交通物联网已经出现了

目前已有几种交通运输物联网部署，其中一些已经存在多年。大规模物联网应用于交通运输的一个例子是电子收费，它每天在全国和世界各地被数百万人广泛使用。最初部署时，电子收费系统很简单射频识别读卡器安装在收费员工作的同一个收费站广场。然而，随着时间的推移和物联网技术的显著改进，电子收费发展成为一个复杂的物联网网络，能够处理几乎所有的交通场景——如高速旅行、州外车辆、丢失的应答器——并最终完全取代了对人工收费员的需求。尽管最新的物联网电子收费系统提供了更大的能力，但基于物联网的电子收费系统的基本要素仍然保持不变:大量的传感器、RFID转发器、阅读器和摄像头网络，所有这些设备都在不断地实时收集独特的车辆识别数据，如车牌信息。收集到的数据通过无线蜂窝网络连接，从一段道路上的每个平台传输到云端，由州机动车辆部门处理，随后向使用道路的特定司机收费。

尽管电子收费的例子突出了集成物联网的能力和优势在运输环境中提供无缝、可靠和无处不在的服务，还有许多其他以运输为中心的物联网例子。这方面的例子包括公共交通网络，如地铁系统和公共汽车网络，以及通过在人行道上安装感应环和安装在交通灯杆上的摄像头网络的车辆感应来促进高效交通流量的自动十字路口。在所有这些例子中，交通物联网利用最新的嵌入式计算、连接和传感技术，可靠地执行多个并行任务，并支持网络的总体目标。

交通物联网的下一步是什么?

鉴于交通物联网在现实场景中的成功应用，连接系统、嵌入式处理和传感技术的新兴能力暗示了交通物联网的未来可能会获得什么。

鉴于交通物联网在现实场景中的成功应用，连接系统、嵌入式处理和传感技术的新兴能力暗示了交通物联网的未来可能会获得什么。

在过去的20年里，通信系统行业见证了爆炸式的增长，特别是随着蜂窝技术从本世纪初的3G系统向今天的5G网络的快速演进。5G标准详细说明了物联网设备如何相互连接和集成以及网络的其他部分，从而在5G网络中构建了每一个物联网设备之间的无缝和无处不在的信息流。例如，与车辆物联网通信架构称为蜂窝车联网(C-V2X)，车辆之间以及与静止的路边单元之间可以形成分散的物联网网络，以实现快速信息交换和最小延迟。对于自动驾驶汽车等应用程序来说，信息交换对车辆的安全可靠运行至关重要，因为信息为车辆提供了足够的态势感知。

嵌入式计算平台已经发展成一系列不同的技术选项，具有一系列的计算能力、形状因素、重量、功耗和成本。一个主要的推动因素是手机行业，对消费品的巨大市场需求导致了智能手机的大规模生产。由于这种需求，嵌入式设备已经变得更加灵活、强大、节能和廉价，并导致其在交通运输等领域的广泛应用。嵌入式计算发生在交通基础设施的众多元素中，包括十字路口、道路和停车场。在交通网络中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、智能十字路口和智能停车，这些都是今天讨论的，并计划在未来进行的。

传感技术将温度等实际物理现象转化为数字信息，由嵌入式计算机处理，然后通过5G等蜂窝网络连接将结果发送到云端。在传感器的核心，一个设备将物理现象转化为电能，然后一个模数转换器将这种能量数字化为数字信息。尽管基础没有改变，但技术的进步使得在物理世界和数字世界之间进行转换的技术更有能力提供更高分辨率的环境信息。在交通物联网、视觉或基于摄像头的系统和激光雷达因其获取环境信息的能力和提高态势感知水平而受到关注。虽然这两种技术已经存在了很长一段时间，最近的进展导致了新的能力收集环境信息并将其转换成数字形式。例如，调频连续波激光雷达扩大了探测目标的条件。制造商将这两种技术应用于自动驾驶汽车，以获得道路实时态势感知，并应用于智能十字路口和交通流控制等自动化应用。

影响运输物联网部署的挑战

该行业必须充分应对几个新兴的技术挑战，以实现未来在交通运输等领域的增长。许多挑战直接来自于使用同样的互联、嵌入式和传感技术，这些技术在物联网领域产生了重大创新。例如，许多用于交通运输物联网的嵌入式计算系统就是这样易受网络攻击因为它们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还不是一个问题，但由于这些设备通过Wi-Fi、蓝牙或5G与云和互联网的连接更紧密，可以远程访问未经授权的用户或软件程序，因此这些设备的脆弱性显著增加。黑客可以侵入车辆上的嵌入式计算设备，用新的代码对其中几个设备进行重新编程，以执行一些动作，比如协同自适应巡航控制，这些动作可能会影响车辆和周围车辆的安全驾驶操作。

运输物联网还面临着挑战，即拥有足够的无线频谱，以适应不断增长的连接需求和更大的带宽。2020年，该行业在确保额外频谱带宽以满足5G蜂窝服务需求方面取得了重大进展。随着最近公民宽带无线电服务拍卖的完成和6 GHz频段的重新指定到无证接入，新的机会已经出现，以满足社会对5G接入的便利及其相关数据速率日益增长的需求。虽然这是一个显著的频谱增长，但不会立即影响到5G C-V2X，仍然分配了有限的5.850-5.925 GHz频段。因此，当前的频谱分配可能不足以支持大量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，比如自动驾驶汽车和智能交叉口，在这些应用中，可靠、低延迟的无线频谱访问对于支持实时态势感知至关重要。

交通物联网的未来机遇

尽管交通物联网面临诸多挑战，如网络安全问题和频谱接入不足等，但它可能会改变游戏规则，特别是对于在公共道路上大规模部署无人驾驶汽车，与人工驾驶汽车一起行驶。考虑到个人自动驾驶汽车的情景感知范围有限，交通物联网可以为车辆提供第六感。物联网设备从道路的分布式视角为车辆提供额外的环境信息，车辆可以利用这些信息来执行与现实更密切相关的行动。

未来交通物联网的另一个应用是实现智能道路，实现智能交通流控制，以降低排放和温室气体。某些驾驶行为比其他行为更省油。此外，如果车辆之间的距离足够近，它们就可以开始利用彼此的空气动力学特性来减少空气阻力，减少燃料消耗。智能调整一段道路的交通流，以最大限度地减少潜在的交通堵塞和其他影响高效交通的障碍，这意味着在道路上花费的时间和燃料消耗更少。