车联网研究综述.docx
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车联网研究综述
车联网行业研究综述
1背景及意义
物联网作为目前国家重点发展的五大战略性新兴产业，己经被列入了国家发展战略规划。
发展物联网重点要加快推进物联网研发与应用。
在物联网的应用领域，车联网因其应用效应和产业带动作用，正成为物联网应用示范的首选。
物联网技术及应用被誉为“计算机、互联网、通信网之后的第三次信息浪潮”。
2008年起源于美国的全球给济危机，严重的打击了全球经济发展。
那时欧美发达国家为了重振低迷的国家经济，开始寻找新的科技及应用来刺激经济发展，形成经济新的增长点，下一代信息技术规划中的物联网进入了各国政府的视野。
2009年，新能源和物联网被美国确定为今后提升经济的重点；欧盟委员会在《欧盟物联网行动计划通告》中，提出了14项物联网行动计划，文件《欧盟物联网战略研究路线阁》中，提出了物联网分为三个阶段进行研发的路线图；其他的发达国家如日本、韩国、澳大利亚、新加坡等也都制定或者正在制定物联网相关产业发展战略，加快投资建设新信息技术基础设施与相关技术研发。
2009年8月，温家宝总理提出“感知中国”，物联网已被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。
物联网成为今后国家重点发展和推广的高新技术。
车联网是实现物联网技术与应用推广的重要途径之一。
物联网的发展离不这项技术的具体应用及推广，只有当这项技术作用于生产、生活实践，与现实生产力相结合才能最大程度发挥其价值，推动社会快速进步。
物联网的发展离不开这项技术在具体领域的应用。
综合目前现实情况，物联网在农业、电力、物流、交通、医疗等领域都具有广阔的应用前景。
车联网作为一项物联网应用，被认为是物联网最有可能率先实现的行业大规模应用之一，原因有以下几点：
1、物联网的应用——智能交通——在中国具有很迫切的需求，而汽车联网是实现智能交通的合理方式。
智能交通管理有利于缓解中国各地的交通压力和降低各种交通事故发生的频率，是目前交通管理的发展方向。
而为了实现智能化的管理，就需要交通管理部门实时对移动的车辆行驶及道路利用情况进行监测并根据实时情况对相应的车辆进行信息的反馈，以便驾驶员做出合理决策。
这样就要求车辆与车辆、车辆与道路、驾驶员与管理者等之间有信息的沟通渠道，车辆联网就是实现方式。
车辆联网中就涉及到车辆与外界的无线感知等技术应用，这是物联网技术的应用所在。
2、车联网具有良好的产业技术与应用基础。
汽车行业目前拥有较为成熟的电子技术及应用，这有利于物联网技术的快速融合应用。
当前的汽车制造行业，电子科技的含量相当高。
汽车电子化的程度成为衡量现代汽车水平的重要标志。
据统计，汽车电子产品占汽车产品价值的比例在上世纪90年初期为5%，而现在这一数值已经上升到25%，在中高档轿车中达到30%以上，这个数值仍然在上升以至于有人估计电子产品的价值含量在高档汽车中将达50%~60%。
由此可见，汽车电子已经逐渐成为汽车技术创新的主导部分而占据汽车价值的大部分。
汽车电子技术在整车控制、车身控制、智能控制等方面形成了成熟的产品系列和研发体系，使得汽车工业产品具备了相当的信息科技含量，仅需要进一步融入通信、物联网技术就可以实现具体的物联网应用，这利于物联网技术在汽车行业及其他行业的推广与应用。
发展车联网能够在多方面推动社会建设
车联网的发展还会对社会产生巨大的建设效应,体现在如下几方面。
1、车联网应用是解决交通管理难题的重要方案。
2011年底中国汽车保有量突破了1亿辆，如此巨大的汽车数量为中国的城市交通管理带来了很大的挑战：
全国很多城市的交通状况不断恶化；中国每年交通事故损失惨重。
因交通拥堵和管理问题，在中国15座城市每天损失近10亿元财富。
机动车的快速增长所带来的系列问题都迫切要求车联网快速发展，利用这项技术可以动态实时的掌控道路利用情况、各种车辆的驾驶行驶状况等，由此实现对道路资源的合理分配与利用、监管（营运、私家）车辆的驾驶行驶状态，可以有效缓解道路交通拥堵、减少车辆尾气污染、及时发现和排除车辆安全隐患、优化车辆行驶路线等，实现了交通、车辆的及时透明化管理。
相关研究得出，智能交通技术大约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。
2、车联网实现的智能交通有利于实现中国车用油气能源的合理利用，减少交通污染。
资料显示，中国每年机动车消耗国内石油总量的80%以上，这其中的一部分就被交通拥堵所浪费，交通堵塞导致汽车燃油消耗将比正常时高12%，车速越慢，油耗越高。
由于车辆速度过慢，尾气排放增加，使得中国城市的大气质量因机动车尾气污染而恶化。
运用智能交通技术，可以实现智能公交管理、智能停车场管理、车流量监测与管理、智能信号管理等功能。
这些能够在现有的道路交通基础上，对道路上的行驶车辆进行合理疏导和调度，最大限度的发挥道路的通行能力，有效减少交通事故的发生，减少道路交通堵塞，降低燃料消耗，提高经济性，提高道路的利用率。
据评估智能交通可以降低15%的能源消耗，减少25%-30%的汽车尾气排放。
3、车联网具有强大的规模效应和产业带动作用。
车联网产业链的构成包括车厂、内容提供商、设备提供商、网络提供商、服务提供商等。
与其相关的企业有计算机通信设备与服务商、系统集成商、物联感知设备商、电信运营商、汽车电子设备商、信息服务提供商（呼叫服务、互联网服务、地图定位）等，涵盖汽车、计算机、物联网、通信等多个行业。
以车联网为基础的智能交通将先进的技术如传感技术、通信技术、网络技术、智能控制技术、云计算等有机融合并应用到整个交通管现体系，一种智能、实时、高效的交通运输控制与管理系统将被建立。
这些应用要求相关行业的协同发展，这将会带动这些行业的企业进行科技创新与应用整合。
在中国经济转型建设创新型社会的过程中，车联网所带来的经济效益和社会效益将会起到重要作用。
综合来看，发展车联网对中国具有相当的战略意义，能够一定程度上解决中国社会存在交通问题。
在发展和推广物联网技术，在应对中国能源消耗、尾气排放、交通安全等方面，车联网技术让我们看到了曙光。
2中国车联网用户需求研究
中国车联网用户的需求主要集中在安全、导航、资讯等几方面，而且随着业务的不断展开，需求也在不断变化。
用户对车载信息应用有4个核心需求：
安全驾驶、语音导航、资讯服务、行车娱乐，并认为这些功能的实现离不开内容提供商、网络服务提供商、终端设备提供商及Telematics服务提供商（TSP）的共同合作。
用户需求分为基本交通需求、安全性需求、便利性需求、舒适性需求和行业应用需求，用户需求正在从安全到便利、舒适逐步提升。
在对中国消费者关于Telematics的使用需求研究中，设计了调研问卷并在上海、广州、北京、成都进行调查,发现总体来讲，消费者对于Telematics服务的需求程度较高，对于三大类具体需求排名为：
对于安防救援功能需求程度最高，其次是导航功能，而信息娱乐功能名列最后，原因是这类功能不实用。
对于潜在Telematics服务需求，消费者对于提高车内娱乐休闲（语音聊天、电子产品数据同步、互联网端口）功能有较大兴趣。
3车联网的定义
Telematics通常指应用计算机、卫足定位、通信、传感等技术，通过无线通信网络的语音、数据和全球卫星定位系统（GPS），使汽车及驾乘者能够与外部进行双向信息传递，使汽车和其中驾乘人员能够与道路、其他车辆和人员进行交五式通讯，以此向驾驶员和乘客提供所需信息并开展道路救援、远程诊断、导航指引、娱乐等服务。
在中国，Telematics的热度在2010年逐渐被一个具有中国特色的名词“车联网”所取代。
2009年12月Telematics@China高峰论坛上，Telematics被人们定义为是“物联网在汽车上的应用”。
以汽车为中心，应用移动通信网络、计算机互联网进行信息传递使汽车用户与通信卫S系统、车载终端设备、TSP、其他用户等相连而形成的网络,就是汽车物联网。
2010年10月无锡举行的中国国际物联网（传感网）大会得到消息说，汽车移动物联网（车联网）项S将被当作为中国重大专项第三专项的重要项目上报国务院。
车联网这个名词在物联网这样的大背景下应运而生，车联网的概念通过这次大会逐渐被放大，现在不管是Telematics还是GPS运营，都被纳入到车联网这个范畴中。
综上所述，车联网是指通过应用传感技术、通信技术、网络技术、智能技术、感知与控制技术等，有机地融合在车辆和交通道路管理体系中而建成的一种实时、智能、高效的综合交通管理系统。
行驶中的汽车与道路设施、服务商、互联网等形成信息交互，实现了车与路、车与车、车与人之间的相互联系，这样一来，每辆汽车都成为物联网中的一个节点，从而在整体层面上实现更智能、更安全的驾驶并享用其他信息服务。
车联网是指利用通信、互联网、物联网技术将各种车辆进行广泛联网进而展开各种综合广泛应用，包括智能交通、汽车（移动）互联网及其应用、汽车通信网及其应用等。
采用各种技术手段将汽车与汽车、汽车与人进行连接是其技术存在形式，在此基础上发展形成的各种产品与服务是车联网的核心。
车联网系统的架构有三个层面如图3-1，从低到高依次是：
第一层是车联网的最底层一一感知层，就是分布于汽车、公路及周边环境的无所不在的感知末端，实现车与车、车与路在RFID技术基础上的信息感知和信息收集，这一层是车联网系统通信的基础，是车联网数据信息的来源；第二层是通信层，就是车辆、道路、车与路之间的各种信息利用通信技术（3G/4G、DSRC、有线和无线、长距离和短距离、窄带和宽带通信系统等）进行传递，这一层是车联网信息通信的“管道”；第三层是应用服务层，就是服务运营商（TSP）对通信、互联网网络传递的各种业务信息进行综合加工处理来开展各项信息服务与应用，这一层是车联网服务的核心。
在具体实现车联网服务过程当中，有几项关键技术：
卫星定位技术、感知技术、无线通信技术、互联网技术、云计算技术、智能技术。
1、卫足定位技术
卫星定位技术通过车载终端与卫星的信息交流，对车辆进行位置定位。
在此基础上结合数字地图和导航技术，将车辆位置与电子地图进行匹配，实现准确实时的导航服务。
目前中国主要的定位应用是GPS、北斗定位系统。
2、感知技术
物联网感知技术可以说是车联网的末梢神经，是车联网的基础技术。
综合传感器、无线射频（RFID）技术等，用于车况及车身系统感知、道路感知、车辆与车辆和道路感知等，获取相应的信息。
3、无线通信技术
汽车在车联网中作为一个“移动终端”，其与外界的实时信息交流要通过无线通信技术。
无线通信技术具有速度快、安全高、使用方便等特点，因此可以被广泛应用在年联网中。
3G、4G等移动通信技术和Wi-Fi技术、ZigBee技术提供强大的通信支撑。
4、互联网技术
互联网尤其是移动互联网技术能够为车联网提供多种多样的应用与服务支撑，包括移动搜索、移动商务、LBS在内的技术及应用，将极大丰富人们的“汽车生活”，增大车联网在生活中的应用。
5、云计算技术
在车联网应用中,会产生巨大量级的数据。
这些数据的存储、处理、挖掘等工作带来很大的挑战。
云计算平台有强大的存储、运算能力，通过网络将庞大的处理程序分解，交由分布服务器所组成的强大系统处理，可以提供最新的实时数据和广泛的服务支持，能够对于车联网服务起到强大的支撑作用。
云计算在车联网中用于分析计算路况、大规模车辆路径规划建议、智能交通调度计算等。
6、智能技术
随着车载终端所具备功能的快速发展，终端的智能化成为趋势。
类似于手机的智能化，车载终端的智能化将使汽车应用得到丰富。
另一方而，车联网的应用方向之一就智能驾驶，因此必须在车联网中采用一些先进的智能技术（如智能语音识别技术、智能控制技术），使车辆、道路具备一定的信息收集和处理功能，能够主动判断车体状况、驾驶员状态、感知外部环境等。
4车联网的服务与应用
4.1车联网在智能交通方面的应用与服务
智能交通应用与服务在很大程度上是以Telematics系统和应用为基础的，因为其为智能交通的发展提供了一个重要的平台。
Telematics应用的普及能够推进智能交通的快速发展。
1、智能驾驶
智能驾驶是指车与车、车与路（基础设施）之间能够相互通信，使得驾驶者能够及时掌握周围交通信息做出合理决策，甚至使车辆能够自行判断周围环境采取合理措施达到“智能无人驾驶”的境界。
这种应用能使交通驾驶行为更加安全，防止交通事故的发生。
例如前方出现交通事故或者突发道路障碍等紧急危险情况，通过车联网提前告知车主，使得驾驶者缓行通过或者主动避让；如果距离传感发现车辆之间的距离过小而行驶速度非常快，会提醒后车司机保持适当距离。
这些信息有助于提高驾驶员的注意力，保持合适的车速及车距，提高驾驶的安全性。
智能驾驶还可以运用于其他方面如智能寻找停车场，在陌生地方根据停车场联网数据库，结合地图指示出停车位。
2、智能交通管现
利用车联网技术实现交通信息收集和具体车辆信息收集，利于交通管理中心实现交通和车辆的智能化管理。
交通管理方面典型的应用是交通流量管理与预测，监测道路车流量、行驶方向、车速、路况等；智能信号灯根据不同方向车流量进行变化，这些利于对车辆进行引导，提高道路利用率，从宏观上规划管理交通。
车辆管理方面，可以对要实施安检的车辆进行及时提醒或者强制检查措施；对于违法车辆进行跟踪，及时纠正驾驶行为等。
4.2车联网在物流运输方面的应用与服务
当前中国物流运输业普遍存在效率低下问题，而基于车联网打造智能物流运输能在一定程度解决这样的问题。
1、对公司运输车辆（车队）的行驶、维护、油耗等方面实现综合全面管理
车联网技术可以对车辆的行驶和驾驶情况（如行车路线、车速控制、车辆状况、油耗分析等）进行联网监控，以此来监管司机的驾驶行为，发现潜在隐患和规范驾驶行为。
比如，苏州金龙推出的客车G-BOS智慧运营系统，可同时提供车辆状态的在线监控、司机行为的数学分析模型、GPS管理、3G视频传输、行车记录仪等诸多功能，增强了客车的整体性和系统性，为车辆的节能减排提供了全新的数据化管理手段，其有了独特的司机行为分析和车线匹配功能。
2、运力资源与运输需求匹配管理
运用车联网技术，从整体上来讲，可以将公司所有的运输车辆与公司的管理系统进行联网，可以实时掌握每辆汽车的行驶状态，包括地理位置、载货量、出发地、目的地等信息，将车队运力信息与自身的运输业务信息进行匹配，可以灵活及时的调动运力参与各地各客户的运输，实现运输能力集约化管理。
也可以形成第三方的运输物流信息需求与供给的公共平台。
这个平台起到信息中介的作用，连接运输能力供给方和货物运输需求方。
4.3车联网在公路客运方面的应用与服务
车联网技术可以提高客运业务服务质量与管理水平。
客运企业的优质服务除了费用外，还要要求正点发车、正点到达，按规定线路行驶。
车辆上安装了车联网终端，调度中心能实时监控车辆当前所处的位置，调度离客户最近的车辆在指定时间及地点为顾客服务，提高服务的及时性和快速响应能力。
在公交行业运用车联网技术，通过RFID或主动式的红外检测设备，可实时采集客流数据。
利用客流数据优化公交公司的收入计划；利用客流数据优化公交车辆的运行时间表、自动生成电子路单、自动生成行车计划；利用客流数据辅助实时调度，调度人员根据客流信息对在线车辆进行及时的下发加车、减车、上线、下线、调整车距间隔等调度指令。
这些都有利于运输行业提升服务水平，给乘客提供一个便捷、舒适的乘车环境。
5国外车联网的发展及经验
5.1美国车联网发展现状
美国是较早推行Telematics产业的国家之一。
1996年，通用汽车公司推出了OnStar业务，为汽车驾驶者提供全面的信息服务。
现在，美国出现了许多知名的开展Telematics相关业务的公司，包括汽车集团企业的通用、福特、克莱斯勒等；IT企业中的微软、谷歌、IBM等；电信运营商中的AT&T、Verizon以及独立的TSP企业HughesTelematics、ATXTechnologies等，Telematics产业发展如火如荼。
美国的Telematics服务多包含车辆远程诊断项目，具体功能指车载终端收集车辆信息，并把它传输到服务中心，服务中心利用这些信息分析发动机的温度、排气量、轮胎、汽油状况，告诉司机是否有异常情况以及配件更换时间。
美国往往由汽车厂商牵头或参与组建车载远程信息服务提供商（TSP）。
TSP主要企业有Onstar、ATX与Wingcast。
OnStar是这类企业中最成功、全球用户数最多的。
从1996年正式推出服务至今，以平均46%的用户年增长率，在北美发展了600万用户。
OnStar在北美地区已逐渐形成独占市场的局面，自2007年末起，在美国和加拿大，OnStar车载远程信息服务系统已几乎成为通用公司所有所售新车的标准配置，北美上市的95%的通用汽车产品都安装了该系统。
许多人已经因此改变了生活方式，向Onstar寻求信息咨询成为了生活中不可或缺的活动。
在智能交通方面，美国是应用ITS较为成功的国家之一。
美国从上世纪90年代开始正式研究“智能车辆公路系统”（IntelligentVehicleHighwaySystem,IVHS）。
这个系统为了实现减少车辆被迫停车次数、不停车收费、自动称重，智能检测货物等应用，在全国公路安装了智能感应设备、建立车联网。
美国已经建立了较为完善的ITS体系结构，其由多个系统构成，主要功能包括：
（1）出行及交通管理。
通过收集道路交通信息和控制各种设备，将相关道路信息提供给驾乘人员，对人们的出行需求进行引导。
（2）公共交通运营。
这项服务旨在提升公共交通运营自动化水平、改善公共交通运营机构和企业的计划和管理，给旅客提供有效及时的交通信息。
（3）商务车辆运营。
这项服务通过车辆定位和路线优化来管理车队，以运输物流行业的安全和生产率。
（4）电子付费服务。
这一系统通过支持感应支付等技术方便收取通行费、停车费等。
（5）事故应急管理。
这项服务是在车辆发生意外情况时、发出求救信息给交通管理和医疗部门等，以此减少交通事故损失。
（6）先进的车辆控制和安全系统。
这项系统主要是采取各种智能感应合控制系统来预警车辆状态、避免车辆碰撞。
具体来说，美国ITS系统用户服务功能包括了7大领域（基本系统），和30多个详细用户服务功能（子系统）。
5.2欧洲车联网发展现状
在欧洲，Telematics服务在各国趋于同步发展。
欧洲的信息系统设备以前装为主流发展模式，2011年TelematicsOBU设备在新车渗透率突破两位数。
欧洲Telematics服务聚焦与汽车导航和交通信息，旨在解决道路拥挤、路况复杂等问题。
Telematics服务企业包括汽车企业：
沃尔沃、宝马、奔驰；电信运营商：
法国电信、德国电信等。
欧洲的两大TSP为TegaronTelematicsGmbH和Targa。
欧洲的Telematics服务多是通过移动电话与呼叫中心（CallCenter）联系服，以实时传送辅助驾驶信息。
Telematics服务在欧洲也同时应用到了车队管理上，专业的物流运输公司用这些服务实现了路线管理、实时查询等功能。
欧洲发展Telematics的难点之一在于解决广大区域人群的语言不统一问题。
自2001年起主要车载通讯服务商开始与电信运营商进行合作，以PDA、手机作为系统产品，提供多语系入口网站接入方式，解决多语言差异。
发展至2006年初，欧洲车载通讯服务商已可通过多语系入口网站，提供跨国旅游的驾驶。
用户可以通过车载信息系统连上服务商所提供的多语系入口网站，查询最佳化旅游路径、天气资讯、旅馆餐厅等服务内容。
欧盟颁布统一政策促进各国车联网同步发展。
2009年8月，欧盟开始要求其27个成员国从2010年开始逐步推广开展eCall项目计划。
eCall系统设备安装在车内，当车辆安全气囊因遇到较大事故触发出，车辆就会拨打急救电话（欧盟统一），同时事故车辆的位置地理信息和求救信息会通过无线通信网络快速传送给距离事发地最近的紧急事故处理中心。
欧盟的目标是到2014年，所有车辆完成安装。
以此为契机，在安装系统满足eCall要求同时，汽车制造商和运营商等也会在系统内集成了综合信息服务。
况且eCall项目的参与者有各国政府、汽车厂商、汽车零部件厂商、通信厂商、电信运营商、服务提供商、金融保险行业的企业、科研机构等多方，再加上参与国家很多,所以说这个eCall自动紧急呼叫项目可以全面带动欧盟车联网的发展。
在智能交通上，欧洲正在大力发展CVIS（CooperativeVehicleInfrastructureSystems）系统及信息平台。
创建一个“车辆-道路”信息平台之后，汽车可以与道路直接进行信息交流。
通过红绿灯、十字路口时，汽车可以与道路设施上的接收器模块感应，获取最新路况。
未来即时路况信息交互因此而具备了应用基础。
这个项目在德国测试后，将会在欧盟国家的道路基础设施中广泛应用。
5.3日本车联网发展现状
在车载Telematics方面，日本市场以汽车厂商为主导，车载信息服务的发展随着汽车行业的竞争而日趋激烈。
2006年之后，原本有4家厂商竞争的态势，已经减少为3家，市场上主要就是丰田的G-BOOK（由丰田与电信运营商KDDI合作），日产公司的CARWINGS，本田公司的Intemavi。
日本的智能交通方面的开发与应用，主要围绕三方面进行：
车辆信息通讯系统、不停车收费系统（ETC）、先进车辆控制系统。
1995年后，日本政府启动建立覆盖全国的VICS（（VehicleInformationCommunicationSystem，车辆信息通讯系统）系统，是由警察厅、邮政省（现已改为总务省）、建设省和运输省（两省现巳改为国土交通省）等同民间部门（丰田、尼桑等汽车制造商和DoCoMo等运营商）合作共同推动开发而成，由VICS中心负责运营，以提高道路交通的安全性和畅通性，被认为是世界上最成功的道路交通信息提供系统。
VICS系统通过收集、处理、提供并使用道路交通信息来进行道路交通管理并提供相应服务。
各道路管理者先把有关的交通信息传达到VICS中心，中心把这些信息进行编辑、处理后实时传送给汽车用户，用户通过安装在汽车上的VICS车载机接收这些信息（包括交通堵塞信息、驾驶所需时问、交通事故、道路施工、停车场位置及空位等），并以文字、图像的形式进行显示。
后来VICS中心开始向手机、电脑等终端设备提供有偿信息服务。
2009年VICS车载机的销售量达到2500万台，日本80%的车辆导航系统集成了VICS系统，已经有接近条VICS路段能够提供交通信息，覆盖路程km，约占高速公路、国道、县道和其他基本道路总里程的45%。
VICS系统也为日本创造了巨大的社会经济效。
VICS中心的实验验证结果表明，使用VICS可以使旅行时间最大缩短20%，燃料消耗最大削减10%左右。
根据这些数据计算，日本每年因此挽回交通拥挤造成的时间损失（换算为经济效果）为7500亿美元（2006年）；每年减少二氧化碳排放量大约为2.14亿吨（2006年）。
ETC系统自2001年在日本正式使用，至2008年约有2300万台车安装了车载机，其中高速公路的使用率达到73.6%。
日本还制定了Smartway（智能道路）计划。
这个项目的最终设想就是行驶车辆和道路能够不断进行信息沟通，车辆经过收费站可以不停车自动交费，道路与车辆实现了协同。
与之配套的还有Smartcar计划，就是在机车上装备智能车联网系统（导航系统、车辆通讯系统、智能控制与驾驶系统等），车辆驾驶者能判断路况，选择最优路线，甚至车辆能够根据路标自动行驶。
Smartway及Smartcar计划得到了丰田、本田、日产、和DoCoMo运营商的参与与支持，这项计划的联合推广与应用，将很大程度上提高日本的驾驶安全性、道路畅通性，给人们自由、开阔的活动空间。
5.4国外车联网发展的经验
综合以上各国的发展，总结出以下对中国发展车联网有益的经验。
1、车联网的发展需要政府的统一规划和运作。
车联网的建设、运营等工作都离不开政府的统一组织与实施。
从各国的经历来看，发
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