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運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)加入物理和信息高速公路
運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)加入物理和信息高速公路
在過去的十年中，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為運(yùn)輸行業(yè)的顛覆者，人們和貨物如何通過陸，海，空運(yùn)輸。
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)帶來的高度態(tài)勢(shì)感知以及通過云的無縫信息交換使新的運(yùn)輸服務(wù)和應(yīng)用成為可能。隨著全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的增加，新的創(chuàng)新將進(jìn)一步改變運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)。
運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在這里
當(dāng)前存在幾種運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)部署，其中一些已經(jīng)存在多年了。電子收費(fèi)或電子收費(fèi)是交通運(yùn)輸大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施的一個(gè)例子，每天有數(shù)百萬人在全國(guó)和世界范圍內(nèi)廣泛使用。最初部署時(shí)，電子收費(fèi)系統(tǒng)始于簡(jiǎn)單的RFID讀卡器安裝在人類收費(fèi)員工作的相同收費(fèi)廣場(chǎng)上。但是，隨著時(shí)間的流逝和IoT技術(shù)的顯著改善，電子收費(fèi)已發(fā)展成為一種復(fù)雜的IoT網(wǎng)絡(luò)，能夠處理幾乎所有交通場(chǎng)景-例如高速旅行，州外車輛，缺少應(yīng)答器-并最終取代了完全需要人工收費(fèi)。盡管最新的電子收費(fèi)IoT系統(tǒng)提供了增強(qiáng)的功能，但基于IoT的電子收費(fèi)系統(tǒng)的基本要素仍然保持不變：各種傳感器，RFID應(yīng)答器和讀取器以及攝像頭網(wǎng)絡(luò)，所有這些都不斷收集獨(dú)特的車輛識(shí)別信息實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)
盡管電子收費(fèi)示例突出了將IoT集成在運(yùn)輸環(huán)境中以提供無縫，可靠和普遍存在的服務(wù)的功能和優(yōu)勢(shì)，但存在許多其他以運(yùn)輸為中心的IoT示例。例如，公共交通網(wǎng)絡(luò)，例如地鐵系統(tǒng)和公交網(wǎng)絡(luò)，以及通過使用人行道中的感應(yīng)環(huán)路和安裝在交通信號(hào)燈桿上的攝像頭網(wǎng)絡(luò)通過車輛感應(yīng)來促進(jìn)高效交通流的自動(dòng)交叉路口。在所有這些示例中，交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)利用最新的嵌入式計(jì)算，連接和傳感技術(shù)可靠地共同執(zhí)行多個(gè)并行任務(wù)，并支持網(wǎng)絡(luò)的總體目標(biāo)。
運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)的下一步是什么？
鑒于在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中部署的運(yùn)輸IoT取得了成功，連接系統(tǒng)，嵌入式處理和傳感技術(shù)的新興功能暗示了從運(yùn)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(tǒng)行業(yè)見證了爆炸性的增長(zhǎng)，尤其是隨著蜂窩技術(shù)從2000年代初期的3G系統(tǒng)到如今的5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展。5G標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)介紹了IoT設(shè)備如何與彼此以及網(wǎng)絡(luò)的其余部分相互連接和集成，從而建立了往返于5G網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)IoT設(shè)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(lián)網(wǎng)通信架構(gòu)（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(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，從而以最小的延遲快速進(jìn)行信息交換。對(duì)于無人駕駛汽車等應(yīng)用，信息交換對(duì)于車輛的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要，因?yàn)樾畔⒖蔀檐囕v提供足夠的態(tài)勢(shì)感知。
嵌入式計(jì)算平臺(tái)已演變?yōu)橐幌盗芯哂胁煌?jì)算能力，形狀因數(shù)，重量，功耗和成本的不同技術(shù)選擇。一個(gè)主要的驅(qū)動(dòng)力是蜂窩產(chǎn)業(yè)，其中對(duì)消費(fèi)品的巨大市場(chǎng)需求導(dǎo)致大規(guī)模生產(chǎn)智能手機(jī)。由于需求的原因，嵌入式設(shè)備已變得更加通用，功能強(qiáng)大，節(jié)能且便宜，并導(dǎo)致其在交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的廣泛使用。嵌入式計(jì)算發(fā)生在交通基礎(chǔ)設(shè)施的眾多元素中-包括交叉路口，道路和停車區(qū)。在交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)本地執(zhí)行的計(jì)算可以提高自動(dòng)化水平，從而產(chǎn)生智能交通，智能道路。
傳感技術(shù)可以轉(zhuǎn)換實(shí)際的物理現(xiàn)象（例如溫度），并將其轉(zhuǎn)換為嵌入式計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)字信息，然后通過蜂窩連接（例如5G）將結(jié)果發(fā)送到云。在傳感器的核心，設(shè)備將物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為電能，然后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其數(shù)字化為數(shù)字信息。盡管基礎(chǔ)沒有改變，但是進(jìn)步使得在物理世界和數(shù)字世界之間執(zhí)行轉(zhuǎn)換的技術(shù)更能夠提供有關(guān)環(huán)境的高分辨率信息。在運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)，基于視覺或攝像頭的系統(tǒng)以及激光雷達(dá)的背景下由于他們有能力獲取有關(guān)環(huán)境的信息并提高態(tài)勢(shì)感知的水平，因此引起了關(guān)注。盡管這兩種技術(shù)都已經(jīng)存在了很長(zhǎng)一段時(shí)間，但最近的進(jìn)步已導(dǎo)致收集環(huán)境信息并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的新功能。例如，調(diào)頻連續(xù)波激光雷達(dá)擴(kuò)大了它可以檢測(cè)物體的條件。制造商將這兩種技術(shù)部署在自動(dòng)駕駛汽車中，以獲取道路和自動(dòng)化應(yīng)用（例如智能交叉路口和交通）中的實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)感知。流量控制。
影響運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)部署的挑戰(zhàn)
該行業(yè)必須充分應(yīng)對(duì)一些新興的技術(shù)挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的未來增長(zhǎng)。使用完全相同的連接性，嵌入式和傳感技術(shù)直接帶來了許多挑戰(zhàn)，這些技術(shù)帶來了物聯(lián)網(wǎng)的重大創(chuàng)新。例如，許多用于運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式計(jì)算系統(tǒng)容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊由于使用了輕量級(jí)或不存在的加密技術(shù)。盡管幾十年前網(wǎng)絡(luò)攻擊就不是問題，但由于這些設(shè)備使用Wi-Fi，藍(lán)牙或5G與云和互聯(lián)網(wǎng)的連接性更高，因此它們的漏洞已大大增加，這可以提供對(duì)未經(jīng)授權(quán)的用戶或軟件程序的遠(yuǎn)程訪問。黑客可能會(huì)破壞車輛上的嵌入式計(jì)算設(shè)備，并用新代碼對(duì)其中一些設(shè)備進(jìn)行重新編程，以執(zhí)行可能會(huì)影響車輛及其周圍人員安全駕駛操作的動(dòng)作，例如協(xié)作式自適應(yīng)巡航控制。
運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)還面臨著足夠的無線頻譜來滿足不斷增長(zhǎng)的連接性和更大帶寬需求的挑戰(zhàn)。2020年，該行業(yè)在確保增加頻譜帶寬以適應(yīng)5G蜂窩服務(wù)需求方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。隨著公民寬帶無線電服務(wù)拍賣的近期完成以及將6 GHz頻段重新指定為無執(zhí)照訪問，出現(xiàn)了新的機(jī)遇，可以滿足社會(huì)不斷增長(zhǎng)的需求，以方便5G接入及其相關(guān)的數(shù)據(jù)速率。盡管這是頻譜的顯著增加，但它不會(huì)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(dāng)前的頻譜分配可能不足以支持大量的車輛或通信大量數(shù)據(jù)的車輛。這可能會(huì)對(duì)關(guān)鍵應(yīng)用產(chǎn)生負(fù)面影響，例如無人駕駛汽車和智能交叉路口，在這些應(yīng)用中，可靠，低延遲的無線頻譜訪問勢(shì)在必行，以支持實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)感知。
運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)的未來機(jī)會(huì)
盡管交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)面臨挑戰(zhàn)-例如網(wǎng)絡(luò)安全問題和頻譜訪問不足-但它可能會(huì)改變游戲規(guī)則，尤其是在與人為駕駛的車輛一起在公共道路上大規(guī)模部署自動(dòng)駕駛汽車的情況下。從個(gè)人無人駕駛汽車的角度出發(fā)，鑒于情況感知的范圍有限，因此運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)可以為車輛提供第六種感覺。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備從道路上的分布式視角向車輛提供附加的環(huán)境信息，它們可用于執(zhí)行與現(xiàn)實(shí)更緊密相關(guān)的動(dòng)作。
未來運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)的另一個(gè)應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)智能道路，該道路可執(zhí)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(dòng)力學(xué)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(diào)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(fèi)的時(shí)間并減少油耗。