基于3g通讯技术的物联网全程监控的多目标优化计算方法
【专利说明】基于3G通讯技术的物联网全程监控的多目标优化计算方法
[0001]基于3G通讯技术的物联网全程监控的多目标优化计算方法
本发明基于3G通讯技术的物联网全程监控的多目标优化计算方法属于物联网计算领域。
[0002]车辆运行监控系统长久以来都是智能交通发展的重点领域。在国际上，美国的IVHS,日本的VICS等系统通过车辆和道路之间建立有效的信息通信，已经实现了智能交通的管理和信息服务。而W1-F1、RFID等无线技术近年来也在交通运输领域智能化管理中得到了应用，如在智能公交定位管理和信号优先、智能停车场管理、车辆类型及流量信息采集、路桥电子不停车收费及车辆速度计算分析等方面取得了一定的应用成效。
[0003]当今车联网系统发展主要通过传感器技术、无线传输技术、海量数据处理技术、数据整合技术相辅相成配合实现。车联网系统的未来，将会面临系统功能集成化、数据海量化、高传输速率。车载终端集成车辆仪表台电子设备，如硬盘播放、收音机等，数据采集也会面临多路视频输出要求，因此对于影像数据的传输，需要广泛运用当今流行3G网络。
[0004]目前，苏州金龙已经通过与杭州鸿泉数字设备有限公司合作，在车辆出厂前安装车载终端设备采集车辆运行状况数据和司机驾驶行为，如今，由杭州鸿泉公司研发，苏州金龙使用的G-BOS系统已经管理车辆60000多台，但当用户数量大幅增加时，数据传输、过滤、存储及显示也一直在承受相当大的考验。
[0005]此外，当今比较优秀车联网系统有瑞典SCANIA的黑匣子系统，杭州鸿泉的车辆移动互联网(车联网)系统。
[0006]据了解，未来车联网将主要通过无线通信技术、GPS技术及传感技术的相互配合实现。在未来的车联网时代，无线通信技术和传感技术之间会是一种互补的关系，当汽车处在转角等传感器的盲区时，无线通信技术就会发挥作用；而当无线通信的信号丢失时，传感器又可以派上用场。
[0007]
作为众多无线应用的代表，车联网时代的到来必将推动更多无线技术的应用和普及，我们也再一次看到了移动宽带需求的指数性增长。尽管无线和有线运营商们还无法确定应该在哪些地方进行投资，以及投入多少，但有一点是肯定的:那就是移动宽带的需求正在增长，而且增长会非常迅速。
[0008]目前，通用汽车已经通过与中国电信合作，通过其3G网络为用户提供车载信息服务，并逐步建设车联网。当用户量还不具备规模的时候，现有的运营商网络可以承载各项服务；但当用户数大幅增加时，网络也将受到考验。
[0009]运营商正在经历移动宽带数据流量的井喷式增长，因为他们需要增加容量来减少网络的堵塞，提高消费者的QoE。分组网络，尤其是电信级以太网，可以非常经济地扩展到高带宽，并处理突发的数据流量。分组网络可以通过采用先进的称为“伪线”的隧道协议来做到TDM业务和突发数据业务的混合传送。所有这些因素都使电信级以太网成为经济有效地应对激增的移动宽带数据流量的新架构。
[0010]过渡到电信级以太网只是第一步，但这还不足以在新的环境下具有足够的竞争力。运营商还必须充分地了解它们所提供的应用，以便为它们的用户提供最大的价值。这种智能可以有多种形式，例如可以是采用称为深度数据包检测(DPI)的技术“看透”数据包，以及确定正在运行的应用程序。下一代设备可以在这些数据包穿越网络的时候，快速窥探到数据包，确定其流量信息。这些信息可以把用户、位置、使用的手机类型等分组核心信息结合起来，获得更全面的网络使用情况分析，包括使用地点以及设备类型等，这样运营商才可以更好地利用这些信息来改善客户的体验，同时获得新的业务增长点。
[0011]如何改变20年后，我们驾驶的汽车会是什么样？在世博会首个主题论坛上，通用汽车中国公司总裁兼总经理甘文维描述了这样的都市交通景象:繁忙的城市中，车辆在智能交通网络指挥下迅速而有序地穿梭移动，即便是盲人，也能自如地驾驶；汽车不再“喝”油，绿色充电站遍布城市的大街小巷，人们可以随时为爱车充电。“‘车联网’技术将重新定义汽车NDA。”甘文维说，未来的汽车将依靠纯电力驱动，纯电力或氢气是汽车的燃料，由精密电子设备和软件整体操控。借助无线通讯，城市内车与车之间，车与建筑物之间，以及车与城市基础设施之间实现互联互通。“这就如同一个蝙蝠定位系统，在接收到局部信息后，迅速地传递到范围更广的网络中，帮助交通系统将车流分配到不同的区域内。”再加上高智能的车辆驾驶系统，车辆如深海中的鱼群快速地游动却彼此永不相撞。未来汽车所具备的3D智能导航系统，就像一个智能机器人，能与交通设施、其他车辆进行信息交流，自动引导汽车行驶，不需人驾驶。而一份来自通用汽车的调查显示，目前，在超大型城市，30%的石油浪费在寻找停车位的过程中，造成车主每月多支出336元，七成车主每天至少碰到一次停车困难。传统汽车需要超过10平方米的车位，90%的时间处于停车状态。“中国有潜力在全球领先应用车联网。”甘文维认为，上海乃至中国将成为未来个人汽车解决方案的最先尝试者，因为中国政府对于新能源和智能化汽车在进行强有力的政策鼓励，中国更有全世界最大的汽车消费市场，也有强大的汽车产业研发能力。“电气化、车联网、自动驾驶等技术目前都已经存在，但是，要实现未来交通的愿景，一方面需要汽车生产商和政府、城市规划者以及基础设施专家，共同创造适当的应用环境。另一方面，也需要信息化技术支持建立城市虚拟信息基础设施。”甘文维说。不过，在眼前，新能源汽车的高昂价格还令消费者难以接受，望而却步。甘文维预计，20年后，新能源汽车的价格只有传统汽车价格的五分之一，运行成本压缩到四分之一。按目前的电费标准，行驶2.4万公里仅需花费840元。
[0012]关键技术1、传感器技术及传感信息整合:
“车联网是车、路、人之间的网络”，车联网中的传感技术应用主要是车的传感器网络和路的传感器网络。车的传感器网络又可分为车内传感器网络和车外传感器网络。车内传感器网络是向人提供关于车的状况信息的网络，比如远程诊断就需要这些状况信息，以供分析判断车的状况；车外传感器网络就是用来感应车外环境状况的传感器网络，比如防碰撞的传感器信息、感应外部环境的摄像头，这些信息可以用来增强安全和作为辅助驾驶的信息。路的传感器网络指那些铺设在路上和路边的传感器构成的网络，这些传感器用于感知和传递路的状况信息，如车流量、车速、路口拥堵情况等，这些信息都能让车载系统获得关于道路及交通环境的信息。无论是车内、车外，还是道路的传感器网络，都起到了车内状况和环境感知的作用，其为“车联网”获得了独特(有别于现在互联网)的“内容”整合这些“内容”，即整合传感网络信息，将是“车联网”重要的技术发展内容，也是极具特色的技术发展内容。
[0013]2、开放的、智能的车载终端系统平台
就像互联网络中的电脑、移动互联网中的手机，车载终端是车主获取车联网最终价值的媒介，可以说是网络中最为重要的节点。当前，很多车载导航娱乐终端并不适合“车联网”的发展，其核心原因是采用了非开放的、非智能的终端系统平台。基于不开放、不够智能的终端系统平台是很难被打造成网络生态系统的。这方面可以参看智能手机领域来感受到这一点的重要:大量的开发者基于苹果公司的1S和Google Android终端操作系统都构建了几十万款应用，这些应用为这两个手机网络生态系统创造了核心价值。而这一切都是因为开发者可以基于这样的系统开发应用，特别是Google的Android系统，源代码完全开放，可以被裁减和优化。因此，从目前来看GoogleAndroid也将会成为车联网终端系统的主流操作系统，它天然为网络应用而生，并专为触摸操作设计，体验良好、可个性化定制，应用丰富且应用数量快速增长，已经形成了成熟的网络生态系统。反观当前车载终端用得最多的WinCE，可以说是一个封闭的系统，很难有进一步发展的空间，因为应用少得可怜，任何修改都由于微软的封闭策略而无能为力，辛辛苦苦开发了上网功能，却无特色的应用及服务可用。在前装市场上荣威350及其INKANET，在后装市场上路畅科技的Android平台产品已经证明了 Android的价值，Android将是车载娱乐导航终端平台操作系统的必然选择。
[0014]3、语音识别技术
无论多好的触摸体验，对驾车者来说，行车过程中触摸操作终端系统都是不安全的，因此语音识别技术显得尤为重要，它将是车联网发展的助推器。成熟的语音技术能够让司机通过嘴巴来对车联网发号施令索取服务，能够用耳朵来接收车联网提供的服务，这是最适合车这个快速移动空间的应用体验的。成熟的语音识别技术依赖于强大的语料库及运算能力，因此车载语音技术的发展本身就得依赖于网络，因为车载终端的存储能力和运算能力都无法解决好非固定命令的语音识别技术，而必须要采用基于服务端技术的“云识别”技术；
4、服务端计算与服务整合技术
除上述语音识别要用到云计算技术外，很多应用和服务的提供都要采用服务端计算、云计算的技术。类似互联网及移动互联网，终端能力有限，通过服务端计算才能整合更多信息和资源向终端提供及时的服务，服务端计算开始进入了云计算时代。云计算将在车联网中用于分析计算路况、大规模车辆路径规划、智能交通调度计、基于庞大案例的车辆诊断计算等。车联网和互联网、移动互联网一样都得采用服务整合来实现服务创新、提供增值服务。通过服务整合，可以使车载终端获得更合适更有价值的服务，如呼叫中心服务与车险业务整合、远程诊断与现场服务预约整合、位置服务与商家服务整合等等；
5、通信及其应用技术
车联网主要依赖两方面的通信技术:短距离无线通信和远距离的移动通信技术，前者主要是RFID传感设别及类似WIFI等2.4G通信技术，后者主要是GPRS、3G、LTE、4G等移动通信技术。这两类通信技术不是车联网的独有技术，因此技术发展重点主要是这些通信技术的应用，包括高速公路及停车厂自动缴费、无线设备互联等短距离无线通信应用及VOIP应用(车友在线、车队领航等)、监控调度数据包传输、视频监控等移动通信技术应用。
[0015]6、互联网技术车联网的本质就是物联网与移动互联网的融合。车联网是通过整合车、路、人各种信息与服务，最终都是为人(车内的人及关注车内的人)提供服务的，因此，能够获取车联网提供的信息和服务的不仅仅是车载终端，而是所有能够访问互联网及移动互联网的终端，因此电脑、手机也是车联网的终端。现有互联网及移动互联网的技术及应用基本上都能够在车联网中使用，包括媒体娱乐、电子商务、Web2.0应用、信息服务等。当然，车联网与现有通用互联网、移动互联网相比，其有两个关键特性:一是与车和路相关，二是把位置信息作为关键元素。因此需要围绕这两个关键特性发展车联网的特色互联网应用，将给车联网带来更加广泛的用户及服务提供者。
[0016]发展前景上述技术和应用应是车联网近期需要重点发展的技术和应用，而这些技术和应用细分下去是非常庞大的技术体系，因此需要许多厂商一起合作来共同打造这个网络生态系统。但是，并非要先建成了完整的技术体系才能够开发车联网的应用与服务。和现在互联网一样，对用户有价值、能够让用户有良好体验的细分应用都将会获得成功。近两年来，无论是前装市场上通用弓I入OnStar，丰田引入G-BOOK到中国，还是路畅科技率先推向后装市场的车联网服务iBook，都证明了车联网已经在路上。就像PC走进互联网，手机走进移动互联网一样、汽车必将走进车联网