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                  技術專題

                  運輸物聯網加入物理和信息高速公路


                  運輸物聯網加入物理和信息高速公路

                  在過去的十年中,物聯網已經成為運輸行業的顛覆者,人們和貨物如何通過陸,海,空運輸。

                  物聯網設備的復雜網絡帶來的高度態勢感知以及通過云的無縫信息交換使新的運輸服務和應用成為可能。隨著全球物聯網發展的增加,新的創新將進一步改變運輸物聯網。

                  運輸物聯網已經在這里

                  當前存在幾種運輸物聯網部署,其中一些已經存在多年了。電子收費或電子收費是交通運輸大規模物聯網實施的一個例子,每天有數百萬人在全國和世界范圍內廣泛使用。最初部署時,電子收費系統始于簡單的RFID讀卡器安裝在人類收費員工作的相同收費廣場上。但是,隨著時間的流逝和IoT技術的顯著改善,電子收費已發展成為一種復雜的IoT網絡,能夠處理幾乎所有交通場景-例如高速旅行,州外車輛,缺少應答器-并最終取代了完全需要人工收費。盡管最新的電子收費IoT系統提供了增強的功能,但基于IoT的電子收費系統的基本要素仍然保持不變:各種傳感器,RFID應答器和讀取器以及攝像頭網絡,所有這些都不斷收集獨特的車輛識別信息實時數據

                  盡管電子收費示例突出了將IoT集成在運輸環境中以提供無縫,可靠和普遍存在的服務的功能和優勢,但存在許多其他以運輸為中心的IoT示例。例如,公共交通網絡,例如地鐵系統和公交網絡,以及通過使用人行道中的感應環路和安裝在交通信號燈桿上的攝像頭網絡通過車輛感應來促進高效交通流的自動交叉路口。在所有這些示例中,交通運輸物聯網利用最新的嵌入式計算,連接和傳感技術可靠地共同執行多個并行任務,并支持網絡的總體目標。

                  運輸物聯網的下一步是什么?

                  鑒于在現實場景中部署的運輸IoT取得了成功,連接系統,嵌入式處理和傳感技術的新興功能暗示了從運輸IoT的未來中可以得到的收益。

                  在過去的二十年中,通信系統行業見證了爆炸性的增長,尤其是隨著蜂窩技術從2000年代初期的3G系統到如今的5G網絡的快速發展。5G標準詳細介紹了IoT設備如何與彼此以及網絡的其余部分相互連接和集成,從而建立了往返于5G網絡中每個IoT設備之間的無縫,無處不在的信息流。例如,通過稱為車輛的車輛到萬物的車輛物聯網通信架構(C-V2X),車輛可以在彼此之間以及與固定路邊單元之間形成分散的物聯網網絡,從而以最小的延遲快速進行信息交換。對于無人駕駛汽車等應用,信息交換對于車輛的安全可靠運行至關重要,因為信息可為車輛提供足夠的態勢感知。

                  嵌入式計算平臺已演變為一系列具有不同計算能力,形狀因數,重量,功耗和成本的不同技術選擇。一個主要的驅動力是蜂窩產業,其中對消費品的巨大市場需求導致大規模生產智能手機。由于需求的原因,嵌入式設備已變得更加通用,功能強大,節能且便宜,并導致其在交通運輸等領域的廣泛使用。嵌入式計算發生在交通基礎設施的眾多元素中-包括交叉路口,道路和停車區。在交通網絡內本地執行的計算可以提高自動化水平,從而產生智能交通,智能道路。

                  傳感技術可以轉換實際的物理現象(例如溫度),并將其轉換為嵌入式計算機可以處理的數字信息,然后通過蜂窩連接(例如5G)將結果發送到云。在傳感器的核心,設備將物理現象轉換為電能,然后由模數轉換器將其數字化為數字信息。盡管基礎沒有改變,但是進步使得在物理世界和數字世界之間執行轉換的技術更能夠提供有關環境的高分辨率信息。在運輸物聯網,基于視覺或攝像頭的系統以及激光雷達的背景下由于他們有能力獲取有關環境的信息并提高態勢感知的水平,因此引起了關注。盡管這兩種技術都已經存在了很長一段時間,但最近的進步已導致收集環境信息并將其轉換為數字形式的新功能。例如,調頻連續波激光雷達擴大了它可以檢測物體的條件。制造商將這兩種技術部署在自動駕駛汽車中,以獲取道路和自動化應用(例如智能交叉路口和交通)中的實時態勢感知。流量控制。

                  影響運輸物聯網部署的挑戰

                  該行業必須充分應對一些新興的技術挑戰,以實現運輸等領域的未來增長。使用完全相同的連接性,嵌入式和傳感技術直接帶來了許多挑戰,這些技術帶來了物聯網的重大創新。例如,許多用于運輸物聯網的嵌入式計算系統容易受到網絡攻擊由于使用了輕量級或不存在的加密技術。盡管幾十年前網絡攻擊就不是問題,但由于這些設備使用Wi-Fi,藍牙或5G與云和互聯網的連接性更高,因此它們的漏洞已大大增加,這可以提供對未經授權的用戶或軟件程序的遠程訪問。黑客可能會破壞車輛上的嵌入式計算設備,并用新代碼對其中一些設備進行重新編程,以執行可能會影響車輛及其周圍人員安全駕駛操作的動作,例如協作式自適應巡航控制。

                  運輸物聯網還面臨著足夠的無線頻譜來滿足不斷增長的連接性和更大帶寬需求的挑戰。2020年,該行業在確保增加頻譜帶寬以適應5G蜂窩服務需求方面取得了長足進步。隨著公民寬帶無線電服務拍賣的近期完成以及將6 GHz頻段重新指定為無執照訪問,出現了新的機遇,可以滿足社會不斷增長的需求,以方便5G接入及其相關的數據速率。盡管這是頻譜的顯著增加,但它不會立即影響5G C-V2X,后者仍被分配為受限的5.850-5.925 GHz頻帶。因此,當前的頻譜分配可能不足以支持大量的車輛或通信大量數據的車輛。這可能會對關鍵應用產生負面影響,例如無人駕駛汽車和智能交叉路口,在這些應用中,可靠,低延遲的無線頻譜訪問勢在必行,以支持實時態勢感知。

                  運輸物聯網的未來機會

                  盡管交通運輸物聯網面臨挑戰-例如網絡安全問題和頻譜訪問不足-但它可能會改變游戲規則,尤其是在與人為駕駛的車輛一起在公共道路上大規模部署自動駕駛汽車的情況下。從個人無人駕駛汽車的角度出發,鑒于情況感知的范圍有限,因此運輸物聯網可以為車輛提供第六種感覺。物聯網設備從道路上的分布式視角向車輛提供附加的環境信息,它們可用于執行與現實更緊密相關的動作。

                  未來運輸物聯網的另一個應用是實現智能道路,該道路可執行智能交通流量控制,旨在降低排放量和溫室氣體。某些駕駛行為比其他駕駛行為更省油。同樣,如果車輛可以彼此足夠近地操作,則它們可以開始利用彼此的空氣動力學特性來最大程度地減少空氣阻力并消耗更少的燃料。智能地調整一段道路的交通流量,以最大程度地減少潛在的交通擁堵和其他影響有效交通的障礙,這意味著可以減少在道路上花費的時間并減少油耗。

                   

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