运输物联网加入物理和信息高速公路

2021-04-30

运输物联网加入物理和信息高速公路

在过去的十年中，物联网已经成为运输行业的颠覆者，人们和货物如何通过陆，海，空运输。

物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的运输服务和应用成为可能。随着全球物联网发展的增加，新的创新将进一步改变运输物联网。

运输物联网已经在这里

当前存在几种运输物联网部署，其中一些已经存在多年了。电子收费或电子收费是交通运输大规模物联网实施的一个例子，每天有数百万人在全国和世界范围内广泛使用。最初部署时，电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，电子收费已发展成为一种复杂的IoT网络，能够处理几乎所有交通场景-例如高速旅行，州外车辆，缺少应答器-并最终取代了完全需要人工收费。尽管最新的电子收费IoT系统提供了增强的功能，但基于IoT的电子收费系统的基本要素仍然保持不变：各种传感器，RFID应答器和读取器以及摄像头网络，所有这些都不断收集独特的车辆识别信息实时数据

尽管电子收费示例突出了将IoT集成在运输环境中以提供无缝，可靠和普遍存在的服务的功能和优势，但存在许多其他以运输为中心的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车辆感应来促进高效交通流的自动交叉路口。在所有这些示例中，交通运输物联网利用最新的嵌入式计算，连接和传感技术可靠地共同执行多个并行任务，并支持网络的总体目标。

运输物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，嵌入式处理和传感技术的新兴功能暗示了从运输IoT的未来中可以得到的收益。

在过去的二十年中，通信系统行业见证了爆炸性的增长，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，通过称为车辆的车辆到万物的车辆物联网通信架构（C-V2X），车辆可以在彼此之间以及与固定路边单元之间形成分散的物联网网络，从而以最小的延迟快速进行信息交换。对于无人驾驶汽车等应用，信息交换对于车辆的安全可靠运行至关重要，因为信息可为车辆提供足够的态势感知。

嵌入式计算平台已演变为一系列具有不同计算能力，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手机。由于需求的原因，嵌入式设备已变得更加通用，功能强大，节能且便宜，并导致其在交通运输等领域的广泛使用。嵌入式计算发生在交通基础设施的众多元素中-包括交叉路口，道路和停车区。在交通网络内本地执行的计算可以提高自动化水平，从而产生智能交通，智能道路。

传感技术可以转换实际的物理现象（例如温度），并将其转换为嵌入式计算机可以处理的数字信息，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，设备将物理现象转换为电能，然后由模数转换器将其数字化为数字信息。尽管基础没有改变，但是进步使得在物理世界和数字世界之间执行转换的技术更能够提供有关环境的高分辨率信息。在运输物联网，基于视觉或摄像头的系统以及激光雷达的背景下由于他们有能力获取有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长一段时间，但最近的进步已导致收集环境信息并将其转换为数字形式的新功能。例如，调频连续波激光雷达扩大了它可以检测物体的条件。制造商将这两种技术部署在自动驾驶汽车中，以获取道路和自动化应用（例如智能交叉路口和交通）中的实时态势感知。流量控制。

影响运输物联网部署的挑战

该行业必须充分应对一些新兴的技术挑战，以实现运输等领域的未来增长。使用完全相同的连接性，嵌入式和传感技术直接带来了许多挑战，这些技术带来了物联网的重大创新。例如，许多用于运输物联网的嵌入式计算系统容易受到网络攻击由于使用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，这可以提供对未经授权的用户或软件程序的远程访问。黑客可能会破坏车辆上的嵌入式计算设备，并用新代码对其中一些设备进行重新编程，以执行可能会影响车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。

运输物联网还面临着足够的无线频谱来满足不断增长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蜂窝服务需求方面取得了长足进步。随着公民宽带无线电服务拍卖的近期完成以及将6 GHz频段重新指定为无执照访问，出现了新的机遇，可以满足社会不断增长的需求，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，后者仍被分配为受限的5.850-5.925 GHz频带。因此，当前的频谱分配可能不足以支持大量的车辆或通信大量数据的车辆。这可能会对关键应用产生负面影响，例如无人驾驶汽车和智能交叉路口，在这些应用中，可靠，低延迟的无线频谱访问势在必行，以支持实时态势感知。

运输物联网的未来机会

尽管交通运输物联网面临挑战-例如网络安全问题和频谱访问不足-但它可能会改变游戏规则，尤其是在与人为驾驶的车辆一起在公共道路上大规模部署自动驾驶汽车的情况下。从个人无人驾驶汽车的角度出发，鉴于情况感知的范围有限，因此运输物联网可以为车辆提供第六种感觉。物联网设备从道路上的分布式视角向车辆提供附加的环境信息，它们可用于执行与现实更紧密相关的动作。

未来运输物联网的另一个应用是实现智能道路，该道路可执行智能交通流量控制，旨在降低排放量和温室气体。某些驾驶行为比其他驾驶行为更省油。同样，如果车辆可以彼此足够近地操作，则它们可以开始利用彼此的空气动力学特性来最大程度地减少空气阻力并消耗更少的燃料。智能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影响有效交通的障碍，这意味着可以减少在道路上花费的时间并减少油耗。