电子电气架构 --- 车联网技术简介

我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。

老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：

简单，单纯，喜欢独处，独来独往，不易合同频过着接地气的生活，除了生存温饱问题之外，没有什么过多的欲望，表面看起来很高冷，内心热情，如果你身边有这样灵性的人，一定要好好珍惜他们眼中有神有光，干净，给人感觉很舒服，有超强的感知能力有形的无形的感知力很强，能感知人的内心变化喜欢独处，好静，清静，享受孤独，不打扰别人不喜欢被别人打扰，在自己人世界里做着自己喜欢的事。

时间不知不觉中，快要来到新的一年。2024结束，2025开始新的忙碌。成年人的我也不知道去哪里渡自己的灵魂，独自敲击一些文字算是对这段时间做一个记录。

一、背景信息

车联网作为智能交通领域的核心组成部分，正以前所未有的态势重塑着现代交通体系。它深度融合了先进传感技术、高速网络技术、强大计算技术、精准控制技术以及前沿智能技术，构建起一个全方位、多层次、智能化的交通管理与控制网络。

在这个网络中，通过在道路基础设施和车辆上广泛部署各类高精度传感器，车联网能够对道路交通状况进行实时、全面且细致的感知。无论是道路的车流量、车速，还是车辆的行驶轨迹、驾驶员的行为状态，亦或是路面的平整度、天气状况等环境信息，都能被精准捕捉并实时传输至车联网系统。

基于这些海量且精准的数据，车联网系统运用先进的计算技术和智能算法，对每一辆汽车进行交通全程的动态控制。从车辆的启动、加速、减速到停车，从车辆的变道、超车到转弯，每一个行驶动作都能在车联网的智能引导下实现安全、高效的操作。同时，车联网还能对每一条道路进行交通全时空的精准控制。根据不同时间段、不同路段的交通流量变化，智能调整信号灯的时长、优化道路的通行策略，甚至能够提前预测交通拥堵的发生，并及时采取措施进行疏导。

车联网的终极目标是通过其强大的智能控制能力，实现道路交通的“零堵塞”“零伤亡”和“极限通行能力”。在“零堵塞”方面，通过实时交通流量监测和智能调度，使车辆能够以最优的速度和路线行驶，避免拥堵的发生；在“零伤亡”方面，借助车辆间的通信技术和智能驾驶辅助系统，提前预警危险情况，自动采取制动、避让等措施，最大程度降低交通事故的发生概率；在“极限通行能力”方面，通过优化交通组织和管理，提高道路的利用率和通行效率，使道路能够承载更多的车辆通行，从而缓解城市交通压力，提升整个交通系统的质量和服务水平。

一个融合了先进感知、高速网络、强大计算、精准控制和人工智能的庞大智能系统。它通过实时获取车辆、道路及环境的全方位信息，利用智能算法进行协同分析和决策，最终实现对每一辆车行驶过程的精准引导和对整个路网交通流的全局优化，其终极目标是实现无拥堵、零事故和通行效率最大化的理想交通状态。

二、车联网的定义

车联网作为当今科技浪潮中一颗璀璨的明珠，深度融合了先进的信息通信技术，宛如一位智慧交通的指挥家，既要对每一辆汽车进行精准控制，又要对整个道路交通系统进行全局把控，其宏伟目标是达成交通安全“零伤亡”、交通效率“零堵塞”以及实现道路的“极限通行能力”。从整体架构来看，车联网由车内网、车际网和车云网三大部分紧密协作构成，它们相互配合、协同运作，共同编织起一张智能交通的庞大网络。

1、车内网、车际网与车云网：协同运作的智能网络

车内网是车联网的基础支撑部分，它借助成熟且可靠的总线技术，构建起一套标准化的整车网络。在这个网络中，车辆内部的各个电子控制单元（ECU）如同精密的齿轮，相互咬合、协同工作，实现了车辆内部信息的高效传输与共享。无论是发动机的运转状态、刹车系统的压力数据，还是车内娱乐系统的操作指令，都能通过车内网快速、准确地传递，为车辆的智能化控制提供了坚实的内部通信基础。

车际网则是车联网实现车与车、车与路边基础设施之间通信的关键纽带。它基于专用短距离通信（DSRC）技术和 LTE - V2X 技术构建而成，是一个动态的通信网络。在这个网络中，车辆之间可以实时交换行驶信息，如车速、位置、行驶方向等，从而实现协同驾驶和安全预警。同时，车辆还能与路边的交通信号灯、摄像头、传感器等基础设施进行通信，获取实时的交通路况信息，提前规划最优行驶路线，有效避免拥堵和事故的发生。车际网的存在，让车辆不再是孤立行驶的个体，而是成为了一个相互协作、相互感知的智能交通群体。

车云网则是车联网与外部世界连接的桥梁。车载终端通过 4G 等通信技术与互联网和云端进行远程无线连接，实现了车辆与云端服务器之间的数据交互。在云端，强大的计算能力和海量的数据存储资源可以对车辆上传的数据进行深度分析和处理，为车辆提供个性化的服务和智能决策支持。例如，云端可以根据车辆的行驶历史和实时位置，为用户推荐附近的加油站、餐厅、停车场等服务设施；还可以通过大数据分析，预测交通拥堵的发生，并及时向车辆发送预警信息，引导车辆避开拥堵路段。车云网的存在，让车联网具备了更强大的智能服务能力和远程管理能力。

2、车联网标准：DSRC 与 C - V2X 的较量

目前，车联网主要遵循两个标准：DSRC 与 C - V2X。这两个标准各有其发展历程和特点，它们之间的竞争与合作，也推动着车联网技术的不断进步。

DSRC 技术由美国国会颁布的《21 世纪交通平等法》最先提出，它以 IEEE 802.11p 为基础，旨在提供短距离无线传输服务，车路通信是其最主要的应用方式。为了满足智能交通系统的需求，DSRC 将 5.850～5.925GHz 中的 75MHz 频段专门用于智能交通系统中专用短距离通信的无线电服务，其核心目标是改善交通安全程度、减少交通拥堵。

在 DSRC 技术的发展过程中，欧盟、日本、新加坡、韩国等国家和地区相继推出了基于 DSRC 标准的通信标准，但这些标准大多都是由美国的 DSRC 标准派生而来。DSRC 通信从根本上依赖于来自不同制造商的设备之间的互操作性，这就要求各个设备制造商必须遵循统一的标准和规范，以确保不同品牌的车辆和路边基础设施之间能够实现无缝通信。

从美国 DSRC 通信协议栈的结构来看，在物理层和 MAC 子层，DSRC 使用 IEEE 802.11p 提供车载环境下的无线接入，确保了车辆在高速行驶过程中的稳定通信。在协议栈的中间位置，DSRC 采用 IEEE 1609 工作组定义的一系列标准：IEEE 1609.4 用于信道切换，使得车辆能够在不同的通信信道之间快速、灵活地切换，以适应不同的通信需求；IEEE 1609.3 用于网络服务（WSMP），为车辆之间的数据传输提供了高效、可靠的网络协议；IEEE 1609.2 用于安全服务，保障了车辆通信过程中的数据安全和隐私保护。此外，DSRC 还支持在网络与传输层使用 IPv6 协议，为用户提供了更加广阔的网络地址空间和更加高效的网络传输能力。

然而，DSRC 技术也并非完美无缺。它在实际应用中面临着一些挑战，例如通信距离相对较短、信号覆盖范围有限、在复杂环境下的通信稳定性有待提高等问题。这些问题在一定程度上限制了 DSRC 技术的进一步推广和应用。

与 DSRC 相比，C - V2X（Cellular Vehicle - to - Everything）是一种基于蜂窝网络的车联网通信技术。它充分利用了现有的蜂窝网络基础设施，具有通信距离远、覆盖范围广、通信稳定性高等优势。C - V2X 技术不仅可以实现车与车、车与路边基础设施之间的通信，还可以实现车与行人、车与网络之间的通信，为车联网的应用提供了更加丰富的场景和可能性。

C - V2X 技术的发展得到了全球众多通信企业和汽车制造商的支持和推动。目前，C - V2X 技术正在不断成熟和完善，其相关标准和规范也在逐步制定和推广。随着 5G 技术的快速发展，C - V2X 技术将迎来更加广阔的发展前景。5G 技术的高速率、低时延、大容量等特点，将为 C - V2X 技术提供更加强大的通信支持，使得车辆之间的通信更加实时、高效，为实现更加智能、安全的交通出行提供了有力保障。

车联网作为物联网技术在交通系统领域的典型应用，通过车内网、车际网和车云网的协同运作，以及 DSRC 与 C - V2X 等通信标准的不断发展和完善，正逐步改变着我们的出行方式，为构建更加智能、高效、安全的交通系统奠定了坚实的基础。在未来，随着技术的不断进步和创新，车联网有望实现更加宏伟的目标，让我们的出行变得更加便捷、舒适和安全。

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