車聯網的內涵主要指：車輛上的車載設備通過無線通信技術，對信息網路平台中的所有車輛動態信息進行有效利用，在車輛運行中提供不同的功能服務。可以發現，車聯網表現出以下幾點特徵：車聯網能夠為車與車之間的間距提供保障，降低車輛發生碰撞事故的幾率；車聯網可以幫助車主實時導航，並通過與其它車輛和網路系統的通信，提高交通運行的效率。
基本介紹
- 中文名：車聯網
- 外文名：Internet of Vehicles
- 所屬學科：車輛工程
- 所屬領域：交通
- 所屬區域：廣域
- 相關詞：智慧型車輛
概述,發展歷程,構成,體系結構,關鍵技術,信息安全,安全威脅,安全防護,套用,發展瓶頸,發展趨勢,
概述
車聯網的概念源於物聯網，即車輛物聯網，是以行駛中的車輛為信息感知對象，藉助新一代信息通信技術，實現車與X（即車與車、人、路、服務平台）之間的網路連線，提升車輛整體的智慧型駕駛水平，為用戶提供安全、舒適、智慧型、高效的駕駛感受與交通服務，同時提高交通運行效率，提升社會交通服務的智慧型化水平。
車聯網通過新一代信息通信技術，實現車與雲平台、車與車、車與路、車與人、車內等全方位網路連結，主要實現了“三網融合”，即將車區域網路、車際網和車載移動網際網路進行融合。車聯網是利用感測技術感知車輛的狀態信息，並藉助無線通信網路與現代智慧型信息處理技術實現交通的智慧型化管理，以及交通信息服務的智慧型決策和車輛的智慧型化控制。
1、車與雲平台間的通信是指車輛通過衛星無線通信或移動蜂窩等無線通信技術實現與車聯網服務平台的信息傳輸，接受平台下達的控制指令，實時共享車輛數據。
2、車與車間的通信是指車輛與車輛之間實現信息交流與信息共享，包括車輛位置、行駛速度等車輛狀態信息，可用於判斷道路車流狀況。
3、車與路間的通信是指藉助地面道路固定通信設施實現車輛與道路間的信息交流，用於監測道路路面狀況，引導車輛選擇最佳行駛路徑。
5、車內設備間的通信是指車輛內部各設備間的信息數據傳輸，用於對設備狀態的實時檢測與運行控制，建立數位化的車內控制系統。
發展歷程
車聯網在國外起步較早。在20世紀60年代，日本就開始研究車間通信。2000年左右，歐洲和美國也相繼啟動多個車聯網項目，旨在推動車間網聯繫統的發展。2007年，歐洲6家汽車製造商（包括BMW等）成立了Car2Car通信聯盟，積極推動建立開放的歐洲通信系統標準，實現不同廠家汽車之間的相互溝通。2009年，日本的VICS車機裝載率已達到90%。而在2010年，美國交通部發布了《智慧型交通戰略研究計畫》，內容包括美國車輛網路技術發展的詳細規劃和部署。
車聯網系統
車聯網系統與國外車聯網產業發展相比，我國的車聯網技術直至2009年才剛剛起步，最初只能實現基本的導航、救援等功能。隨著通信技術的發展，2013年國內汽車網路技術已經能夠實現簡單的實時通信，如實時導航和實時監控。在2014-2015年，3G和LTE技術開始套用於車載通信系統以進行遠程控制。2016年9月，華為、奧迪、寶馬和戴姆勒等公司合作推出5G汽車聯盟（5GAA），並與汽車經銷商和科研機構共同開展了一系列汽車網路套用場景。此後至2017年底，國家頒布了多項方案，將發展車聯網提到了國家創新戰略層面。在這期間，人工智慧和大數據分析等技術的發展使得車載網際網路更加實用，如企業管理和智慧型物流。此外ADAS等技術可以實現與環境信息互動，使得UBI業務的發展有了強勁的助推力。未來，依託於人工智慧、語音識別和大數據等技術的發展，車聯網將與移動網際網路結合，為用戶提供更具個性化的定製服務。
構成
1、車輛和車載系統。
車輛和車載系統是參與交通的每一輛汽車和車上的各種設備，通過這些感測器設備，車輛不僅可以實時地了解自己的位置、朝向、行駛距離、速度和加速度等車輛信息，還可以通過各種環境感測器感知外界環境的信息，包括溫度、濕度、光線、距離等，不僅方便駕駛員及時了解車輛和信息，還可以對外界變化做出及時的反應。此外，這些感測器獲取的信息還可以通過無線網路傳送給周圍的車輛、行人和道路，上傳到車聯網系統的雲計算中心，加強了信息的共享能力。
2、車輛標識系統。
車輛上的若干標誌標識和外界的標識識別設備構成了車輛標識系統，其中標誌以RFID和圖像識別系統為主。
3、路邊設備系統。
路邊設備系統會沿交通路網設定，一般會安裝在交通熱點地區、交叉路口或者高危險地區，通過採集通過特定地點的車流量，分析不同擁堵段的信息，給予交通參與者避免擁堵的若干建議。
4、信息通信網路系統。
有了若干信息之後，還需要信息通信系統對各種數據的傳輸，這是網路鏈路層的重要組成部分，目前車聯網的通信系統以WIFI、行動網路、無線網路、藍牙網路為主，車聯網的大部分網路需求需要和網路運營商合作，以便和用戶的手機隨時連線。
體系結構
車聯網技術是在交通基礎設備日益完善和車輛管理難度不斷加大的背景下被提出的，到目前為止仍處於初步的研究探索階段，但經過多年的發展，當前已基本形成了一套比較穩定的車聯網技術體系結構。在車聯網體系結構中，主要由三大層次結構組成，按照其層次由高到低分別是套用層、網路層和採集層。
1、套用層
套用層是車聯網的最高層次，可以為聯網用戶提供各種車輛服務業務，從當前最廣泛就業的業務內容來看，主要就是由全球定位系統取得車輛的實時位置數據，然後返回給車聯網控制中心伺服器，經網路層的處理後進入用戶的車輛終端設備，終端設備對定位數據進行相應的分析處理後，可以為用戶提供各種導航、通信、監控、定位等套用服務。
2、網路層
網路層主要功能是提供透明的信息傳輸服務，即實現對輸入輸出的數據的匯總、分析、加工和傳輸，一般由網路伺服器以及WEB服務組成。GPS定位信號及車載感測器信號上傳到後台服務中心，由伺服器對數據進行統計的管理，為每輛車提供相應的業務，同時可以對數據進行聯合分析，形成車與車之間的各種關係，成為局部車聯網服務業務，為用戶群提供高效、準確、及時的數據服務。
3、採集層
採集層負責數據的採集，它是由各種車載感測器完成的，包括車輛實時運行參數、道路環境參數以及預測參數等等，例如車速、方向、位置、里程、發動機轉速、車內溫度等等。所有採集到的數據將會上傳到後台伺服器進行統一的處理與分析，得到用戶所需要的業務數據，為車聯網提供可靠的數據支持。
關鍵技術
1、射頻識別技術
射頻識別(radio frequency identification，RFID)技術是通過無線射頻信號實現物體識別的一種技術，具有非接觸、雙向通信、自動識別等特徵，對人體和物體均有較好的效果。RFID不但可以感知物體位置，還能感知物體的移動狀態並進行跟蹤。RFID定位法目前已廣泛套用於智慧型交通領域，尤其是車聯網技術中更是對RFID技術有強烈的依賴，成為車聯網體系的基礎性技術。RFID技術一般與伺服器、資料庫、雲計算、近距離無線通信等技術結合使用，由大量的RFID通過物聯網組成龐大的物體識別體系。
2、感測網路技術
車輛服務需要大量數據的支持，這些數據的原始來源正是由各類感測器進行採集。不同的感測器或大量的感測器通過採集系統組成一個龐大的數據採集系統，動態採集一切車聯網服務所需要的原始數據，例如車輛位置、狀態參數、交通信息等。當前感測器已由單個或幾個感測器演化為由大量感測器組成的感測器網路，並且通能夠根據不同的業務進行處性化定製。為伺服器提供數據源，經過分析處理後作為各項業務數據為車輛提供優質服務。
3、衛星定位技術
隨著全球定位技術的發展，車聯網的發展迎來了新的歷史機遇，傳統的GPS系統成為了車聯網技術的重要技術基礎，為車輛的定位和導航提供了高精度的可靠位置服務，成為車聯網的核心業務之一。隨著我國北斗導航系統的日益完善並投入使用，車聯網技術又有了新的發展方向，並逐步實現向國產化、自主智慧財產權的時期過渡。北斗導航系統將成為我國車聯網體系的核心技術之一，成為車聯網核心技術自主研發的重要開端。
4、無線通信技術
感測網路採集的少量處理需要通信系統傳輸出雲才能得到及時的處理和分析，分析後的數據也要經過通信網路的傳輸才能到達車輛終端設備。考慮到車輛的移動特性，車聯網技術只能採用無線通信技術來進行數據傳輸，因此無線通信技術是車聯網技術的核心組成部分之一。在各種無線傳輸技術的支持下，數據可以在伺服器的控制下進行交換，實現業務數據的實時傳輸，並通過指令的傳輸實現對網內車輛的實時監測和控制。
5、大數據分析技術
大數據（Big Data）是指藉助於計算機技術、網際網路，捕捉到數量繁多、結構複雜的數據或信息的集合體。在計算機技術和網路技術的發展推動下，各種大數據處理方法已經開始得到廣泛的套用。常見的大數據技術包括信息管理系統、分散式資料庫、數據挖掘、類聚分析等，成為不斷推動大數據在車聯網中套用的強大驅動力。
6、標準及安全體系
車聯網作為一個龐大的物聯網套用系統，包含了大量的數據、處理過程和傳輸節點，其高效運行必須有一套統一的標準體系來規範，從而確保數據的真實性和完整性，完成各項業務的套用。標準化已成為車聯網技術發展的迫切要求，也是一項複雜的管理技術。另外，車輛聯網和獲取服務本身也是為了更好地為車輛安全行駛提供保障，因此安全體系的建立也十分重要。能否根據當前車聯網發展情況，建立一套高效的標準和安全體系，已經成為決定未來車聯網技術發展的關鍵因素。
信息安全
安全威脅
當前的汽車具備大量外部信息接口：車載診斷系統接口（OBD）、充電控制接口、無線鑰匙接口、導航接口、車輛無線通信接口（藍牙、WiFi、DSRC、2.5G/3G/4G）等，增大了被入侵的風險。此外，汽車也正成為一個安裝有大規模軟體的信息系統，被稱為“軟體集成器”。伴隨著汽車信息化水平的提高，經由外部實施的網路攻擊讓汽車控制系統誤操作，這種電影中才有的驚險畫面，已然成為現實。
綜合分析最近幾年發生的車聯網安全事件，車聯網信息安全主要存在三大方面的風險：車區域網路絡架構容易遭到信息安全的挑戰，無線通信面臨更為複雜的安全通信環境，雲平台的安全管理中存在更多的潛在攻擊接口。
安全防護
1、車聯網服務平台防護策略
當前車聯網服務平台均採用雲計算技術，通過現有網路安全防護技術手段進行安全加固，部署有網路防火牆、入侵檢測系統、入侵防護系統、Web防火牆等安全設備，覆蓋系統、網路、套用等多個層面，並由專業團隊運營。車聯網服務平台功能逐步強化，已成為集數據採集、功能管控於一體的核心平台，並部署多類安全雲服務，強化智慧型網聯汽車安全管理，具體包括：一是設立雲端安全檢測服務，部分車型通過分析雲端互動數據及車端日誌數據，檢測車載終端是否存在異常行為以及隱私數據是否泄露，進行安全防範。此外，雲平台還具備遠程刪除惡意軟體能力；二是完善遠程OTA更新功能，加強更新校驗和簽名認證，適配固件更新和軟體更新，在發現安全漏洞時快速更新系統，大幅降低召回成本和漏洞的暴露時間；三是建立車聯網證書管理機制，用於智慧型網聯汽車和用戶身份驗證，為用戶加密密鑰和登錄憑證提供安全管理；四是開展威脅情報共享，在整車廠商、服務提供商及政府機構之間進行安全信息共享，並進行軟體升級和漏洞修復。
車聯網系統
車聯網系統2、車聯網通信防護策略
車輛控制域和信息服務域採用隔離的方式來加強安全管理。一是網路隔離APN1和APN2之間網路完全隔離，形成兩個不同安全等級的安全域，避免越權訪問。二是車內系統隔離，車區域網路的控制單元和非控制單元進行安全隔離，對控制單元實現更強訪問控制策略。三是數據隔離，不同安全級別數據的存儲設備相互隔離，並防止系統同時訪問多個網路，避免數據交叉傳播。四是加強網路訪問控制，車輛控制域僅可訪問可信白名單中的IP位址，避免受到攻擊者干擾，部分車型對於信息服務域的訪問地址也進行了限定，加強網路管控。
3、數據安全防護策略
車聯網整車廠商對用戶數據進行分級保護，對於涉及駕駛員信息、駕駛習慣、車輛信息、位置信息等敏感數據採取較高級別的管理要求，僅被整車廠商簽名認可的套用才可讀取相關數據，其他非簽名認證套用只可讀取非敏感數據。敏感數據傳輸通過APN1在車輛控制域中加密傳輸，避免外泄。加強數據使用限制，部分車企將車聯網數據僅作為內部數據使用，用於車輛故障診斷，拒絕與任何第三方企業共享用戶數據，儘可能確保用戶私密數據安全可控。在車聯網數據的隱私和可靠性方面，有機融合區塊鏈和雲計算技術是一種緩解矛盾衝突的方法。把整個車聯網某一些跟安全密切相關的功能和數據放到區塊鏈上，相對來說重要性不是很高的技術放到雲計算平台，利用雲計算大量的存儲資源保護隱私數據。
套用
車聯網是實現自動駕駛乃至無人駕駛的重要組成部分，也是未來智慧型交通系統的核心組成部分，將在以下幾個方面發揮越來越重要的作用。
1、車輛安全方面：車聯網可以通過提前預警、超速警告、逆行警告、紅燈預警、行人預警等相關手段提醒駕駛員，也可通過緊急制動、禁止疲勞駕駛等措施有效降低交通事故的發生率，保障人員及車輛安全。
2、交通控制方面：將車端和交通信息及時傳送到雲端，進行智慧型交通管理，從而實時播報交通及事故情況，緩解交通堵塞，提高道路使用率。
3、信息服務方面：車聯網為企業和個人提供方便快捷的信息服務，例如提供高精度電子地圖和準確的道路導航。車企也可以通過收集和分析車輛行駛信息，了解車輛的使用狀況和問題，確保用戶行車安全。其他企業還可通過相關特定信息服務了解用戶需求和興趣，挖掘盈利點。
4、智慧城市與智慧型交通方面：以車聯網為通信管理平台可以實現智慧型交通。例如交通信號燈智慧型控制、智慧停車、智慧型停車場管理、交通事故處理、公車智慧型調度等方面都可以通過車聯網實現。而隨著交通的信息化和智慧型化，必然有助於智慧城市的構建。
發展瓶頸
1、行業壁壘難打破，政府跨部門合作不深入
車聯網產業是一個涉及多個行業的新興產業，只有當參與者足夠多的時候，才能最大化發揮其網路效應和價值。許多老牌車企擁有行業技術和經驗優勢，但缺乏網際網路思維，對於與科技企業合作持相對保守的態度，既不願意在車聯網競逐中被落下，也不願將車聯網這一機遇拱手相讓於科技企業。而新興的網際網路科技企業，急於踏入車聯網領域，雖然掌握著人工智慧、大數據分析等技術，但沒有最核心的車輛載體和應有的技術積澱。總的來說，車企之間與網際網路科技企業之間缺乏廣泛的合作和有效的跨行業合作平台[5]。此外，車聯網的跨行業和跨領域屬性意味著在政策、關鍵技術、套用模式和標準制定等方面需要多個部門通力合作，共同推進。雖然工信部發布了《智慧型網路化車輛技術路線圖》等一系列指導檔案，但是從檔案到實施還有很長的路要走。
2、尚未形成成熟的商業模式，企業盈利無法保障
企業尚未找到成熟的業務運營模式，盈利能力和用戶續約率低的問題突出。目前國內的車聯網企業利潤來源主要是消費者，但又缺乏具有吸引力的產品和服務，用戶的粘性普遍較低，這種相對單一的買賣方式和商業運營模式，也無法為用戶持續帶來附加價值，導致車聯網即使受到企業的高度重視，在消費者中的推廣仍阻力重重，大多數消費者對於智慧型網聯汽車持觀望態度，企業的盈利來源無法得到保障。此外，目前我國雖已開始制定相關規劃重視行業發展，但商業模式仍不清晰，主要呈現以汽車廠商為主導的商業模式。這種模式存在很大的弊端：由於我國汽車品牌眾多，不同品牌汽車的目標客戶群不同且相對固定，難以實現車輛信息系統的廣泛套用。同時，每種汽車品牌獨立安裝TSP系統，違背了車聯網信息共享實時共通的要求。
3、基礎設施建設滯後，信息安全制約行業發展
車輛網際網路是一項複雜的系統工程，若想實現車與路、車與環境的互動，還需要設定智慧型交通信號系統、路側的信息採集單元等綜合智慧型交通配套設施，然而我國相應的基礎設施建設與美國、日本和歐洲等相比明顯滯後。此外，日趨嚴格的網路信息安全法律法規，促使企業在提供車輛網路服務時更加關注信息安全和跨境數據傳輸的合規，它對SaaS服務和基礎設施提供商構成了巨大挑戰。
發展趨勢
作為具有新生力量的車聯網技術，其未來的發展趨勢可能表現在以下幾個方面：
1、石油能源短缺的現狀與持續增加的車輛尾氣排放量，將使人們的生存環境趨向惡劣。車聯網在未來的車輛駕駛中得以套用，將能夠以生態作為中心，實現生態出行。
2、能夠套用於安全駕駛、協同駕駛以及汽車活動安全等領域。
3、涉及交通智慧型化方面。
具體表現在：對已經得到確切定位的貨物進行位置信息的跟蹤，並為貨物在供應鏈與物流鏈當中提供服務；同時，可以實現對車輛信息的實時傳輸，通過車輛感測器收集信息，並在雲中心實施計算與分類處理，將不同類型的數據分類發放，使不同部門都能夠掌握信息數據，通過得到的反饋數據實施交通智慧型調度。
4、導航精確化。
在靈敏導航系統的運行下，車輛將能夠即時獲得系統指示，並會依據駕駛員的既往經驗對導航路徑實施精準計算，以此為駕駛員提供精準的導航指導。
5、整車硬體的聯網化。
汽車電子電氣系統正逐漸向集中式架構體系發展，未來的每一台汽車都將像一台智慧型手機，對應的也是套用軟體、作業系統、晶片層、硬體層。套用軟體可以基於唯一的作業系統和計算晶片開發，通過統一集中的ECU，控制多個硬體。汽車軟體控制將更高效，並能像手機一樣，實現OTA升級，從而實現對控制軟體的持續最佳化，不斷改善硬體性能體驗。通過這種集中式的電氣架構，整車硬體的運轉情況就可以通過軟體實現遠程調校修改。
6、用車服務的線上化。
整車數位化時代的車聯網，將極大地提高汽車用車服務的質量。線下付費的用車場景都將實現線上化，汽車的實時車況可以通過雲端傳輸給服務商，車況的透明化將助力服務商為用戶提供一系列主動式的服務，如代駕、停車場、加油站、違章查詢代繳、充電樁收費、上門保養、上門洗車、UBI保險等等。這時候汽車成為流量出口，服務商有動力推銷服務，線上高效快捷的服務體驗也將吸引用戶，從而大大促進用車服務的效率。
7、車聯網功能服務方式的多樣化。
整車數位化時代，每輛車的所有車況信息都可以在雲端對應一個ID。通過ID的統一管理和適配開發，車聯網功能將不局限於車機這一個互動渠道，可拓展到手機APP、微信小程式、智慧型穿戴設備、智慧型家居設備等多個互動設備，將極大地便利用戶的用車體驗，延長人車互動的頻率和時間，改善互動體驗，改善用車體驗。另外通過分拆車聯網功能，把有些對網速或運算能力要求高的功能分拆至車外如手機APP、智慧型穿戴設備等（但車機上應有的功能如導航什麼的必須要保留），這樣就對車載車聯網硬體要求降低，從而覆蓋更多的低端車型。通過大數據積累自學習，實現千人千面的互動服務方式。
8、助力無人駕駛技術發展。
隨著整車聯網能力的增強，智慧城市基礎設施的進一步發展，自動駕駛感知和決策功能將從車上轉移至道路基礎設施，有助於腳踏車成本下降，並且能通過區域內集中控制實現所有車輛的自動駕駛，提升交通效率與安全性。自動駕駛功能的商業模式也將有極大的創新套用，因為整車硬體的功能都可以通過雲端開啟關閉，同一個車型可以擁有一樣的硬體，但通過軟體限制區分不同的配置，允許用戶在購車之後，再通過付費開啟車上的硬體功能，使得“免費試用”的模式成為可能。這樣既可以實現對消費者的推銷，又能反向促進車企提供能足夠吸引用戶的自動駕駛軟體體驗。
