車聯網下的傳感器網絡技術

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【摘要】在車聯網中，車內網的傳感器網絡目前主要是由汽車制造商和互聯網企業雙方主導，但兩方側重點不同，使用通信方式也不同，汽車制造商一般使用成熟的總線技術，而互聯網企業則大多采用各種無線通信技術。本文圍繞車內傳感器網絡技術進行探討，比較汽車制造商和互聯網企業組建網絡的不同之處，分析兩者應該如何互聯互通，以及如何形成一個整體的傳感器網絡。

【關鍵詞】車聯網；傳感器網絡；V2X

引言

2010年10月召開的中國物聯網大會中車聯網（IOV，In-ternetofVehicles）的概念首次被提出。2018年6月《國家車聯網產業標準體系建設指南》由工業和信息化部、國家標準化管理委員會共同制定并，該指南對于車聯網的發展具有重要的指導意義，為接下來車聯網的發展指明了方向[1]。車聯網產業的迅速發展，對于智能交通、自動駕駛、信息消費、汽車節能減排等都將產生更有利的影響。

1車聯網技術及分類

《國家車聯網產業標準體系建設指南》（以下簡稱《建設指南》）中提出的車聯網的概念：車聯網產業是依托信息通信技術，通過車內、車與車、車與路、車與人、車與服務平臺的全方位連接和數據交互，提供綜合信息服務，形成汽車、電子、信息通信、道路交通運輸等行業深度融合的新型產業形態[2]。根據《建設指南》中的描述，可以將車聯網看做由車內網、車際網和車載移動互聯網三種網絡組成，以下對這三種網絡進行簡單介紹。車內網是由車載傳感器、射頻識別、攝像頭、GPS系統、車載終端、車載顯示器等設備共同組成的一個小型局域網，應用車內總線技術及無線通信技術，負責車內傳感器與車載網關之間信號的傳遞，形成一個傳感器網絡。車際網主要解決車與車、車與路、車與人、車與云之間的互聯互通。車際網中信息交互的關鍵技術是V2X（vehicletoeverything）[3]通信技術，即車與X（人、車、路、云等），也可認為是車聯萬物，即駕駛人、車輛、公路、云端之間的數據互聯互通。車載移動互聯網通過移動通信網絡或衛星通信網絡將車內網與互聯網進行無線連接。車聯網首先要通過安裝在車內的傳感器設備，實現對車輛各種信息的采集和傳輸，因此，本文將主要介紹車聯網中傳感器網絡技術及相關應用。

2車內傳感器網絡

2.1車內傳感器

智能汽車的快速發展的前提是電子元件的快速發展和應用，智能汽車的車內傳感器網絡可能會由幾十甚至上百個不同的傳感器組成，這些裝載在車輛上的大量傳感器將車輛運行中各種信息轉化成數據信號在傳感器網絡中傳輸，實現車內通信，并將數據傳輸給車載網關系統，以此判斷車輛各種運行狀態，以便于給駕駛員能夠更安全、更高效、更舒心地進行駕駛。車聯網的車內傳感器如圖1所示，僅代表部分車輛上常用的傳感器類型。

2.2傳感器網絡

要使各種傳感器接入傳感器網絡中，主要有2個途徑：①汽車制造商在設計制造時嵌入不同類型的傳感器，并通過成熟的CAN總線技術接入傳感器網絡。②互聯網企業通過汽車制造商開放的接口連接各種傳感器，接入車載網關系統，形成傳感器網絡，并通過移動通信接入云平臺。車聯網的傳感器網絡如圖2所示。汽車制造商搭建的傳感器網絡主要是用于實時檢測車輛狀態，從而為車輛的維修保養提供決策。汽車制造商在設計制造車輛時，預先在車輛內部的重要部件上，比如發動機、內部線路、油箱、內部管道等，都安裝上各種類型的傳感器，從而實時采集到水、電、油、氣以及轉速、溫度、液位和壓力等相關參數。在系統中預設各個參數的合理值范圍，判斷獲得的參數是否在合理值范圍內，從而能夠發現并確定車輛發生故障的部位。當參數數值異常時，系統就會發出警告，提醒駕駛員可能出現的問題，并根據預先設置好的的故障模型查找出合適的解決方案方便駕駛員進行參考。互聯網企業向汽車制造商要求開放底層接口，通過前裝或后裝電子產品獲取汽車的數據。前裝市場由汽車制造商主導，比如通用的OnStar、寶馬的ConnectDrive，在整車出廠時汽車制造商就會裝備電子產品，汽車制造商更注重安全服務，但同時體現了較強的產品封閉性，作為汽車制造商對于汽車核心數據的采集是會盡力避免的，所以應對互聯網企業對車載系統的入侵，它們更傾向于僅僅開放娛樂、網絡、語音、藍牙等接口，主打通訊等信息。這樣對于互聯網開放、共享的理念是相違背的，也不利于整個車聯網生態圈的構建。后裝市場雖然由互聯網企業主導，但是由于汽車制造商采用的CAN總線通信協議各不相同，并且對外封閉。互聯網企業設計制造的OBD（On-BoardDiagnostic，車載診斷系統）設備通過與汽車提供的接口連接，僅能獲得如里程、油耗、速度、駕駛行為等汽車制造商同意開放的部分數據，這些數據經過車載網關將傳輸到云平臺，進行大數據分析后，為駕駛員提供服務與支持。OBD設備難達到普適性，又因為法律無法采用破解手段直接采集車輛未公開的數據，種種受限，后裝市場需要統一的汽車行業標準出臺，才可能會有所突破。車輛內部OBD與CAN總線架構如圖3所示。

3結論

車聯網是我國智能交通的信息化基礎，目前汽車制造商和互聯網企業都大力投入到車聯網的建設中并取得了一定成果，車聯網時代已經據我們越來越近，但車聯網時代的真正來臨還需要解決如下問題：（1）進一步發展傳感器技術，體積更小，采集信息更準確，價格更便宜。（2）ECU（ElectronicControlUnit，電子控制單元，又稱行車電腦、車載電腦）處理速度更快，車輛計算能力更強；移動網絡傳輸速度更快，交互的時間變得更短。（3）汽車行業標準出臺統一的接口標準，并有條件的對外開放，傳統汽車廠商企業與互聯網企業共同發展車聯網。（4）電子地圖的精度更高，每輛汽車最微小的變化都可以實時反饋。

參考文獻

[1]王雷，王傳磊.車聯網及關鍵技術的應用分析[J]物聯網技術，2018（7）：63-68.

[2]工信部聯科.國家車聯網產業標準體系建設指南[2018]109號[S].

[3]陳山枝，胡金玲，石巖，等.LTE-V2X車聯網技術、標準與應用[J]電信科學，2018（4）：7-17.

作者：馬敏 單位：西安信息職業大學