2012年10月25日 星期四

智慧交通浪潮來襲


        物聯網近年來被各國政府視為重點發展項目,以台灣為例,政府在南投推行i236智慧生活科計計畫正是物聯網應用的代表之一。最終的目標則是要打造一個智慧城市,智慧城市除了以物聯網為基礎以外,車聯網也是核心的架構之一。交通是一個城市發展的動脈,唯有良好的交通建設,才有可能帶動一個城市的發展。近年來由於汽車的普及,所造成的交通擁塞、排放汙染都已經成了不可漠視的問題。此外車輛的主被動式安全性,不僅保護著駕駛人的生命安全,也可以減少交通意外所奪走的無辜性命,因此包括智慧運輸系統((Intelligent Transportation SystemITS)、車載資通訊(Telematics)及車用電子(Auto Electronics)等皆可涵括在車聯網的範疇內。

什麼是車聯網
車聯網(Internet of VehicleIOV)是指車與車、車與路、車與人、車與傳感設備能交互聯繫,實現車輛與公眾網路通信的動態移動通信系統。它可以通過車與車、車與人、車與路互連互通實現資訊共用,收集車輛、道路和環境的資訊,並在資訊網路平台上對各方資訊進行加工、計算、共用和即時發布,根據不同的功能需求對車輛進行有效的引導與監控管理,並能提供專業的多媒體與移動互聯網應用服務。


從網路上看,IOV系統是一個「端管雲」三層體系:
第一層(端系統):端系統是汽車的智慧感測器,負責採集與獲取車輛的智慧資訊,感知行車狀態與環境;是具有車內通信、車間通信、車網通信的通信終端;同時還是讓汽車具備IOV定址和網路可信標識等能力的設備。

第二層(管系統):解決車與車(V2V)、車與路(V2R)、車與人(V2H)等的互連互通,實現車輛自組網及多種異構網路之間的通信與漫遊,在功能和性能上保障即時性、可服務性等。

第三層(雲系統):車聯網是一個雲架構的車輛運行資訊平台,它的生態鏈包含ITS、物流、客貨運、特殊車輛、汽車維護、汽車租賃、企事業車輛管理、保險、緊急救援、移動互聯網等,是多源資訊的彙聚,因此需要虛擬化、安全認證、存儲等雲計算功能,其應用系統也是圍繞車輛的資料彙聚、計算、調度、監控、管理與應用的複合體系。       

因此,為了能讓所有車輛靜、動態資訊,都可在資訊網路平臺上進行存取和有效利用,許多感測技術如將電子標籤裝載在車輛上,並透過無線射頻等識別技術,如RFID技術、GPS技術、行動通訊技術、無線網路等,對所有車輛的運行狀態,依照不同需求,進行有效的監管和提供綜合服務,形成一個車與車(V2V)、車與路(V2R)及車與人(V2H)互連互通的「車聯網(Internet of VehicleIOV)」,便成為智慧交通應用能否成功的關鍵。

全球通用的汽車IDGID
IOV最核心的技術之一是根據車輛特性,給汽車開發了一款GID(Global ID)終端。它是一個具有全球連網能力的通信閘道和車載終端,是車輛智慧資訊感測器,同時也具有全球定位和全球網路身分標識(網路車牌)功能。

GID具備了目前車聯網所需要的V2VV2I和全球漫遊與覆蓋功能,不單純是一種Telematics(車載通訊)設備。更突出的是,GID使汽車具備了「網路車牌」或「網路身分證」的能力,解決了物聯網中最困難的移動定址與可信標識無法分離的問題,且增強了網路身分的可信度。此外,配合雲後台系統,GID可隨時把車況、行車狀態,甚至是交通事故黑盒子即時上傳。


GID獲得的多方動態資訊是車聯網、機器移動、ITS、雲計算領域的一種創新型應用技術。當車輛裝載了GID終端後,汽車與交通狀態資訊可以從其衍生的技術被有效蒐集,這些狀態涉及車輛行駛(位置、方向、速度、加速度),車體(內外溫度、空氣流量、胎壓),動力(油壓、轉速、機油),車輛安全(安全帶、氣囊、門窗鎖),環境(天氣、路況、擁塞)等,從而讓車輛從一台台毫不相干的個體成為了解決道路和交通矛盾的智慧互聯主體。

中國智慧交通官方戰略已出爐
目前各國政府包括巴西、印度、日本及美國等,都已經或即將強制所有車輛安裝各種可用來辨別汽車身分的技術,包括GPSRFID、安全ID晶片等,顯示車聯網已經成為未來非常重要的趨勢。


以大陸為例,目前也已大舉投入車聯網的建置規劃,由於中國機動車數量龐大,根據中國公安部的資料,截至20126月底,中國機動車總保有量達2.33億輛,與2011年底相比,增加826萬輛,增長3.67%。其中汽車1.14億輛,摩托車1.03億輛。全國機動車駕駛人達2.47億人,其中汽車駕駛人1.86億人,已成為僅次於美國的第二大汽車消費市場。

目前中國大陸的智慧交通與車聯網產業,才剛剛進入導入期,主要是透過物聯網技術,載入車載資訊終端,高速公路、城市交通的感知設備應用,也才開始普及,一些基本的車載資訊服務如導航、定位、娛樂等功能,也才剛開始應用,但由於車聯網項目已被列為中國國家重大專項中的重要專案,「交通運輸業智慧交通發展戰略(2012-2020)」也已經發布,這將是中國第一部通過政府檔形式發布的智慧交通發展戰略。

中國交通運輸部科技司副司長洪曉楓透露,政策推出後,希望能在公路電子收費、交通資訊服務、交通運行監管、集裝箱運輸、公車輛、營運車輛及船舶動態監管等領域,實現規模應用和產業化,爭取2020年相關產值過人民幣千億元,勢必會引發相關產業的高度關注,造就另一波新商機。

由於目前車聯網相關的研究,皆側重在解決車與車(V2V)、車與路(V2R)、車與人(V2H)等的通訊問題上,然而車聯網的主體還是在車輛本身。因此在跨入車聯網的研究領域,還是需要先從瞭解車輛本身的架構及車內通訊網路開始。然而隨著車輛電子控制系統日趨複雜,且新的車內通訊網路不斷的被開發出來,而各國際汽車大廠間又有各自的通訊格式,對新跨入此領域的學習者而言會造成莫大的負擔。

台灣優奎士推出的智慧車載資通訊實驗系統,是一經過精心設計的實驗平台,搭配由國內知名學者撰寫的教材,不僅介紹了常見的車內訊通網路,並以現今汽車電子系統最常使用的CAN BUS為主軸,講解了CAN BUS的原理並精心設計許多實驗引領使用者入門。本實驗系統並搭配UBIKIT 6612嵌入式實驗系統,其搭載現今最普遍使用的Android 平台,並有CAN BUS控制介面,可教導學生開發Android 應用程式透過CAN BUS去控制 ECU節點。UBIKIT 6612嵌入式實驗系統並具備3.5G行動上網模組,可讓使用者開發雲端相關的應用程式,是一套能符合車聯網所需的實驗平台。


1. 智慧車載資通訊實驗系統

下圖為虎尾科技大學資工系許永和教授基於智慧車載資通訊實驗系統,所開發的車輛翻覆求救系統,參加教育部舉辦的一百年度全國微電腦應用系統設計製作競賽,奪得嵌入式系統類大學部「第二名」的佳績。


2.車輛翻求救系統

Reference
1.      DIGITIMES中文網 原文網址中國官方戰略公佈 牽動智慧交通產業佈局


2.      DIGITIMES中文網 原文網址車聯網與智能交通系統的全球性轉變() 

3.      DIGITIMES中文網 原文網址車聯網與智能交通系統的全球性轉變()

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