车联网应用助力智慧城市交通建设

    城市建设，交通先行。交通是城市发展的动脉，智慧交通也是智慧城市建设的最重要的内容。车联网是物联网在交通领域的实例化，因而也遵循物联网架构，其应用系统包含前端的感知层，中间传输层及到后端应用层。车联网应用城市交通建设也带动地方信息服务、设备制造、核心芯片技术产业的长足发展，可以通过试点、标准化和规模推广的路子推动车联网技术的产业化。

    城市智慧交通

    2008年11月，IBM提出发展“智慧星球”（SmarterPlanet）设想，奥巴马政府积极回应，催生新产业、新技术和新经济发展趋势，极大了推进了智慧城市、智慧交通、智慧医疗、智慧电力等系列应用领域的发展。自温家宝总理提出“感知中国”以来，国家将物联网发展列为新兴战略性产业之一，鼓励突破传感网与物联网核心技术，并以无锡建设实验基地，引入多家研究机构和公司，开展物联网技术研究和实验，各地政府也纷纷出台建设智慧城市的政策。

    城市建设，交通先行。交通是城市发展的动脉，智慧交通也是智慧城市建设的最重要的内容。通过物联网技术，包括射频识别技术、网络技术、信息技术和计算机技术等将各核心交通元素“联”通，实现信息互通与共享以及各交通元素的彼此协调、优化配置和高效使用，形成人、车和交通的一个高效协同环境，构建安全、高效、便捷和低碳的交通。

    智慧交通涵盖领域广泛，各地发展侧重点也不一样。有的以交通流采集为基础构建城市实时路况发系统，驾驶者通过路边的情报板可实时获知道路信息；有的则通过在关键路口安装高清摄像机，实现城市实时监控和关键事件自动检测，为城市安全提供保障；有的通过建设路边智能化公交站牌，为乘客提供准确的公交车辆到站信息等等。目前而言，道路交通状况采集、交通信息处理技术和发布方面已经有较大的发展，本文重点探索通过车联网技术来发展城市智慧交通，以实现车辆之间、车辆与道路基础设施、车辆与云端之间的信息交互，覆盖众多宏观与微观交通应用，实现静态与动态交通的有效融合。

    车联网技术

    何谓车联网？车联网是物联网在交通行业的具体实例，它利用移动互联网技术、专用短程通信技术、车辆定位技术、车辆传感技术和道路环境感知技术，实现车辆之间、车辆与道路环境之间的协同互动，如图1所示。这里不讨论各种车内和车外传感技术，重点讨论移动互联网技术与专用短程通信技术在车联网技术中的作用。

    目前常见的误区是认为车联网就是“车上网”，即让车辆通过移动互联网技术（4G/3G/GPRS）接受后台提供的交通服务信息。“车上网”普遍采用“中心—终端”模式，中心或“云端”向终端提供信息服务，可实现大面积区域覆盖，主要以实时性要求不高的信息服务为主要内容，偏向宏观交通应用。但是，“车上网”只是车联网的一部分内容，后者还需要具备车辆之间、车辆与道路基础之间实时信息交互的能力。

    专用短程通信技术（DSRC）可实现车辆之间、车辆与道路环境之间的实时信息交互，可实现微观交通环境下众多应用，如交通电子自动缴费、场站和停车场自动出入、营运车辆两证不停车管理、行车驾驶安全、交警执法管理、实时信息广播等应用。总言之，专用短程通信技术能适合“点”式应用，移动互联网技术适合“面”式应用，车联网技术通过这种“点”与“面”的结合，能实现综合宏观（如交通流采集与实时交通信息发布）与微观（停车收费、出入管理与定点稽查等）、静态（如路边停车与停车场收费管理）与动态（如实时交通信息收集与发布、拥堵收费管理）交通应用。

图1 车联网技术

    基于车联网技术发展城市智慧交通及重点应用车联网是物联网在交通领域的实例化，因而也遵循物联网架构，其应用系统包含前端的感知层，中间传输层及到后端应用层（管理云，支付云和计算云，存储云等等），如图2所示。其中感知层实现对车内信息和车外环境信息的感知，传输层实现信息的传输，应用层实现数据的存储与处理。在该架构之上可构建各种广泛的车联网智慧交通应用。

    智能化联网停车

    中国目前停车技术普遍处于人工和半人工服务结合的管理，少见覆盖全市的联网服务和全自动化的管理，这种低效和低品质的服务在汽车日益增长的情形下使停车难的问题日益尖锐。此外，路边停车管理缺失是普遍存在的问题，小区和商业区停车难、寻车难的现象普遍存在。基于车联网技术可以实现车辆出入自动识别和管理，同时也可以实现自动电子缴费，借此可以构建面向全市的联网停车收费、管理和信息服务网络。通过联网停车服务，用户可以全自动出入和自动化的电子付费，可以实时获知周围小区的停车信息，可以提前预定车位，从而较大提高停车效率，减少因为停车造成的额外交通压力。此外，还可扩展各种商业应用，如出入商业场所的实时打折信息推送（到手机或者车载终端结合IC卡可以结合客户的购买行为定向推送），沿路商户可实时向车辆发布各种商业信息（感兴趣的车辆用户可以打开接收通道，接收周边特定的饮食和娱乐等方面的信息），也可通过联网实现一卡通行的服务或者基于联网停车场此可开展短途租车（汽车、自行车或者电动车均可）服务等等。

    城市拥堵管理

    在某些大型城市的核心商业区，过多的汽车出入已经让这些区域的交通严重恶化，通行效率急剧降低。对出入核心商业区收取一定费可有效的调节该区的车流，在新加坡和伦敦等城市已成功应用。专用短程通信技术可以实现自由通行情况下的车路实时通信和实时电子支付，是目前世界上实现拥堵收费和管理的主流技术不停车营运车辆管理国家对对“两客一危”营运车辆规定要求安装符合国家标准（JT/T794-2011）卫星定位车载终端，该终端以车辆传感、GPS/北斗及4G/3G技术为基础可以实现对车辆行驶记录、定位和监控。结合专用短程通信技术，可以实现营运车辆出入场站、车辆和人员不停车稽查、沿途重要站点自动稽查、基于特殊位置的实时信息接收及交通路口特殊车辆优先放行等应用。

图2 车联网应用系统框图

    安全驾车应用

    基于车联网技术一方面可以通过移动互联网获取道路周边的交通状况信息，也可以通过专用短程通信技术获取在途的事故或者交通安全信息，且通过车与车、车与路之间的信息交换，可实现大雾大雨天气、弯道、交叉口、危险路段的避让预警，再结合行人检测技术可以有效构建安全行车环境。

    车联网应用实施

    基于移动互联网的车联网技术目前已经有较好的实施模式，主要只涉及车辆上终端的安装和信息服务中心（含CALLCENTER等）的建设，不需要在道路上安装基础通信设施。且在车载终端上车问题上，汽车厂商通过前装方式实现，GPS服务商通过前装或者后装GPS终端的方式实现，“上车难”不是主要的矛。由于这种“面”式模式相对成熟且易于实施，这也是目前汽车厂商、GPS运营商和移动信息服务商普遍采用的“车联网”模式。

    基于专用短程通信技术的车联网可非常有效的解决目前停车难和行车难的问题，实现细致准确的“点”式交通应用和服务，目前在国外有些国家（如新加坡）已经实现，代表着我国未来发展的方向。但在我国各地大范围的实施，也存在终端上车难的问题，即用何种模式让终端安装到普通车辆用户车辆上。建设模式本身也存在“先有蛋还是先有鸡”的问题：一方面，车载终端上车有赖于基础设施的基本完善，这样才能保证服务的覆盖率；反言之，基础设施能得到好的应用，需要车载终端的普遍上车，这样才能保证基础设施的使用率。此外，从系统建设而言，车联网技术平台可同时提供公共服务和社会服务，直接关系到平台的建设模式和平台使用的利益分割问题。由于平台建设前期投资较大，以停车（如路内停车和停车场停车）为基础去实施是可行的模式（因为可以从停车费用中获取投资回收），进而通过延伸服务到其他领域（如实时交通信息、驾车安全、商业信息服务等）实现扩展应用。建设一个能同时面向公共服务和社会服务的服务平台，有效的实现利益分割，需要政府相关部门的合作，也需要创新的商业模式支持。

    总结

    总而言之，以车联网技术发展城市智慧交通是一个比较好的切合点，从社会方面而言，可以较大提升城市交通管理和交通服务的水平，也可较大的提升驾车安全。从经济方面而言，也可以带动地方信息服务、设备制造、核心芯片技术产业的长足发展，可以通过试点、标准化和规模推广的路子推动车联网技术的产业化。