内的标准，保障系统建设的标准化和规范化。
4、维护方便，确保安全
应用现代软件工程方法，确保系统的开放性、可扩充性和可维护性，有效降低系统运行与维护的难度与代价。
遵循系统安全、保密的有关要求，在便于资源共享的前提下，处理好数据资源共享与数据安全保密的关系。
2建设目标与任务
2.1建设目标
根据中国物联网校企联盟的定义，车联网是由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网络。
通过GPS、RFID、传感器、摄像头图像处理等装置，车辆可以完成自身环境和状态信息的采集；通过互联网技术，所有的车辆可以将自身的各种信息传输汇聚到中央处理器；通过计算机技术，这些大量车辆的信息可以被分析和处理，从而计算出不通车辆的最佳路线、及时汇报路况和安排信号灯周期。
2.2建设任务
（1）车载传感器接口协议的设计；
（2）GPS装置安装位置的设计；
（3）无线收发装置选型及工作模式的设计；
（4）中间处理器的设计；
（5）接入网的设计；
（6）骨干网的设计；
（7）信息录入系统；
（8）信息查询系统。
2.3建设原则
（1）统一性原则
本项目由多个分项目组成，按照统一性原则把各部分的信息整合在一个应用平台，实现信息统一应用和共享。
（2）先进性和成熟性原则
按照“先进实用、高效可靠”的原则，采用现有成熟技术和产品，充分利用现有公用通讯网络，使系统具有先进性和较长生命周期。
（3）兼容性原则
应充分考虑与其他系统兼容性，设计与车联网信息共享平台等已建系统的接口，确保信息共享。
（4）稳定可靠原则
系统以无故障运行为目标，从系统结构、技术措施和维护响应能力等方面综合考虑，确保系统具有良好的稳定性、安全性和扩展性。
（5）标准化原则
系统采用国家标准和水利行业标准，保证系统的开放性、兼容性和经济性。
3需求分析
3.1现状描述
电信运营商、汽车电子和服务企业,甚至汽车贸易企业,开始以一种简化版的车联网运营模式向前推进——围绕车载智能平台进行集成,实现内容和应用的整合。
凭借移动网络通道的优势,目前三大运营商在车联网上的推进方式,基本是将车载智能终端与无线通道相连,以提供实时交通路况、导航、救援定位、车况检测、4S店预约等运营服务,多基于呼叫中心或移动互联网,并不涉及什么新的技术,只相当于在现有网络基础上一个新的业务拓展。
真正的车联网应该是多个信息系统一体化的,人、车、路、环境之间的信息是互通的,基于物联网技术的车联网。
现在相关标准统统没出台,连起步阶段都不能算。
不过现有技术条件下能实现的,马上能见到效益的,也只有这种模式。
但即便是现有的这种模式,也并不能确保在商业模式上的成功。
目前进入市场的所谓“车联网”产品和服务,都是汽车制造商替终端用户埋单,通常一年到三年,到期后是否会主动续约服务还是未知数。
3.2需求分析
3.2.1功能需求
车联网系统，是指是利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，对道路和交通进行全面感知，实现多个系统间大范围、大容量数据的交互，对每一辆汽车进行交通全程控制，对每一条道路进行交通全时空控制，以提供交通效率和交通安全为主的网络与应用。
各部分功能需求如下：
1、传感器技术及传感信息整合：
“车联网是车、路、人之间的网络”，车联网中的传感技术应用主要是车的传感器网络和路的传感器网络。
车的传感器网络又可分为车内传感器网络和车外传感器网络。
车内传感器网络是向人提供关于车的状况信息的网络，比如远程诊断就需要这些状况信息，以供分析判断车的状况；车外传感器网络就是用来感应车外环境状况的传感器网络，比如防碰撞的传感器信息、感应外部环境的摄像头，这些信息可以用来增强安全和作为辅助驾驶的信息。
路的传感器网络指那些铺设在路上和路边的传感器构成的网络，这些传感器用于感知和传递路的状况信息，如车流量、车速、路口拥堵情况等，这些信息都能让车载系统获得关于道路及交通环境的信息。
无论是车内、车外，还是道路的传感器网络，都起到了车内状况和环境感知的作用，其为“车联网”获得了独特（有别于现在互联网）的“内容”o整合这些“内容”，即整合传感网络信息，将是“车联网”重要的技术发展内容，也是极具特色的技术发展内容。
2、开放的、智能的车载终端系统平台
就像互联网络中的电脑、移动互联网中的手机，车载终端是车主获取车联网最终价值的媒介，可以说是网络中最为重要的节点。
当前，很多车载导航娱乐终端并不适合“车联网”的发展，其核心原因是采用了非开放的、非智能的终端系统平台。
基于不开放、不够智能的终端系统平台是很难被打造成网络生态系统的。
这方面可以参看智能手机领域来感受到这一点的重要：
大量的开发者基于苹果公司的IOS和GoogleAndroid终端操作系统都构建了几十万款应用，这些应用为这两个手机网络生态系统创造了核心价值。
而这一切都是因为开发者可以基于这样的系统开发应用，特别是Google的Android系统，源代码完全开放，可以被裁减和优化。
因此，从目前来看GoogleAndroid也将会成为车联网终端系统的主流操作系统，它天然为网络应用而生，并专为触摸操作设计，体验良好、可个性化定制，应用丰富且应用数量快速增长，已经形成了成熟的网络生态系统。
反观当前车载终端用得最多的WinCE，可以说是一个封闭的系统，很难有进一步发展的空间，因为应用少得可怜，任何修改都由于微软的封闭策略而无能为力，辛辛苦苦开发了上网功能，却无特色的应用及服务可用。
在前装市场上荣威350及其INKANET，在后装市场上路畅科技的Android平台产品已经证明了Android的价值，Android将是车载娱乐导航终端平台操作系统的必然选择。
3、语音识别技术
无论多好的触摸体验，对驾车者来说，行车过程中触摸操作终端系统都是不安全的，因此语音识别技术显得尤为重要，它将是车联网发展的助推器。
成熟的语音技术能够让司机通过嘴巴来对车联网发号施令索取服务，能够用耳朵来接收车联网提供的服务，这是最适合车这个快速移动空间的应用体验的。
成熟的语音识别技术依赖于强大的语料库及运算能力，因此车载语音技术的发展本身就得依赖于网络，因为车载终端的存储能力和运算能力都无法解决好非固定命令的语音识别技术，而必须要采用基于服务端技术的“云识别”技术；
4、服务端计算与服务整合技术
除上述语音识别要用到云计算技术外，很多应用和服务的提供都要采用服务端计算、云计算的技术。
类似互联网及移动互联网，终端能力有限，通过服务端计算才能整合更多信息和资源向终端提供及时的服务，服务端计算开始进入了云计算时代。
云计算将在车联网中用于分析计算路况、大规模车辆路径规划、智能交通调度计、基于庞大案例的车辆诊断计算等。
车联网和互联网、移动互联网一样都得采用服务整合来实现服务创新、提供增值服务。
通过服务整合，可以使车载终端获得更合适更有价值的服务，如呼叫中心服务与车险业务整合、远程诊断与现场服务预约整合、位置服务与商家服务整合等等；
5、通信及其应用技术
车联网主要依赖两方面的通信技术：
短距离无线通信和远距离的移动通信技术，前者主要是RFID传感设别及类似WIFI等2.4G通信技术，后者主要是GPRS、3G、LTE、4G等移动通信技术。
这两类通信技术不是车联网的独有技术，因此技术发展重点主要是这些通信技术的应用，包括高速公路及停车厂自动缴费、无线设备互联等短距离无线通信应用及VOIP应用（车友在线、车队领航等）、监控调度数据包传输、视频监控等移动通信技术应用。
6、互联网技术
车联网的本质就是物联网与移动互联网的融合。
车联网是通过整合车、路、人各种信息与服务，最终都是为人（车内的人及关注车内的人）提供服务的，因此，能够获取车联网提供的信息和服务的不仅仅是车载终端，而是所有能够访问互联网及移动互联网的终端，因此电脑、手机也是车联网的终端。
现有互联网及移动互联网的技术及应用基本上都能够在车联网中使用，包括媒体娱乐、电子商务、Web2.0应用、信息服务等。
当然，车联网与现有通用互联网、移动互联网相比，其有两个关键特性：
一是与车和路相关，二是把位置信息作为关键元素。
因此需要围绕这两个关键特性发展车联网的特色互联网应用，将给车联网带来更加广泛的用户及服务提供者。
3.2.2性能需求
（1）准确性
在线监测的数据必须符合国家、行业相关标准，解析结果和计算成果必须符合有关规范。
（2）可靠性
车载终端系统平台必须满足在正常条件下长期稳定运行的需要；各类配套设备符合国家相关标准的要求；系统应具备较强的容错能力。
（3）全面性
监测站点和作业船只的部署达到一定数量和密度，能够全面反映无锡太湖蓝藻爆发情况，满足蓝藻预警和打捞的智能化管理需求。
（4）兼容性和可扩展性
系统支持多种输入、输出形式；能适应用户操作方式变化；能适应操作系统环境变化。
系统具备规模的可扩展性，能适应用户业务量的扩展；自动监测站具备水质监测参数的可扩展性，能适应水质自动监测项目的扩展需求；系统具备功能的可扩展性，能适应用户对系统需求的变化。
（5）易于管理和维护
系统应满足不同层次人员使用和管理的需要，便于维护，具备一定的自维护能力。
2.2.3安全需求
（1）环境安全
系统具有完善的环境安全防护措施。
环境安全包括电源供给、电磁干扰屏蔽、避雷方式、防盗等安全保护措施。
（2）网络安全
网络是信息传输的通道，要确保数据传输的安全，网络系统应具有防入侵、防攻击、防病毒等安全保障措施。
（3）数据安全
数据安全主要在数据存储、访问、处理等各环节采取的安全措施，包括用户授权、数据加密、冗余存储备份等。
（4）应用安全
在系统设计时采用分层设计理念，将信息接收处理、数据存储、应用管理、发布服务等分层设计，确保应用系统安全。
2.3设计边界条件
系统设计约束主要包括：
1）全国车辆信息化框架体系的要求；
2）现有数据源的数据类型、表示、存贮、传输和交换机制的限制；
3）已建车辆信息系统采用的技术体系及资源共享的要求；
4）运行环境的限制。
4应用总体设计
4.1设计思路
通过“车联网”，汽车具备了高度智能的车载信息系统，并且可以与城市交通信息网络、智能电网以及社区信息网络全部连接，从而可以随时随地获得即时资讯，并且作出与交通出行有关的明智决定。
任何人都可以开车，车速飞快，而且在“车联网”的保护下实现了零交通事故率，堪称绝对安全。
车辆将可以实现智能停泊，通过建筑外墙的轨道直接停在自家阳台上，或者进入高速火车的车厢中。
由于每辆车都采用了自动驾驶技术，盲人也可以开车穿行于城市中。
智能的“车联网”，甚至可以以"一键通"的形式接通呼叫中心的形式帮助司机获取周边信息、寻找停车场，以及自己找到充电站完成充电。
4.2总体框架
通过电子传感器将工程车辆的车况信息通过因特网传递到管理中心，并利用GPS系统对车辆的地理位置进行定位和跟踪，从而迅速有效的检测到工程车辆的运行情况和位置信息。
1基于物联网的工程车辆管理系统构架及组成
本文设计的基于物联网的工程车辆管理系统构架如图1所示。
4.3系统划分
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。
车联网应用原理示意图
4.4安全体系
系统的监测信息不涉及国家保密信息，但由于车辆信息比较敏感，应参照国家相关标准和规范的要求，制定信息管理制度，加强数据的审定，防止数据的篡改、删除，以保证数据的安全。
为解决车辆管理系统平台工作站的设备防盗问题，在接入网设计方案与骨干网设计方案中，采用高杆架设的方式。
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