基于3g通訊技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)全程監(jiān)控的多目標(biāo)優(yōu)化計(jì)算方法
【專利說(shuō)明】基于3G通訊技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)全程監(jiān)控的多目標(biāo)優(yōu)化計(jì)算方法
[0001]基于3G通訊技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)全程監(jiān)控的多目標(biāo)優(yōu)化計(jì)算方法
本發(fā)明基于3G通訊技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)全程監(jiān)控的多目標(biāo)優(yōu)化計(jì)算方法屬于物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算領(lǐng)域。
[0002]車輛運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)久以來(lái)都是智能交通發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。在國(guó)際上，美國(guó)的IVHS,日本的VICS等系統(tǒng)通過(guò)車輛和道路之間建立有效的信息通信，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能交通的管理和信息服務(wù)。而W1-F1、RFID等無(wú)線技術(shù)近年來(lái)也在交通運(yùn)輸領(lǐng)域智能化管理中得到了應(yīng)用，如在智能公交定位管理和信號(hào)優(yōu)先、智能停車場(chǎng)管理、車輛類型及流量信息采集、路橋電子不停車收費(fèi)及車輛速度計(jì)算分析等方面取得了一定的應(yīng)用成效。
[0003]當(dāng)今車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展主要通過(guò)傳感器技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)、海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)整合技術(shù)相輔相成配合實(shí)現(xiàn)。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的未來(lái)，將會(huì)面臨系統(tǒng)功能集成化、數(shù)據(jù)海量化、高傳輸速率。車載終端集成車輛儀表臺(tái)電子設(shè)備，如硬盤播放、收音機(jī)等，數(shù)據(jù)采集也會(huì)面臨多路視頻輸出要求，因此對(duì)于影像數(shù)據(jù)的傳輸，需要廣泛運(yùn)用當(dāng)今流行3G網(wǎng)絡(luò)。
[0004]目前，蘇州金龍已經(jīng)通過(guò)與杭州鴻泉數(shù)字設(shè)備有限公司合作，在車輛出廠前安裝車載終端設(shè)備采集車輛運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)和司機(jī)駕駛行為，如今，由杭州鴻泉公司研發(fā)，蘇州金龍使用的G-BOS系統(tǒng)已經(jīng)管理車輛60000多臺(tái)，但當(dāng)用戶數(shù)量大幅增加時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸、過(guò)濾、存儲(chǔ)及顯示也一直在承受相當(dāng)大的考驗(yàn)。
[0005]此外，當(dāng)今比較優(yōu)秀車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有瑞典SCANIA的黑匣子系統(tǒng)，杭州鴻泉的車輛移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)(車聯(lián)網(wǎng))系統(tǒng)。
[0006]據(jù)了解，未來(lái)車聯(lián)網(wǎng)將主要通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)、GPS技術(shù)及傳感技術(shù)的相互配合實(shí)現(xiàn)。在未來(lái)的車聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，無(wú)線通信技術(shù)和傳感技術(shù)之間會(huì)是一種互補(bǔ)的關(guān)系，當(dāng)汽車處在轉(zhuǎn)角等傳感器的盲區(qū)時(shí)，無(wú)線通信技術(shù)就會(huì)發(fā)揮作用；而當(dāng)無(wú)線通信的信號(hào)丟失時(shí)，傳感器又可以派上用場(chǎng)。
[0007]
作為眾多無(wú)線應(yīng)用的代表，車聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)必將推動(dòng)更多無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用和普及，我們也再一次看到了移動(dòng)寬帶需求的指數(shù)性增長(zhǎng)。盡管無(wú)線和有線運(yùn)營(yíng)商們還無(wú)法確定應(yīng)該在哪些地方進(jìn)行投資，以及投入多少，但有一點(diǎn)是肯定的:那就是移動(dòng)寬帶的需求正在增長(zhǎng)，而且增長(zhǎng)會(huì)非常迅速。
[0008]目前，通用汽車已經(jīng)通過(guò)與中國(guó)電信合作，通過(guò)其3G網(wǎng)絡(luò)為用戶提供車載信息服務(wù)，并逐步建設(shè)車聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)用戶量還不具備規(guī)模的時(shí)候，現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)可以承載各項(xiàng)服務(wù)；但當(dāng)用戶數(shù)大幅增加時(shí)，網(wǎng)絡(luò)也將受到考驗(yàn)。
[0009]運(yùn)營(yíng)商正在經(jīng)歷移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)流量的井噴式增長(zhǎng)，因?yàn)樗麄冃枰黾尤萘縼?lái)減少網(wǎng)絡(luò)的堵塞，提高消費(fèi)者的QoE。分組網(wǎng)絡(luò)，尤其是電信級(jí)以太網(wǎng)，可以非常經(jīng)濟(jì)地?cái)U(kuò)展到高帶寬，并處理突發(fā)的數(shù)據(jù)流量。分組網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)采用先進(jìn)的稱為“偽線”的隧道協(xié)議來(lái)做到TDM業(yè)務(wù)和突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的混合傳送。所有這些因素都使電信級(jí)以太網(wǎng)成為經(jīng)濟(jì)有效地應(yīng)對(duì)激增的移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)流量的新架構(gòu)。
[0010]過(guò)渡到電信級(jí)以太網(wǎng)只是第一步，但這還不足以在新的環(huán)境下具有足夠的競(jìng)爭(zhēng)力。運(yùn)營(yíng)商還必須充分地了解它們所提供的應(yīng)用，以便為它們的用戶提供最大的價(jià)值。這種智能可以有多種形式，例如可以是采用稱為深度數(shù)據(jù)包檢測(cè)(DPI)的技術(shù)“看透”數(shù)據(jù)包，以及確定正在運(yùn)行的應(yīng)用程序。下一代設(shè)備可以在這些數(shù)據(jù)包穿越網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，快速窺探到數(shù)據(jù)包，確定其流量信息。這些信息可以把用戶、位置、使用的手機(jī)類型等分組核心信息結(jié)合起來(lái)，獲得更全面的網(wǎng)絡(luò)使用情況分析，包括使用地點(diǎn)以及設(shè)備類型等，這樣運(yùn)營(yíng)商才可以更好地利用這些信息來(lái)改善客戶的體驗(yàn)，同時(shí)獲得新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。
[0011]如何改變20年后，我們駕駛的汽車會(huì)是什么樣？在世博會(huì)首個(gè)主題論壇上，通用汽車中國(guó)公司總裁兼總經(jīng)理甘文維描述了這樣的都市交通景象:繁忙的城市中，車輛在智能交通網(wǎng)絡(luò)指揮下迅速而有序地穿梭移動(dòng)，即便是盲人，也能自如地駕駛；汽車不再“喝”油，綠色充電站遍布城市的大街小巷，人們可以隨時(shí)為愛車充電。“‘車聯(lián)網(wǎng)’技術(shù)將重新定義汽車NDA。”甘文維說(shuō)，未來(lái)的汽車將依靠純電力驅(qū)動(dòng)，純電力或氫氣是汽車的燃料，由精密電子設(shè)備和軟件整體操控。借助無(wú)線通訊，城市內(nèi)車與車之間，車與建筑物之間，以及車與城市基礎(chǔ)設(shè)施之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。“這就如同一個(gè)蝙蝠定位系統(tǒng)，在接收到局部信息后，迅速地傳遞到范圍更廣的網(wǎng)絡(luò)中，幫助交通系統(tǒng)將車流分配到不同的區(qū)域內(nèi)?！痹偌由细咧悄艿能囕v駕駛系統(tǒng)，車輛如深海中的魚群快速地游動(dòng)卻彼此永不相撞。未來(lái)汽車所具備的3D智能導(dǎo)航系統(tǒng)，就像一個(gè)智能機(jī)器人，能與交通設(shè)施、其他車輛進(jìn)行信息交流，自動(dòng)引導(dǎo)汽車行駛，不需人駕駛。而一份來(lái)自通用汽車的調(diào)查顯示，目前，在超大型城市，30%的石油浪費(fèi)在尋找停車位的過(guò)程中，造成車主每月多支出336元，七成車主每天至少碰到一次停車?yán)щy。傳統(tǒng)汽車需要超過(guò)10平方米的車位，90%的時(shí)間處于停車狀態(tài)?！爸袊?guó)有潛力在全球領(lǐng)先應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng)。”甘文維認(rèn)為，上海乃至中國(guó)將成為未來(lái)個(gè)人汽車解決方案的最先嘗試者，因?yàn)橹袊?guó)政府對(duì)于新能源和智能化汽車在進(jìn)行強(qiáng)有力的政策鼓勵(lì)，中國(guó)更有全世界最大的汽車消費(fèi)市場(chǎng)，也有強(qiáng)大的汽車產(chǎn)業(yè)研發(fā)能力。“電氣化、車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛等技術(shù)目前都已經(jīng)存在，但是，要實(shí)現(xiàn)未來(lái)交通的愿景，一方面需要汽車生產(chǎn)商和政府、城市規(guī)劃者以及基礎(chǔ)設(shè)施專家，共同創(chuàng)造適當(dāng)?shù)膽?yīng)用環(huán)境。另一方面，也需要信息化技術(shù)支持建立城市虛擬信息基礎(chǔ)設(shè)施?！备饰木S說(shuō)。不過(guò)，在眼前，新能源汽車的高昂價(jià)格還令消費(fèi)者難以接受，望而卻步。甘文維預(yù)計(jì)，20年后，新能源汽車的價(jià)格只有傳統(tǒng)汽車價(jià)格的五分之一，運(yùn)行成本壓縮到四分之一。按目前的電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，行駛2.4萬(wàn)公里僅需花費(fèi)840元。
[0012]關(guān)鍵技術(shù)1、傳感器技術(shù)及傳感信息整合:
“車聯(lián)網(wǎng)是車、路、人之間的網(wǎng)絡(luò)”，車聯(lián)網(wǎng)中的傳感技術(shù)應(yīng)用主要是車的傳感器網(wǎng)絡(luò)和路的傳感器網(wǎng)絡(luò)。車的傳感器網(wǎng)絡(luò)又可分為車內(nèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)和車外傳感器網(wǎng)絡(luò)。車內(nèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)是向人提供關(guān)于車的狀況信息的網(wǎng)絡(luò)，比如遠(yuǎn)程診斷就需要這些狀況信息，以供分析判斷車的狀況；車外傳感器網(wǎng)絡(luò)就是用來(lái)感應(yīng)車外環(huán)境狀況的傳感器網(wǎng)絡(luò)，比如防碰撞的傳感器信息、感應(yīng)外部環(huán)境的攝像頭，這些信息可以用來(lái)增強(qiáng)安全和作為輔助駕駛的信息。路的傳感器網(wǎng)絡(luò)指那些鋪設(shè)在路上和路邊的傳感器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，這些傳感器用于感知和傳遞路的狀況信息，如車流量、車速、路口擁堵情況等，這些信息都能讓車載系統(tǒng)獲得關(guān)于道路及交通環(huán)境的信息。無(wú)論是車內(nèi)、車外，還是道路的傳感器網(wǎng)絡(luò)，都起到了車內(nèi)狀況和環(huán)境感知的作用，其為“車聯(lián)網(wǎng)”獲得了獨(dú)特(有別于現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng))的“內(nèi)容”整合這些“內(nèi)容”，即整合傳感網(wǎng)絡(luò)信息，將是“車聯(lián)網(wǎng)”重要的技術(shù)發(fā)展內(nèi)容，也是極具特色的技術(shù)發(fā)展內(nèi)容。
[0013]2、開放的、智能的車載終端系統(tǒng)平臺(tái)
就像互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的電腦、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中的手機(jī)，車載終端是車主獲取車聯(lián)網(wǎng)最終價(jià)值的媒介，可以說(shuō)是網(wǎng)絡(luò)中最為重要的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)前，很多車載導(dǎo)航娛樂終端并不適合“車聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展，其核心原因是采用了非開放的、非智能的終端系統(tǒng)平臺(tái)?；诓婚_放、不夠智能的終端系統(tǒng)平臺(tái)是很難被打造成網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)的。這方面可以參看智能手機(jī)領(lǐng)域來(lái)感受到這一點(diǎn)的重要:大量的開發(fā)者基于蘋果公司的1S和Google Android終端操作系統(tǒng)都構(gòu)建了幾十萬(wàn)款應(yīng)用，這些應(yīng)用為這兩個(gè)手機(jī)網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)造了核心價(jià)值。而這一切都是因?yàn)殚_發(fā)者可以基于這樣的系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用，特別是Google的Android系統(tǒng)，源代碼完全開放，可以被裁減和優(yōu)化。因此，從目前來(lái)看GoogleAndroid也將會(huì)成為車聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)的主流操作系統(tǒng)，它天然為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而生，并專為觸摸操作設(shè)計(jì)，體驗(yàn)良好、可個(gè)性化定制，應(yīng)用豐富且應(yīng)用數(shù)量快速增長(zhǎng)，已經(jīng)形成了成熟的網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)。反觀當(dāng)前車載終端用得最多的WinCE，可以說(shuō)是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，很難有進(jìn)一步發(fā)展的空間，因?yàn)閼?yīng)用少得可憐，任何修改都由于微軟的封閉策略而無(wú)能為力，辛辛苦苦開發(fā)了上網(wǎng)功能，卻無(wú)特色的應(yīng)用及服務(wù)可用。在前裝市場(chǎng)上榮威350及其INKANET，在后裝市場(chǎng)上路暢科技的Android平臺(tái)產(chǎn)品已經(jīng)證明了 Android的價(jià)值，Android將是車載娛樂導(dǎo)航終端平臺(tái)操作系統(tǒng)的必然選擇。
[0014]3、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)
無(wú)論多好的觸摸體驗(yàn)，對(duì)駕車者來(lái)說(shuō)，行車過(guò)程中觸摸操作終端系統(tǒng)都是不安全的，因此語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)顯得尤為重要，它將是車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的助推器。成熟的語(yǔ)音技術(shù)能夠讓司機(jī)通過(guò)嘴巴來(lái)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)發(fā)號(hào)施令索取服務(wù)，能夠用耳朵來(lái)接收車聯(lián)網(wǎng)提供的服務(wù)，這是最適合車這個(gè)快速移動(dòng)空間的應(yīng)用體驗(yàn)的。成熟的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)依賴于強(qiáng)大的語(yǔ)料庫(kù)及運(yùn)算能力，因此車載語(yǔ)音技術(shù)的發(fā)展本身就得依賴于網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)檐囕d終端的存儲(chǔ)能力和運(yùn)算能力都無(wú)法解決好非固定命令的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，而必須要采用基于服務(wù)端技術(shù)的“云識(shí)別”技術(shù)；
4、服務(wù)端計(jì)算與服務(wù)整合技術(shù)
除上述語(yǔ)音識(shí)別要用到云計(jì)算技術(shù)外，很多應(yīng)用和服務(wù)的提供都要采用服務(wù)端計(jì)算、云計(jì)算的技術(shù)。類似互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，終端能力有限，通過(guò)服務(wù)端計(jì)算才能整合更多信息和資源向終端提供及時(shí)的服務(wù)，服務(wù)端計(jì)算開始進(jìn)入了云計(jì)算時(shí)代。云計(jì)算將在車聯(lián)網(wǎng)中用于分析計(jì)算路況、大規(guī)模車輛路徑規(guī)劃、智能交通調(diào)度計(jì)、基于龐大案例的車輛診斷計(jì)算等。車聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)一樣都得采用服務(wù)整合來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)創(chuàng)新、提供增值服務(wù)。通過(guò)服務(wù)整合，可以使車載終端獲得更合適更有價(jià)值的服務(wù)，如呼叫中心服務(wù)與車險(xiǎn)業(yè)務(wù)整合、遠(yuǎn)程診斷與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)預(yù)約整合、位置服務(wù)與商家服務(wù)整合等等；
5、通信及其應(yīng)用技術(shù)
車聯(lián)網(wǎng)主要依賴兩方面的通信技術(shù):短距離無(wú)線通信和遠(yuǎn)距離的移動(dòng)通信技術(shù)，前者主要是RFID傳感設(shè)別及類似WIFI等2.4G通信技術(shù)，后者主要是GPRS、3G、LTE、4G等移動(dòng)通信技術(shù)。這兩類通信技術(shù)不是車聯(lián)網(wǎng)的獨(dú)有技術(shù)，因此技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)主要是這些通信技術(shù)的應(yīng)用，包括高速公路及停車廠自動(dòng)繳費(fèi)、無(wú)線設(shè)備互聯(lián)等短距離無(wú)線通信應(yīng)用及VOIP應(yīng)用(車友在線、車隊(duì)領(lǐng)航等)、監(jiān)控調(diào)度數(shù)據(jù)包傳輸、視頻監(jiān)控等移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用。
[0015]6、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)車聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)就是物聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的融合。車聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)整合車、路、人各種信息與服務(wù)，最終都是為人(車內(nèi)的人及關(guān)注車內(nèi)的人)提供服務(wù)的，因此，能夠獲取車聯(lián)網(wǎng)提供的信息和服務(wù)的不僅僅是車載終端，而是所有能夠訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的終端，因此電腦、手機(jī)也是車聯(lián)網(wǎng)的終端。現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)及應(yīng)用基本上都能夠在車聯(lián)網(wǎng)中使用，包括媒體娛樂、電子商務(wù)、Web2.0應(yīng)用、信息服務(wù)等。當(dāng)然，車聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有通用互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)相比，其有兩個(gè)關(guān)鍵特性:一是與車和路相關(guān)，二是把位置信息作為關(guān)鍵元素。因此需要圍繞這兩個(gè)關(guān)鍵特性發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)的特色互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，將給車聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)更加廣泛的用戶及服務(wù)提供者。
[0016]發(fā)展前景上述技術(shù)和應(yīng)用應(yīng)是車聯(lián)網(wǎng)近期需要重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)和應(yīng)用，而這些技術(shù)和應(yīng)用細(xì)分下去是非常龐大的技術(shù)體系，因此需要許多廠商一起合作來(lái)共同打造這個(gè)網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)。但是，并非要先建成了完整的技術(shù)體系才能夠開發(fā)車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與服務(wù)。和現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)一樣，對(duì)用戶有價(jià)值、能夠讓用戶有良好體驗(yàn)的細(xì)分應(yīng)用都將會(huì)獲得成功。近兩年來(lái)，無(wú)論是前裝市場(chǎng)上通用弓I入OnStar，豐田引入G-BOOK到中國(guó)，還是路暢科技率先推向后裝市場(chǎng)的車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)iBook，都證明了車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在路上。就像PC走進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)，手機(jī)走進(jìn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)一樣、汽車必將走進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)