运输物(wù)联网加入物(wù)理(lǐ)和信息高速公路

2021-04-30

运输物(wù)联网加入物(wù)理(lǐ)和信息高速公路

在过去的十年中，物(wù)联网已经成為(wèi)运输行业的颠覆者，人们和货物(wù)如何通过陆，海，空运输。

物(wù)联网设备的复杂网络带来的高度态势感知以及通过云的无缝信息交换使新(xīn)的运输服務(wù)和应用(yòng)成為(wèi)可(kě)能(néng)。随着全球物(wù)联网发展的增加，新(xīn)的创新(xīn)将进一步改变运输物(wù)联网。

运输物(wù)联网已经在这里

当前存在几种运输物(wù)联网部署，其中一些已经存在多(duō)年了。電(diàn)子收费或電(diàn)子收费是交通运输大规模物(wù)联网实施的一个例子，每天有(yǒu)数百万人在全國(guó)和世界范围内广泛使用(yòng)。最初部署时，電(diàn)子收费系统始于简单的RFID读卡器安装在人类收费员工作的相同收费广场上。但是，随着时间的流逝和IoT技术的显着改善，電(diàn)子收费已发展成為(wèi)一种复杂的IoT网络，能(néng)够处理(lǐ)几乎所有(yǒu)交通场景-例如高速旅行，州外車(chē)辆，缺少应答(dá)器-并最终取代了完全需要人工收费。尽管最新(xīn)的電(diàn)子收费IoT系统提供了增强的功能(néng)，但基于IoT的電(diàn)子收费系统的基本要素仍然保持不变：各种传感器，RFID应答(dá)器和读取器以及摄像头网络，所有(yǒu)这些都不断收集独特的車(chē)辆识别信息实时数据

尽管電(diàn)子收费示例突出了将IoT集成在运输环境中以提供无缝，可(kě)靠和普遍存在的服務(wù)的功能(néng)和优势，但存在许多(duō)其他(tā)以运输為(wèi)中心的IoT示例。例如，公共交通网络，例如地铁系统和公交网络，以及通过使用(yòng)人行道中的感应环路和安装在交通信号灯杆上的摄像头网络通过車(chē)辆感应来促进高效交通流的自动交叉路口。在所有(yǒu)这些示例中，交通运输物(wù)联网利用(yòng)最新(xīn)的嵌入式计算，连接和传感技术可(kě)靠地共同执行多(duō)个并行任務(wù)，并支持网络的总體(tǐ)目标。

运输物(wù)联网的下一步是什么？

鉴于在现实场景中部署的运输IoT取得了成功，连接系统，嵌入式处理(lǐ)和传感技术的新(xīn)兴功能(néng)暗示了从运输IoT的未来中可(kě)以得到的收益。

在过去的二十年中，通信系统行业见证了爆炸性的增長(cháng)，尤其是随着蜂窝技术从2000年代初期的3G系统到如今的5G网络的快速发展。5G标准详细介绍了IoT设备如何与彼此以及网络的其余部分(fēn)相互连接和集成，从而建立了往返于5G网络中每个IoT设备之间的无缝，无处不在的信息流。例如，通过称為(wèi)車(chē)辆的車(chē)辆到万物(wù)的車(chē)辆物(wù)联网通信架构（C-V2X），車(chē)辆可(kě)以在彼此之间以及与固定路边单元之间形成分(fēn)散的物(wù)联网网络，从而以最小(xiǎo)的延迟快速进行信息交换。对于无人驾驶汽車(chē)等应用(yòng)，信息交换对于車(chē)辆的安全可(kě)靠运行至关重要，因為(wèi)信息可(kě)為(wèi)車(chē)辆提供足够的态势感知。

嵌入式计算平台已演变為(wèi)一系列具有(yǒu)不同计算能(néng)力，形状因数，重量，功耗和成本的不同技术选择。一个主要的驱动力是蜂窝产业，其中对消费品的巨大市场需求导致大规模生产智能(néng)手机。由于需求的原因，嵌入式设备已变得更加通用(yòng)，功能(néng)强大，节能(néng)且便宜，并导致其在交通运输等领域的广泛使用(yòng)。嵌入式计算发生在交通基础设施的众多(duō)元素中-包括交叉路口，道路和停車(chē)區(qū)。在交通网络内本地执行的计算可(kě)以提高自动化水平，从而产生智能(néng)交通，智能(néng)道路。

传感技术可(kě)以转换实际的物(wù)理(lǐ)现象（例如温度），并将其转换為(wèi)嵌入式计算机可(kě)以处理(lǐ)的数字信息，然后通过蜂窝连接（例如5G）将结果发送到云。在传感器的核心，设备将物(wù)理(lǐ)现象转换為(wèi)電(diàn)能(néng)，然后由模数转换器将其数字化為(wèi)数字信息。尽管基础没有(yǒu)改变，但是进步使得在物(wù)理(lǐ)世界和数字世界之间执行转换的技术更能(néng)够提供有(yǒu)关环境的高分(fēn)辨率信息。在运输物(wù)联网，基于视觉或摄像头的系统以及激光雷达的背景下由于他(tā)们有(yǒu)能(néng)力获取有(yǒu)关环境的信息并提高态势感知的水平，因此引起了关注。尽管这两种技术都已经存在了很(hěn)長(cháng)一段时间，但最近的进步已导致收集环境信息并将其转换為(wèi)数字形式的新(xīn)功能(néng)。例如，调频连续波激光雷达扩大了它可(kě)以检测物(wù)體(tǐ)的条件。制造商(shāng)将这两种技术部署在自动驾驶汽車(chē)中，以获取道路和自动化应用(yòng)（例如智能(néng)交叉路口和交通）中的实时态势感知。流量控制。

影响运输物(wù)联网部署的挑战

该行业必须充分(fēn)应对一些新(xīn)兴的技术挑战，以实现运输等领域的未来增長(cháng)。使用(yòng)完全相同的连接性，嵌入式和传感技术直接带来了许多(duō)挑战，这些技术带来了物(wù)联网的重大创新(xīn)。例如，许多(duō)用(yòng)于运输物(wù)联网的嵌入式计算系统容易受到网络攻击由于使用(yòng)了轻量级或不存在的加密技术。尽管几十年前网络攻击就不是问题，但由于这些设备使用(yòng)Wi-Fi，蓝牙或5G与云和互联网的连接性更高，因此它们的漏洞已大大增加，这可(kě)以提供对未经授权的用(yòng)户或软件程序的遠(yuǎn)程访问。黑客可(kě)能(néng)会破坏車(chē)辆上的嵌入式计算设备，并用(yòng)新(xīn)代码对其中一些设备进行重新(xīn)编程，以执行可(kě)能(néng)会影响車(chē)辆及其周围人员安全驾驶操作的动作，例如协作式自适应巡航控制。

运输物(wù)联网还面临着足够的无線(xiàn)频谱来满足不断增長(cháng)的连接性和更大带宽需求的挑战。2020年，该行业在确保增加频谱带宽以适应5G蜂窝服務(wù)需求方面取得了長(cháng)足进步。随着公民(mín)宽带无線(xiàn)電(diàn)服務(wù)拍卖的近期完成以及将6 GHz频段重新(xīn)指定為(wèi)无执照访问，出现了新(xīn)的机遇，可(kě)以满足社会不断增長(cháng)的需求，以方便5G接入及其相关的数据速率。尽管这是频谱的显着增加，但它不会立即影响5G C-V2X，后者仍被分(fēn)配為(wèi)受限的5.850-5.925 GHz频带。因此，当前的频谱分(fēn)配可(kě)能(néng)不足以支持大量的車(chē)辆或通信大量数据的車(chē)辆。这可(kě)能(néng)会对关键应用(yòng)产生负面影响，例如无人驾驶汽車(chē)和智能(néng)交叉路口，在这些应用(yòng)中，可(kě)靠，低延迟的无線(xiàn)频谱访问势在必行，以支持实时态势感知。

运输物(wù)联网的未来机会

尽管交通运输物(wù)联网面临挑战-例如网络安全问题和频谱访问不足-但它可(kě)能(néng)会改变游戏规则，尤其是在与人為(wèi)驾驶的車(chē)辆一起在公共道路上大规模部署自动驾驶汽車(chē)的情况下。从个人无人驾驶汽車(chē)的角度出发，鉴于情况感知的范围有(yǒu)限，因此运输物(wù)联网可(kě)以為(wèi)車(chē)辆提供第六种感觉。物(wù)联网设备从道路上的分(fēn)布式视角向車(chē)辆提供附加的环境信息，它们可(kě)用(yòng)于执行与现实更紧密相关的动作。

未来运输物(wù)联网的另一个应用(yòng)是实现智能(néng)道路，该道路可(kě)执行智能(néng)交通流量控制，旨在降低排放量和温室气體(tǐ)。某些驾驶行為(wèi)比其他(tā)驾驶行為(wèi)更省油。同样，如果車(chē)辆可(kě)以彼此足够近地操作，则它们可(kě)以开始利用(yòng)彼此的空气动力學(xué)特性来最大程度地减少空气阻力并消耗更少的燃料。智能(néng)地调整一段道路的交通流量，以最大程度地减少潜在的交通拥堵和其他(tā)影响有(yǒu)效交通的障碍，这意味着可(kě)以减少在道路上花(huā)费的时间并减少油耗。