一文看懂“车联网”的前世今生
从汽车诞生的那一天起，对于城市交通，安全和便捷始终是最重要的课题。面对城市道路中日益增长的车辆，以及与日剧增的事故风险和通行压力，城市管理者和交通领域的科研人员，利用交通信号设施来实现交通控制，并不断地推陈出新。19世纪60年代，英国伦敦议会大厦前的十字路口吗，安装了世界上第一盏交通信号灯（壁板式燃气交通信号灯）。它由一位警察牵动皮带进行灯色切换：红灯停，绿灯行。虽然缓解了路口的交通压力，但这第一盏交通信号灯在工作了23天后就爆炸自灭了。1914 年，美国俄亥俄州克利夫兰市(Cleveland, Ohio)开始部署电气交通信号灯用于地面交通控制和协调，这被认为是最早的交通信号控制系统。1918年，纽约市五号街的一座高塔上出现了三色（红、黄、绿三种标志）的交通信号灯，这种经典的“配色”一直延续到现在。1926年，英国的沃尔佛汉普顿首次使用自动化控制器来控制信号灯：按照一个固定的周期切换信号灯的颜色。20世纪60年代，美国丹佛市通过模拟计算机对交通信号实现集中化的实时性控制，可以同时对道路网中各交叉路口的交通信号进行协调控制。而后，加拿大的多伦多在全市范围内建成了第一个全市交通信号集中控制与协调系统。至今，交通信号灯的样子几乎没有什么改变，但交通控制的理论方
法和运行系统却一直在进步。从人工操作或固定周期式的单点控制；到以协同相邻道口的周期、保证道路沿线的绿灯具有连续性的干线控制；再到持续优化整个区域交通资源（主要是信号灯的配时）的面控制，如今的交通控制技术，虽然演进出很强的自动化、智能化的特性，但同时也已经达到了性能瓶颈。采用单一的“红绿信号灯”模式进行交通控制，已经无法更有效地管理交通资源（实时性不足）：红绿灯只在路口起效，其效用无法覆盖整条道路；驾驶员可能因为天气原因，以及在交通拥堵情况下看不清交通信号灯；司机容易陷入“黄灯时两难境地”(Yellow interval dilemma)，即在黄灯闪烁时难以抉择是“进”还是“停”；虽然在交通网络中引进了诱导系统（提示路况信息），司机也可以使用实时反馈路况的导航系统，但对道路利用的整体效果并不明显……城市道路要容纳更多的车辆、满足更多的出行需求，就需要突破原有的技术领域，朝着更深度的信息化和智能化方向发展。“智能交通”的想法早在20世纪初就已经出现，它的诞生与城市化发展戚戚相关：城市管理者希望它能够解决城市道路日益拥堵的状态，以及所造成的经济损失。在20世界90年代，智能交通系统（ITS,Intelligent Transportation System）的概念逐渐成型。目前，ITS已经在许多发达国家获得了广泛应用，其研究推进工作呈现“三足鼎立（领先）”的局面：美国、欧洲、日本（美国智能运输协会-ITS America、
欧洲道路运输通信技术实用化促进组织-ERTICO、日本道路交通车辆智能化推进协会-VERTIS）。人们建设ITS的初衷是希望通过在交通控制系统中融入更多的信息技术，以解决交通的资源利用率和安全性的问题。不过如今，它还被寄予了其它功能：增加旅途的舒适性、辅助或自动驾驶、运输效能提升（包括提高能源利用率、提供最短路径）、增值服务等等。智能交通是一门交叉学科，它涉及各种交通要素：道路、车辆、驾驶者和乘客、收费站和车站、信息技术、行人、法规等；包含各类交通管理系统和服务：交通信息服务、车辆管理、电子收费、紧急救援、诱导信息服务等。（注释：《解读物联网》-机械工业出版社）智能交通的应用主要包括车辆行驶安全、电子收费、公路及车辆管理、导航定位、商业车队管理等等领域。智能交通的构建，是信息技术领域和交通运输领域的深度融合。通信网络、计算机技术、传感技术、软件工业是实现ITS的关键。世界道路协会的《智能交通系统手册》对ITS定义：在交通运输领域集成应用“自动数据感知与采集”、“网络通信”、“信息处理”与“智能控制”，使得交通运输业变得更加安全、高效、环保和舒适的各种信信息系统的统称。从ITS定义中能够看到：智能交通系统发展的本质，就是“信息技术”与“交通技术”的组合进化。3.1 70年代起步：1970年，美国提出了电子道路导航系统（Electronic Route-Guidance System，ERGS），通过路边设备
提供车辆导航服务。1973年，日本的汽车交通控制综合系统（Comprehensive Automobile Traffic Control system，CACS）项目上线，这是日本第一个ITS项目。通过路边设备引导车辆行驶，减少拥堵，避免安全事故，以及提供应急服务。3.2 80年代三强局势：在1986年欧盟启动了“最高效及安全欧洲交通项目（Program for European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety，PROMETHEUS）”。意在研究车-车通信（PRO-NET）、车-路通信（PRO-ROAD）、辅助驾驶（PRO-CAR）等先进的交通信息技术。此外，欧盟同期开始研究的还有“保障车辆安全的欧洲道路基础设施计划(DRIVE)”。2000年欧盟发布的KAREN项目包含了ITS体系框架。2009年，开始委托多家机构制定统一的ITS标准。2011年，欧盟启动了Drive C2X车联网项目，意在打造一个安全、高效、环保的行车环境，该项目于2014年宣布试验成功。1992年，美国制订了智能车辆道路系统（IVHS）的研究计划，并在1995年由运输部正式公布了“国家ITS项目规划”。2009年，美国交通部发布了《智能交通系统战略研究计划：2010-2014》，明确了车联网的构想。2014年美国计划强制推广车际通讯（美国国家高速公路安全管理局：《法规制定预告通知》、《V2V技术应用已准备就绪》），并在2015年由美国交通运输部启动互联汽车项目。在前期研究成果的基础上（车间通信系统-RACS、交通信息通信系统-TICS)，
1995年日本道路交通情报中心建成了道路交通情报通信系统（VICS，Vehicle Information and Communication System Center）。司机可以通过装载VICS系统的车载导航器，享受无偿交通信息服务。2000年开始，ETC电子收费系统（electronic toll collection）在日本大力发展。2002年，VICS中心开始向手机、掌上电脑、个人电脑等终端提供交通信息。2003年，高级公路辅助导航系统（AHS，advanced cruise-assist highway systems）的项目正式开始实施，该系统通过路-车的通信协同(采用DSRC，专用短程通信)，为驾驶人员提供安全行车服务。车联网/车载网是ITS的重要组成部分。在智能交通中，相对于其它领域的研究（例如城市公共交通管理、交通诱导与服务等），对车联网/车载网的研究起步最晚，有些领域还处于最初级的阶段。全球范围内，最主要的车联网通信技术标准有两种：DSRC（IEEE）和LTE-V（3GPP），支持车辆连接到所有的相关事物，包括道路设施、其它车辆、人等。4.1 DSRC在智能交通的发展中，专用短程通信（DeDICated Short Range CommunICation，简称DSRC）技术是ITS的基础之一。随着智能交通的发展而不断发展，相关技术在90年代开始取得了突破性进展。1992年，ASTM美国材料试验学会（American Society for Testing Materials）主要针对ETC业务的开发而最先提出DSRC技术的概念，该通信技术采用915 MHz频段开展标准化工作。1999年10