车联网与车路协同车联网与车路协同

王云鹏王云鹏

北京航空航天大学交通科学与工程学院 教授

2011/9/6

提 纲提 纲

车联网概述1.

体系架构2.

典型应用3.

车联网车联网

车联网：是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准 在车 车 车辆与互联网之间 进行无线通讯和信息协议和数据交互标准，在车-车、车辆与互联网之间，进行无线通讯和信息交换，以实现智能交通管理控制、车辆智能化控制和智能动态信息服务的一体化网络，它是物联网技术在智能交通系统领域的延伸。

“车”为物联网的终端

车车相联的车辆互联网

3

车联网起源与发展车联网起源与发展

2009年9月：在深圳全国第四届GPS运营商大会上车联网概念首度提出；

2010年6月： “直达2030车联网—网联城市智能交通”论坛 在世博园举行；

2011年1月：车联网列入我国重大专项，已报国务院，望获百亿资金扶持；

2011年3月：大唐电信与启明信息携手开发以中国自主知识产权为核心汽车电子

产品，标志着车联网逐步进入实质应用阶段；

2011年4月：以福田汽车为主的整车企业，联合我国北斗卫星位置服务供应商、

3G无线通讯供应商等，中国首个汽车物联网联盟成立；

2011年7月：以“聚焦、合力、共赢”为主题的CNF2011-中国车联网产业发展论

坛在深圳隆重举办。

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提 纲提 纲

车联网概述1.

体系架构2.

典型应用3.

车联网系统架构车联网系统架构

2G 3G 4G

RFID

车联网：需要一种专有的协同通信架构和协议栈，将不同底层数据进行整合，实现信息交互，确保数据传输的实时性、完备性和安全性。

车联网系统架构

车联网为车辆提供无处不在的网络接入、实时安全消息、多媒体业务、辅助控制等

车联网系统架构

车内网：通过应用成熟的总线技术建立熟的总线技术建立一个标准化的整车网络，实现电器间控制信号及状态信息在整车网及状态信息在整车网络上的传递，实现车载电器的控制、状态监控以及故障诊断等监控以及故障诊断等功能；

车外网：无线通信技术把车载终端与外部术把车载终端与外部网络连接起来,实现车辆间、车辆和固定基站之间的信息交换站之间的信息交换。

车联网关键技术车联网关键技术

交通运输领域 信息技术领域

传感器技术传感器技术 网络技术网络技术

交通运输领域 信息技术领域

车辆定位技术车辆定位技术 通信通信技术技术

车联网

RFIDRFID技术技术

卫星通讯卫星通讯车联网关键技术信息发布技术信息发布技术

数据库数据库技术技术

RFIDRFID技术技术自动控制技术自动控制技术

交交数据库数据库技术技术

交通地理信息系统交通地理信息系统

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车联网就是将多种先进技术有机地运用于整个交通运输管理体系而建立起的一种实时的、准确的、高效的交通运输管理和控制系统以及由此衍生的诸多增值服务。

车联网产业链车联网产业链

车联网技术研 政府及行业管理部门究部门 理部门

政府、行业及个人用户

汽车制造商信息集成商或信息服务提供商信息集成商或

信息服务提供商

通信网络

信息服务提供商信息服务提供商

应用服务软件供应商

前端设备供应商

运行商

件供应商芯片制造商

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车联网发展路线车联网发展路线

高 协同控制高级阶段

•车车通信与安全控制

协同控制

•车路通信与安全控制

中

段

智能服务

车路通信与安全控制

中级阶段

•安全行驶预警

•节能驾驶服务

2012 20142010

段

2016 2018 2020

•出行诱导服务

初级

信息服务

•定位导航

阶段

•娱乐咨讯

•车辆防盗

提 纲提 纲

车联网概述1.

体系架构2.

典型应用3.

初级阶段—Telematics初级阶段 Telematics

目前的车联网主要指以为驾驶员提供定位导航、安防、娱乐等服务为主目前的车联网主要指以为驾驶员提供定位导航、安防、娱乐等服务为主的Telematics系统，该系统通过CDMA/3G等通信技术，使车载终端与互联网连接，从而实现基于呼叫中心的信息服务。

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初级阶段—TelematicsTelematics至今已经发展到第三代，其基本特征是：

通信采用3G技术；

初级阶段 Telematics

具备网络功能，网络运行商主要为移动、电信和联通；由专业的TSP（Telematics Service Provider）服务商向注册用户提供服务。

TSP在产业链居于核心地位TSP在产业链居于核心地位，上接车厂/终端用户、下接内容提供商、网络提供商、技术提供商

内容提供商提供商。

通信网络

提供商

汽车 TSP 通信网络运行商

汽车制造商

硬件：技术

提供商

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软件：

GIS

初级阶段—Telematics初级阶段 Telematics现阶段主要服务内容

导航：当车主需要导航时通过按键接通服务中心电话，将个人导航需求告知监控中心，监控中心将导航信息发送到车载终端，车载终端接收到信息 自动进行路径规 为车主 航收到信息后自动进行路径规划，为车主导航。

动态交通信息：车主可在Telematics车载终端上选择下载实时路况信息 则 中心系统将实时路 信息 到终端 终端 的 航软件息，则呼叫中心系统将实时路况信息下发到终端，终端上的导航软件将实时路况信息处理后在地图上显示，红色表示当前道路阻塞，黄色表示当前道路行驶缓慢，绿色表示当前道路顺畅。

车辆防盗：除了普通的防盗外，还能在汽车被盗时迅速跟踪汽车位置，从而寻回汽车。

紧急救援：行车过程中如遇到车辆故障、车辆缺油、缺水等时，通过紧急按钮向服务中心进行求救。

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初级阶段—Telematics

美国以安防为主；欧洲以导航为主；日本以动态交通信息为主；中国是前三者的结合

初级阶段 Telematics

丰田车系通用车系 宝马车系 国产车系

G—Book安吉星OnStar ConnectedDrive

丰田车系通用车系 宝马车系 国产车系

上汽荣威Inkanet一汽启明D_Partner金龙海格G BOS

车载信息服务（Telematics）

金龙海格G-BOS

车载信息服务（Telematics）

另外 日产的 奥迪 系统 福特的 系统 本田另外，日产的StarWings、奥迪MMI-nav-plus系统、福特的SYNC系统、本田InternaviPremiumClub服务系统、国内一汽启明D_partner服务平台等，均出现在中国汽车市场上，中国已成为全球汽车车载信息服务提供商角逐的主要战场。

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初级阶段—Telematics初级阶段 TelematicsOnStar：主要采用无线技术和全球定位系统（GPS）为车主提供通信，跟踪、应急响应和远程服务的 套安全信息服务系统 如自动撞车报警 远程解应急响应和远程服务的一套安全信息服务系统，如自动撞车报警、远程解锁服务、免提电话、被盗车辆定位、远程车辆诊断、车辆停车位置提示、车况监测报告等。

G-Book：以无线网络连接数据中心，提供紧急救援、防盗追踪、道路救援、保养通知、话务员服务、资讯服务、G路径检索、预订服务、网络地图接收、高速公路安全驾驶提醒以及图形交通信息服务在内的11大智能通信服务。高速公路安全驾驶提醒以及图形交通信息服务在内的11大智能通信服务。

ConnectedDrive：德国BMW联手Google公司开发的“联网驾驶”服务：包括交通信息 紧急呼叫功能 车辆查询及办公服务 旅行及休闲时间规划功

汽启明 服务平台 充分利用互联网 无线通讯 全球定位

交通信息、紧急呼叫功能、车辆查询及办公服务、旅行及休闲时间规划功能、互联网服务与驾驶者辅助系统等。

一汽启明D_Partner服务平台：充分利用互联网、无线通讯、全球定位、汽车电子等现代化技术手段，为汽车驾驶者、整车厂、政府等提供城市服务、定位服务、信息服务以及行车服务，已经安装在奔腾B70。

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初级阶段—Telematics初级阶段 TelematicsG-BOS：telematics领域的 新技术，在东南沿海发达地区，已在公交、旅游客运等领域逐渐替代了GPS车载系统 主要功能 车辆身份信息 倒车视游客运等领域逐渐替代了GPS车载系统。主要功能：车辆身份信息、倒车视频监视及行车记录仪、紧急救援协助、油量的精准控制、被盗车辆定位、司机行为分析。

Telematics终端将从产品化向智能服务化方向发展，从智能感知走向智能综合决策执行，主要在车辆安全与节能方面：

驾驶行为监控：司机的动作实时监控与量化分析，为司机提供 佳行为方案；驾驶行为监控：司机的动作实时监控与量化分析，为司机提供 佳行为方案；车辆状态监控：车辆所有重要部件的工作时间和工作状态能得到实时监控和计算，给予车辆主动预警提示；节能行驶方案：综合车辆实际运行状态和道路等级、交通路况等，给出节能驾驶节能行驶方案 综合车辆实 行状 等级 交通 况等，给出节能驾驶建议，以达到与线路的 佳匹配状态。

目前，在北美及欧洲国家新车型的Telematics安装率均超过25%。据预测，我国未来三年内

Telematics后装市场未来将以30%-50%的速度递增。

预计“十二五”期间，我国将有1000万辆新车预装车载信息服务终端。201 年 我国T l 用户超过4000万

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2015年，我国Telematics用户超过4000万；2020年，我国汽车保有量超过2亿辆，100%车辆的网络接入，实现全覆盖。

中级阶段—智能服务中级阶段 智能服务

车辆安全预警车辆安全预警

节能驾驶服务

车辆运行监控

出行诱导服务

远程故障诊断

紧急救援服务

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…………

中级阶段—营运车联网中级阶段 营运车联网

2010年4月，全国重点营运车辆联网联控系统建设完成

2011年4月，交通运输部、公安部、国家安监总局、工业和信息化部联合下发

《关于加强道路运输车辆动态监管 作的通知》 规定《关于加强道路运输车辆动态监管工作的通知》，规定：

2011年12月31日前：所有 “两客一危”车辆安装卫星定位装置。

年 月 日起 “两客 危”车辆出厂前应安装符合规定的卫星定位装置2011年8月1日起，“两客一危”车辆出厂前应安装符合规定的卫星定位装置。对于不符合规定的车辆，工业和信息化部不予上车辆产品公告，道路运输管理部门不予核发道路运输证。

2012年1月1日起，没有按照规定安装卫星定位装置或未接入全国联网联控系统的运输车辆，道路运输管理部门将暂停营运车辆资格审验。

截至2011年8月：入网车辆总数93.5万辆；

“两客 危”入网车辆总数39 3万辆

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“两客一危”入网车辆总数39.3万辆。

中级阶段—营运车联网中级阶段 营运车联网

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营运车联网—车辆安全预警

弯道特征、危险路段特征、驾驶人行为特

营运车联网 车辆安全预警

征和车辆故障、货物特征等提取

判断危险状态，向车辆发送危险提醒与安全驾驶信息

超速预警*路段限速和车辆车速检测

*匝道桥梁隧道限速和变道预警

危险路段识别和安全驾驶预警*事故多发段信息数据库

*实时检测与特征库匹配

弯道行驶预警*综合弯道、自然环境、道路状况估计弯道横向

坡度角和路面附着系数

*根据车辆状态因素计算弯道行驶 高安全车速

*弯道安全行驶车速预警

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营运车联网—节能驾驶服务营运车联网 节能驾驶服务

节能行驶建议节能行驶建议

*分析变速模式、速度、刹车信号、变速

器温度等对油耗有影响的因素；

*车辆速度、加速度、道路等级、坡度、

城市实时交通状态等综合多角度分析，给

出 佳行驶速度建议出 佳行驶速度建议；

*通过对驾驶员的驾驶方式的分析，给出

降低油耗的建议 通过终端设备发布降低油耗的建议，通过终端设备发布。

动态实现保养提示

监测车辆自身信息 如检查轮胎气压*监测车辆自身信息，如检查轮胎气压、

制动蹄片磨损程度、发动机运行状态等，

形成保养提示。

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营运车联网—基于设计的性能参数优化营运车联网 基于设计的性能参数优化

通过车联网获取车辆行驶位置信息、状态监测信息、故障信息，反馈给车辆设计部门 对车辆在不同路况 道路等级下动力性 安全性 燃油车辆设计部门，对车辆在不同路况、道路等级下动力性、安全性、燃油经济性、乘坐舒适性等进行评价，为车辆的优化设计提供依据。

车联网环境下实时获取车辆行驶信息，建立面向车辆设计的数据库。信息，建立面向车辆设计的数据库。

数据分析：分析车辆运行工况及

性能参数随不同交通状况 道路等性能参数随不同交通状况、道路等

级等的变化规律，为车辆优化设计

和道路规划、建设改造等提供数据

支撑。

获取驾驶员感兴趣信息，为车载

23监管中心

获取驾驶员感兴趣信息，为车载

终端功能改进提供依据。

营运车联网—出行诱导服务营运车联网 出行诱导服务

为驾驶员提供实时

交通信息，各种警交通信息，各种警

告信息，生成到达

目的地的 短路径，

通过实时路线诱导

达到减少旅行时间

的 的的目的，从而减少

运输成本。

WiFi

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WiFi

营运车联网—车辆运行监控营运车联网 车辆运行监控

采用GPS、GIS、GSM/CDMA、视频监控技术进行车辆定位、动态跟踪 实现车辆运营调度 指挥 监控的自动化态跟踪，实现车辆运营调度、指挥、监控的自动化。

• 特定区域 特定区域特定场所

特定区域特定场所

车辆速度、载重等超过系统速度限值后 向中心上

• 特定路径• 特定时间• 规定速度

特定场所特定场所 统速度限值后，向中心上报警情，同时终端发出提示声音；

车辆超出规定区域报警；规定速度• 超载超限• 车载货物• 驾驶行为

特定路径

电子地图

特定路径

电子地图

车辆超出规定区域报警；

播放车辆指定时间段行驶轨迹；

危险货物监控：危险货物驾驶行为

车辆位置 车辆速度

GPS

危险货物监控：危险货物压力、温度、泄漏量等监测；

驾驶行为监测：疲劳驾驶、

电子地图

GPS

超速 越界

驾驶行为监测：疲劳驾驶、酒后驾驶等行为；

车内实时图像监控，远程监听，语音调度，实现异

25上报中心 车内报警

超速 越界 ， ，常状态报警、反劫持报警。

营运车联网—远程诊断服务营运车联网 远程诊断服务

远程故障管理：服务开启

GSM/GPRS

远程故障管理：服务开启后，服务中心时刻监听车载智能终端的连接请求，连接确认后对汽车用户的

通讯卫星

无线通信接确认后对汽车 户的

身份和密码进行验证，验证成功后根据诊断协议对汽车进行远程诊断。

通讯卫星

根据实时监测到的汽车故障信息，快速获取汽

获知车辆故障信息 数据库管理：

车故障诊断解决方案。

车载智能感知终端 故障信息的管理包括历史故障数据的存储和维护；

保存专家诊断推理的中间

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保存专家诊断推理的中间过程和结果。

营运车联网—增值服务营运车联网 增值服务

借助车联网，能在车上收发电邮、查车上收发电邮、查看交通信息、天气信息、娱乐资讯等

3G/4G

车主可获知 近的4S店、加油站、餐馆信息 进行网上

4S店 加油站

馆信息、进行网上购物、付费等。

维修加油清单

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中级阶段—应急车联网中级阶段 应急车联网

在应急联动调度过程中需要调配各种应急车辆，包括应急指挥车、警车、救护车等 通过车联网 车与车之间就能相互传输各种消息 而无需固救护车等，通过车联网，车与车之间就能相互传输各种消息，而无需固定的基础设施，可实时获知事故现场和周围路况信息，提高救援效率。

中级阶段—应急车联网中级阶段 应急车联网

应急指挥车在处理紧急突发事件时能实现通信保障、指挥调度，图像采集 传输等功能 车载感知系统在感知自车运行状态的同时主要应用于感集、传输等功能。车载感知系统在感知自车运行状态的同时主要应用于感知路面信息和广播信息。

应急指挥车在前往

事故现场的途中，实

时采集周围道路交通

信息，并以图像或文

字形式传输给应急指字形式传输给应急指

挥中心和其他救援车

辆，为决策人员能及

时提供现场信息，提

高决策的准确性和救

援的及时性。

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援的及时性。

中级阶段—应急车联网中级阶段 应急车联网

应急车联网可提供的服务主要有：

动态交通信息广播：应急指挥车不断广播路况信息 与其他应急车共享信息

应急车联网可提供的服务主要有：

路况信息，与其他应急车共享信息。

道路交通疏导：应急车实时广播事故信息

应急车辆自组织网络

道路交通疏导：应急车实时广播事故信息，提醒周围非应急车辆绕开事故区域。

远程指挥调度：应急指挥车实时采集事故现场信息，传输给应急管理中心和其他救援车辆，并根据现场发展态势分析调配其他救援车辆及物资配置情况等。

无线通信服务：用于应急现场的无线覆盖，应急车可以在车群内进行无线通信，实现应急现场和管理中心话音 视频 数据的互联互通

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实现应急现场和管理中心话音、视频、数据的互联互通。

应急车联网—救援路线优化应急车联网 救援路线优化

指挥调度中心一方面接收到应急救援车辆的实时位置和车况、路况等信息 同时也不断得到新的动态需求的信息 根据这些动态信息 制信息，同时也不断得到新的动态需求的信息，根据这些动态信息，制定出及时更新的到达救援现场 短的行车路线，提高救援效率。

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应急车联网—应急物流调配应急车联网 应急物流调配通过车联网，及时掌握并整合应急物流资源，做到快速决策和高效指挥调度，提高应急物流保障能力，降低灾区损失。提高应急物流保障能力，降低灾区损失。

应 急 物 资 路 径 优 化 ：应 物 资 径根据装备应急物资和运输工具的类别、数量、位置、道路状态变化等信息，及时调整运力和物力，以及物资送达的 优路径和进入现场的主次顺序。

监控数据库：记录整个应急物流过程；

数 库分析 分析应急物数据库分析：分析应急物流记录，评估应急物流行动的效果，为改进应急物流指挥调度的机制及方法提供建

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挥调度的机制及方法提供建议；

应急车联网—肇事车辆追逃应急车联网 肇事车辆追逃

逃逸车辆位置实时获取；

出警车辆调配：配置出警车辆的数量和行车路线等；

更新行车路线：根据动态信息变化 及时调整警力信息变化，及时调整警力和路线，生成对逃逸车辆进行围追堵截的 优方案，提高出警效率；提高出警效率；

追逃数据库：监控和记录整个追逃过程，为后续的出警追逃行动指挥调度机制改革提供基础。

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高级阶段—车路协同车路协同系统：基于无线通信、传感探测等技术进行车路信息获取，通过车

车、车路信息交互和共享，并实现车辆和基础设施之间智能协同与配合，达到优

高级阶段 车路协同

化利用系统资源、提高道路交通安全、缓解交通拥堵的目标。

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车路协同系统架构车路协同系统架构

智能车载系统

智能路测系统

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车路协同关键技术车路协同关键技术

车载终端（OBU)+路侧设备（RSU）车载终端（OBU)+路侧设备（RSU）嵌入式系统

一体化集成技术车载总线接入技术车载总线接入技术板载设备驱动技术

无线通信设备无线通信设备DSRC、WiFi、WiMax、3G相对应的通信协议

数据广播 路由技术数据广播、路由技术数据安全、隐私保密技术

应用场景应用场景导航定位技术数据采集技术数据采集技术安全预防技术电子支付技术 36

典型应用—交叉口行车安全典型应用 交叉口行车安全

车路协同避撞控制：

车路协同环境下的汽车车路协同环境下的汽车通过车车、车路通信实现行人、障碍物探测，避免碰撞；

前车把紧急制动信息快前车把紧急制动信息快速传递给后车，避免追尾事故的发生；

通过车路通信还可避免通过车路通信还可避免盲点区域的直角碰撞。

交通信号控制：

车辆与信号灯通信 避车辆与信号灯通信，避免车辆进入信号“两难区”；

公交车和救援车辆优先公交车和救援车辆优先信号控制；

交通信息自适应控制，可实现区域信号联动控制。

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典型应用—危险路段行车安全典型应用 危险路段行车安全

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发展展望发展展望

4通过典型场景的应用带动技术创新

4

车载终端的 体化

通过典型场景的应用带动技术创新以典型场景形成相关的技术体系

3车载终端的一体化

从单目标控制向多目标控制集成转变

2多模式车路/车车通信

从单一模式走向多种通信手段的互补与融合

1建立车路协作系统的体系框架

从特例实验走向应用场景和通信协议的标准制定

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