面向車聯網的智能網聯云控平臺研究

陳建國

關鍵詞：車聯網;智能網聯;云控平臺

0 引言（Introduction）

車聯網技術是通過無線通信、物聯網等技術將車輛與車輛、車輛與道路基礎設施之間進行連接，實現信息共享和協同處理，從而提高交通系統的運行效率和汽車行駛的安全性[1]。車聯網技術是智能交通系統建設的重要組成部分，它的普及應用將為人們帶來更加安全、便捷、高效的出行體驗。智能網聯云控平臺作為車聯網技術的核心，對于實現車聯網的智能化、高效化具有重要的作用，同時對于提升車輛性能、提高交通效率、推動智慧城市建設等方面具有重要意義。本文從平臺應用背景、建設內容、關鍵技術、應用場景等方面對面向車聯網的智能網聯云控平臺進行了深入的研究和分析，可為各地區開展智能網聯云控平臺建設提供指導。

1 研究背景及意義（Research background andsignificance）

隨著汽車科技的不斷發展和普及，車聯網技術在現代汽車產業中扮演著重要的角色。智能網聯云控平臺作為車聯網技術的核心，日益受到人們的關注。在當前形勢下，智能網聯云控平臺的研究和應用不僅有助于提高汽車產業的技術水平和競爭力，還可以為人們帶來更加智能、便捷及安全的出行體驗。

（1）實現“車路云”一體化：應用智能網聯云控平臺，可以實現車輛與車輛、車輛與道路基礎設施之間的智能協同與信息共享，從而提升整個交通系統的運行效率和車輛行駛的安全性。

（2）提升交通安全：智能網聯云控平臺可以通過對車輛和道路基礎設施的實時監測和數據分析，為駕駛員提供準確和及時的交通信息和駕駛建議，從而有效降低交通事故的發生概率。

（3）提高交通運行效率：智能網聯云控平臺可以實現交通信息的實時共享和協同處理，駕駛員可以根據實時交通信息選擇最佳行駛路線，交通部門可以根據實時的交通流量對交通信號進行調節控制，減少交通擁堵現象，提高交通運行效率[2]。

（4）推動智慧城市建設：車聯網技術是智慧城市建設的重要組成部分。應用智能網聯云控平臺可以實現車輛和道路基礎設施的智能化管理和監控，為智慧城市的建設提供數據和技術支持。

總之，面向車聯網的智能網聯云控平臺的建設對于提升交通系統的運行效率和車輛行駛的安全性以及推動智慧城市建設等方面具有重要的意義。近年來，雖然面向車聯網的智能網聯云控平臺建設步伐加快，但是目前仍然存在一些問題，例如平臺架構不清晰、平臺間的互通性差、信息交互和協同處理不夠高效、數據的安全性和隱私保護仍有待加強等，因此加快對智能網聯云控平臺的研究，對智慧交通和智慧城市建設具有重要的現實意義和實際應用價值。

2 平臺建設（Platform construction）

智能網聯云控平臺的建設包括三個方面：一是建設邏輯統一、物理分散的云計算中心，二是建設標準統一、開放共享的基礎數據中心，三是建設自主可控、安全可靠的云控基礎軟件體系。智能網聯云控平臺是以數據中樞和數字底座為基礎的數字化平臺，它融合了智能終端數據（智能網聯車輛數據、智慧交通數據和汽車電子標簽數據等）和生態數據（行業云平臺和圖商數據等）。智能網聯云控平臺結合數字交通監管和運營服務場景，強化監管需求，整合社會資源，通過“人車路網云”一體化，為智能汽車的研發制造、安全運行、交通管理、應用服務等提供支撐，為智能駕駛提供協同感知、協同決策、協同控制等服務，為智慧公交、數字交通、自動駕駛、智慧物流、智慧泊車等綜合性車聯網應用提供云服務。

智能網聯云控平臺的建設主要包括硬件、軟件、網絡、數據傳輸等方面內容。

（1）硬件方面：智能網聯云控平臺的硬件主要包括傳感器、中央處理器、存儲器、通信模塊、安全設備等。傳感器用于實時感知車輛周圍的環境。中央處理器用于處理傳感器數據并進行決策和控制，主要是指核心應用服務器。存儲器用于存儲數據和算法模型，主要是指存儲服務器。通信模塊為平臺用于數據傳輸的交換機和路由器等網絡設備。安全設備包括為保障平臺網絡安全、密碼安全等需要配置的必要設備，如防火墻、支持國密協議的虛擬專用網絡（Virtual Private Network，VPN）、Web應用防火墻（Web Application Firewall，WAF）、密碼機等。選擇硬件時，需要選擇高性能、低功耗、高可靠性的元器件，并通過對硬件設備的優化配置和布局，實現高效的能源管理和資源利用。

（2）軟件方面：智能網聯云控平臺的軟件主要包括操作系統、中間件、應用程序等。其中，操作系統是整個軟件的底層基礎，提供基本的系統功能和資源管理;中間件用于實現應用程序之間的通信和數據交換;應用程序則是針對具體業務需求開發的程序代碼。在軟件開發方面，需要采用先進的編程語言和開發框架（如Java、Python等），以及各種智能算法和模型（如機器學習、深度學習等），實現對各類場景的準確分析，為駕駛員提供決策依據。同時，需要采用云計算技術對系統的數據處理和存儲功能進行優化，提高系統的性能和可靠性。軟件系統是實現信息共享和協同處理的核心，需要具備高效性、穩定性和可擴展性等特點。

（3）網絡方面：平臺采用無線通信技術如4G-LTE、5G實現高效的平臺與車輛之間的信息傳輸;平臺與路側設施之間可以使用5G網絡傳輸信息，推薦使用光纖將路側設施信息直接接入平臺。網絡是實現平臺與車輛之間和平臺與路側設備之間信息交互和協同處理的關鍵，因此需要設計并優化網絡協議和通信機制，保證數據傳輸的實時性、可靠性和安全性，此外需要考慮網絡拓撲結構、網絡地址分配等問題，保證網絡的穩定性和魯棒性。

（4）數據傳輸方面：數據傳輸采用高效的通信協議和傳輸機制，如TCP/IP協議、UDP協議等，同時利用云計算技術對數據進行分布式存儲和處理，以提高數據的處理效率和可靠性，同時采用加密技術保證數據的安全性和隱私性[3-4]。

3 關鍵技術（Key technologies）

面向車聯網的智能網聯云控平臺研究是一個綜合性的研究領域，包括平臺架構、云計算、物聯網、人工智能、分布式技術、大數據等領域，下面對其關鍵技術進行研究和分析。

3.1 智能網聯云控平臺架構

智能網聯云控平臺必須具備強大的數據采集、存儲、處理和分析能力，同時能夠實現平臺與車輛之間和平臺與路側設備之間的信息共享和協同處理[5]。此外，智能網聯云控平臺需要具備開放性和可擴展性，能夠適應不同場景的應用需求。

智能網聯云控平臺采用分層架構設計，由車云終端、邊緣云、區域云三層組成，各層的功能與性能不同，有機地組成了基于車路協同體系的云控體系系統，實現了“車路云”一體化。平臺主要通過部署“車路云”協同式的基礎設施體系，實現跨品牌、跨車系車輛、跨領域設備、跨平臺數據之間的信息高效協同，支持面向全路段、全區域的集中式決策與多目標優化控制，為智能網聯駕駛、智慧交通乃至智慧城市的建設奠定了堅實的基礎。智能網聯云控整體系統架構如圖1所示。

智能網聯云控平臺是在區域云上部署的進行智能網聯控制的平臺，將城市的交通業務數據、社會車輛數據、自動駕駛車輛數據、地理信息數據、空間信息數據、個人數據和設施設備數據等進行多來源和多維度的融合，并利用大數據和人工智能技術，為城市的出行提供服務。智能網聯云控平臺系統架構如圖2 所示。

通過開放及標準化的數據通信協議，智能網聯云控平臺支持廣泛的行業數據交互，支撐主機廠、圖商、設備供應商、車輛運營企業、社會公共服務部門等共同快速構建完整的智能網聯生態系統。智能網聯云控平臺服務架構如圖3所示。

3.2 大數據技術

智能網聯云控平臺首先接收來自前端路側、車載、智能交通邊緣、停車位等數據信息，然后通過智能網聯云控大數據中心對數據進行處理，包括元數據管理、數據治理、數據安全保護，同時對各類業務應用提供數據開放服務，通過數據交換共享平臺，與政府部門、行業監管平臺、國家監管平臺、車企進行數據交換共享。智能網聯云控平臺數據架構如圖4所示。

大數據處理關鍵技術一般包括大數據采集、大數據存儲及管理、大數據治理、大數據分析及挖掘等。

（1）大數據采集技術：大數據采集是智能網聯云控平臺的關鍵技術之一，需要配置多種傳感器和設備以實現數據的采集和傳輸。在車輛和路側設施上安裝各種傳感器，如毫米波雷達、激光雷達、超聲波設備和高清攝像頭等，可以實現對車輛周圍環境、路口及路段環境的實時感知和數據采集，采集各類設備的結構化、半結構化、非結構化等多源交通數據，實現智能識別、接入、傳輸、信號轉換、初步處理等。

（2）大數據存儲與管理技術：智能網聯云控平臺通過私有云、公有云等存儲設備進行數據存儲，并建立相應的基礎庫、歸集庫、中心庫、專題庫、元數據庫等，對數據進行管理和調用[6]。

（3）大數據治理技術：主要完成對已接收、存儲的多源交通數據執行辨析、抽取、轉換、清洗、去重和融合處理等操作，保證數據的準確性和可靠性，滿足各類數據服務對數據質量的要求[7]。數據治理平臺架構如圖5所示。

（4）大數據分析及挖掘技術：數據中臺、算法中臺等利用機器學習、數據網絡挖掘、特異群組挖掘、圖挖掘等技術，從復雜的多源異構交通數據中提取潛在的有效數據信息[8]。

3.3 云計算

云計算是分布式處理、并行處理和網格計算共同發展的產物，具有網絡虛擬化、存儲虛擬化、服務器虛擬化、桌面虛擬化、應用程序虛擬化等特點。云計算是一種資源交付和使用模式，智能網聯路側單元可通過網絡獲得云控平臺的各種資源（硬件、軟件、平臺），同時可將邊緣計算單元無法處理的復雜數據傳送到云控平臺，在“云端”進行高效運算，并將結果下發至邊緣計算單元。路側設備、應用系統負責導入數據與展示結果，不用關注數據的具體運算過程與應用實現方式，應用的實現、數據的運算均由云控平臺提供的“云端”完成。

3.4 物聯網

物聯網應用于智能網聯云控平臺，可以實現平臺與各類感知設備之間的信息交互。平臺側需要對接各類物聯網感知設備，實現物聯網設備的數據對接協議。通過無線通信技術、GPS定位技術、雷達設備和攝像頭等，實現車輛的精確定位和跟蹤，以及交通信息的實時監測和傳輸、交通場景的識別等[9]。

3.5 人工智能

人工智能技術應用于智能網聯云控平臺，可以實現車輛的自動駕駛、智能交通管理和智能駕駛輔助等功能。同時，通過人工智能和大數據分析技術，可以對海量的數據進行深入的分析和挖掘，提取有價值的信息和知識，為交通管理和決策提供數據支持，為車輛的自動駕駛或輔助駕駛提供決策依據[10-11]。例如，通過對交通流量的監測和分析，可以預測未來一段時間內的交通情況，并為車輛的出行提供最佳路線建議;通過人工智能技術對車輛周圍環境進行感知和分析，可以實現車輛的自動控制和避障等功能。

智能網聯云控平臺廣泛接入了海量的政府監管數據、企業數據、路側數據、車端數據，具體可分為感知數據、位置數據、軌跡數據、應用數據、環境數據等，平臺對多源數據進行AI分析，并快速給出計算結果，實時或準實時反饋給車端、路端、邊緣云控平臺、行業監管部門等，可以幫助交通管理部門解決擁堵、交通秩序混亂、物流效率低和道路安全事故高發等交通難題，讓交通治理從被動到主動、從信息化向智慧化方向發展。

3.6 分布式技術

分布式技術是一種基于網絡的計算機處理技術。一個分布式系統是一組邏輯和物理上互聯的處理單元的集合，其實質是對資源系統范圍的分散控制，以達到應用程序的協同執行。

分布式技術的優點是可以快速訪問，可靠且性能高，支持多用戶使用。分布式系統對單臺計算機的功能要求不高，故能降低成本。系統設計上具有更大的靈活性，既可以為獨立的計算機提供特殊服務，也能滿足聯網企業的服務需求，實現系統內不同計算機之間的通信;每臺計算機都可以擁有和保持所需要的最大數據和文件，降低了數據傳輸的成本和風險。分布式系統為分散區域和中心區域的計算機提供更迅速的信息通信和處理方式，為每個分散區域的數據庫提供作用域，數據可以存儲于多個存儲單元中，任何用戶都可以進行全局訪問，使系統發生故障時的不利影響降至最低，以較低的成本滿足企業的特定要求。

4 應用場景（Application scenarios）

智能網聯云控平臺在車聯網領域具有廣泛的應用前景。以下是幾個典型的應用場景[12]。

（1）車輛控制：車輛控制是智能網聯云控平臺的重要應用場景之一。通過智能網聯云控平臺可以實現車輛的遠程控制和智能駕駛[13]。例如，可以通過手機App控制車輛的啟動、熄火、空調開啟和關閉等操作;可以通過智能算法實現自動駕駛、自動泊車、車輛協作控制[14]等功能。平臺可以對大量的數據進行訓練和學習，使汽車具備對環境的認知和決策能力，可以在各種道路和天氣條件下實現自動駕駛功能。在自動駕駛模式下，平臺指導車輛自動規劃行駛路線、控制車速和方向，以及進行障礙物識別和避障等操作。同時，可以實現車輛之間的信息交互和協同駕駛，從而有效減少交通擁堵現象和提高交通運行效率，也可提高行車安全性和便捷性。

（2）智能交通管理：智能交通管理是智能網聯云控平臺的另一個重要應用場景。通過智能網聯云控平臺對交通數據的采集、處理和分析，可以實現交通流量的監測和預測、交通信號燈的智能控制等功能。例如，通過對交通流量的監測和分析，可以準確預測未來一段時間內的交通情況，為車輛的出行提供最佳路線建議，還可以根據交通流量的情況自動調整信號燈的時長等參數。這些功能可以有效提高城市交通管理的效率和車輛行駛的安全性。

（3）智能駕駛輔助：通過人工智能技術可以實現車輛的智能駕駛輔助功能。例如，車輛行駛過程中可以通過智能駕駛輔助系統對駕駛員進行提醒和警示，避免駕駛員出現疲勞駕駛和錯誤操作。

（4）遠程監控：應用智能網聯云控平臺可以對車輛進行遠程監控和管理[15]。例如，可以通過車載攝像頭對車輛內部和外部進行實時監控，可以通過手機App查看車輛的位置和行駛軌跡等信息，可以通過智能算法對車輛的安全狀況進行分析和預警，及時發現并處理各種異常情況。

（5）信息娛樂：應用智能網聯云控平臺可以實時顯示和遠程監測車輛信息。例如，可以通過車載信息娛樂系統顯示車輛的狀態、油量、電量等實時信息，可以通過手機App查看車輛的行駛軌跡和歷史記錄等信息，可以通過智能算法對車輛的使用狀況進行分析和預測，為車主提供個性化服務。

5 展望（Prospects）

隨著技術的不斷進步和市場需求的變化，智能網聯云控平臺在車聯網領域的應用將會越來越廣泛，智能網聯云控平臺在未來將會迎來更多的發展機遇和挑戰。

（1）技術趨勢：隨著人工智能、物聯網、云計算等技術的不斷發展，智能網聯云控平臺將會更加高效、安全和智能化。其具體表現為：一是更加注重數據的挖掘和分析，通過機器學習、深度學習等技術實現更加精準的車輛控制和決策;二是不斷融合各種新型技術，包括更先進的傳感器技術、更高性能的硬件設備、更高效的軟件算法等，不斷提高系統的性能和穩定性;三是研究新的網絡協議和通信機制以適應未來更大的網絡規模和更復雜的環境。四是更加注重數據的保密和隱私的保護，更加注重數據的安全性和隱私保護技術的研究和應用。

（2）市場需求：隨著消費者需求的不斷提高，以及城市交通擁堵和環境污染等問題的日益嚴重，智能網聯云控平臺將會成為未來車聯網領域的重要發展方向，平臺將會推廣應用到更多的車型中，如私家車、公交車、貨車、渣土車、環衛車等，并將與智慧城市、智能交通等領域進行更加深入的融合和發展。隨著市場規模的不斷擴大，該領域也將會迎來更多的商業機會和更大的發展空間。

6 結論（Conclusion）

隨著車聯網的發展，智能網聯云控平臺在車聯網中的核心地位將進一步得到體現。本文對面向車聯網的智能網聯云控平臺進行了研究和分析，探討了其背景、意義、平臺建設、關鍵技術、應用場景及其未來的發展方向，表明應用智能網聯云控平臺能提高交通系統的運行效率和駕駛員的行車安全性，在智慧城市建設和智能汽車產業方面有著廣泛的應用前景，同時希望本文研究能夠為智能網聯云控平臺的建設提供指導和借鑒。未來，針對智能網聯云控平臺的研究可從以下幾個方面展開：（1）深入研究智能網聯云控平臺的架構和關鍵技術，提高其性能;（2）關注數據隱私和安全問題，研究如何更好地保護用戶數據及其隱私;（3）探索智能網聯云控平臺在新型行業中的應用，如智慧城市、智慧交管等;（4）從政策、法規和社會接受度等方面對智能網聯云控平臺進行全面評估。