车联网是在道路交通的基础上，以车辆为中心，进行道路的利用率、道路交通安全的综合研究。作为主要的研究对象，车辆是移动的，移动的车辆通过多种无线通信方式实现车辆与一切事物相连，当存在多种无线通信方式时，不同的天线之间必然产生电磁波干扰，要求车联网具备高抗干扰能力和稳定性。因此，车联网具有移动性、无线性、及时性及稳定性等特点。
车载终端、道路基础设施通过无线通信方式构成一种车载自组织网络VANET（vehicle ad-hoc network），通过无线通信链路传输数据，实现车辆（V2V）间通信，车路（V2I）通信及车与行人（V2P）之间的通信，通过道路基础设施与网络的连接实现道路基础设施与云端之间的双向通信，通过接入2G/3G/LTE（long term evolution，长期演进）移动通信网络，从而使车辆具备访问互联网的能力，实现车与云端（V2C）间的双向通信。车联网工作原理如图2-5所示。
如图2-5所示，车载终端利用总线技术，通过ECU（electronic control unit，电子控制单元）读取各个单元的传感器数据，并进行控制，从而实现车内通信；通过卫星定位模块和各种传感器读取车辆运行环境及位置等信息；通过无线通信模块和邻近的车辆、道路基础设施建立车载自组网，实现车与车（V2V）之间的通信、车辆与道路基础设施（V2I）之间的通信；通过移动通信模块接入互联网，实现车辆与云端及家的互联互通。道路基础设施通过移动通信模块接入互联网，向云端提供所覆盖区域的交通状况，并从云端获取交通信息；通过无线通信模块和其覆盖区域的车辆组建车载自组网，并将交通信息发送给网内的车辆。云端实时向车载终端或道路基础设施推送交通信息和与车辆有关的服务信息，并根据车辆和道路基础设施的请求，推送相应的信息。
图2-5 车联网工作原理
1.车与车（V2V）通信原理
实现车与车（V2V）之间通信的前提是参与通信的车辆必须安装车载终端，车载终端须内置无线通信模块和各种传感器，且车辆与车辆之间能组建车载自组网。如图2-6所示，当车辆A、B、C在车道上行驶时，三辆车的车载终端已自动运行，车辆A快速地和其通信范围内、同一方向行驶的后面车辆B、C之间建立车载自组网。
图2-6 V2V通信示意图
车辆A通过内置在车载终端上的超声波、雷达、激光、红外线及摄像头等多种传感器不间断地监测前方的道路状况，并对周边车辆的路径进行预测。当车辆A监测到有危险临近，如前方有障碍物、前方路面异常、前方车辆紧急制动等危险情况时，车辆A从正常行驶的车辆变为危险车辆，需要先减速并对其后的其他车辆进行提醒。虽然车辆C被车辆B阻挡，其驾驶员无法看到车辆A紧急制动，但车辆A上的车载终端会将速度、位置及状态等信息封装成一个信息包并通过车载自组织网络实时广播给其后面的车辆B、C，车辆B、C的车载终端接收到信息包后进行解包处理，根据信息包的内容通过声音等方式及时提醒驾驶员，则车辆B、C可根据前车的反馈信息及时地调整车辆的车速，从而帮助驾驶员消除视线盲区，提前感知道路状况，及时采取应对措施规避风险，提高行车安全。
2.车与路（V2I）通信原理
道路基础设施内置了无线通信模块和移动通信模块。通过无线通信模块，道路基础设施与车辆上的车载终端构成一种VANET车载自组织网络，从而实现车辆的接入。通过移动通信模块，道路基础设施接入互联网，从而与云端交通控制中心互联互通。
车辆在行驶过程中，道路基础设施通过移动通信模块从云端实时获取天气信息、实时交通、交通信号信息、弯道速度提醒、超速提醒，以及其他车辆的行驶状况等信息，并通过车载自组织网络向其覆盖区域的车辆广播，车辆上的车载终端接收到广播信息后进行解包处理。例如，收到天气信息、交通信号信息、弯道速度提醒、超速提醒，以及其他车辆的行驶状况等信息时，车载终端以声音的方式通知驾驶员减速缓行，注意道路交通安全，避免由于天气及速度等原因引起的交通安全风险。例如，收到实时交通信息后，车载终端结合车载导航软件，动态规划行车路径，避开拥堵路段。同时，道路基础设施收集所接入车辆的行驶方向、速度、位置等信息，并将汇集的路况数据实时传输到云端交通信息中心，由交通信息中心进行分析、加工、处理，形成实时交通信息，再返回给道路基础设施。(www.xing528.com)
车与路通信的另外一个典型应用场景为ETC不停车收费系统，其工作原理如下。
用户先要预交通行费或设立付费账户，将交费或账户信息存入车载终端，并完成车载终端的安装。道路基础设施通过网络连接到云端收费管理系统，收费管理系统根据收费标准和账户信息的变化不定期给道路基础设施推送收费标准和账户异常信息。当车辆进入收费站时，按规定车速进入不停车收费通道，道路基础设施通过无线通信方式与车载终端进行通信，道路基础设施读取车载终端中的车辆信息和车型信息，计算通行费用，如果车主的专用账户正常，则道路基础设施自动从账户中记录本次通行费用，并控制收费通道的电子栏杆，实现车辆的放行。
每次收费操作完成后，道路基础设施将收费操作的相关信息通过网络传输到收费管理系统。收费管理系统对预交费车辆的费用信息进行分析汇总，并生成相应的报告。对于设立付费账户的车辆，收费管理系统将费用信息汇总后生成转账清单向金融机构请求支付。如图2-7所示，当安装有车载终端的车辆在车道上行驶时，车辆与道路基础设施之间建立车载自组网，此时道路基础设施可获取所覆盖区域的道路交通状况，车辆可从道路基础设施获取交通信息、天气信息等。如在收费闸口，道路基础设施可识别通过的车辆，实现不停车收费。
图2-7 V2I通信示意图
3.车与云（V2C）通信原理
先要根据车载终端所使用的无线通信模块确定车载终端所采取的通信制式，根据终端的通信制式在电信运营商开通相应的资费卡，并将资费卡装入车载终端，保证车载终端的联网能力。车辆启动后，车载终端进行拨号上网，通过接入电信运营商的移动通信网络，车辆就具备了访问互联网的能力，就可以实现数据传输及访问互联网。
在车辆行驶过程中，车载终端实时获取车辆信息，通过传感器获取车辆的运行状态信息，通过ECU采集车辆信息，通过卫星定位模块采集车辆位置信息，将车辆信息、位置信息，及状态信息进行封包并通过移动通信网络实时发送到云端通信接入系统；通信接入系统对接收到的数据包进行相应的解析，把解析后的数据交与应用服务系统进行处理；应用服务系统将收到的数据进行实时分析、整理并保存到数据库，从而形成车辆的运行情况、行驶轨迹、油耗数据、驾驶员的驾驶行为、维修计划等内容。当驾驶员或车队管理者需要查看车辆运行情况时，车载终端可根据服务提供商提供的客户端软件，如Web应用、手机APP，以直观的方式将车辆的运行情况、车辆技术状况、驾驶操作情况等信息展现出来。
车辆行驶过程中如果驾驶员需要请求服务，驾驶员可通过语音或手动操作车载终端的方式，向服务中心发起服务请求。此时，车载终端将车辆的位置信息及状态信息进行封包并发送给云端，云端的通信接入系统对接收到的数据包进行相应的解析，把解析后的数据交与应用服务系统进行处理，应用服务系统处理收到的数据并查找数据库，得到驾驶员所需的信息。应用服务系统如果要与呼叫中心服务人员交互，则发送数据到服务人员工作终端，由服务人员进行处理；否则，应用服务系统将驾驶员所需要的信息发送给通信接入系统，通信接入系统对以上信息进行封包并发送给车载终端，车载终端接到数据包后进行相应的解析，根据解析后的数据进行任务响应并呈现给驾驶员。如图2-8所示，当车辆上安装了车载终端时，车辆与云端实现互联互通，驾驶员可通过车载终端向云端的服务中心获取出行有关的人工服务，也可通过云端获取与出行有关的自动服务。云端服务中心可实时监控车辆的行驶情况，并能实时调度车辆。相关人员可通过手机应用软件或通过计算机查看车辆的当前位置。
图2-8 V2C通信示意图
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
