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1、物联网技术及其在车辆中的应用黄胜龙2011年5月18日点到多点通信，以及低功耗节点之间点到点的通信。RPL协议是一个距离向量路由协议，节点通过交换距 离向量构造一个有向无环图(Directed Acyclic Graph, DAG)0 DAG可以有效防止路由环路问题，DAG的根 节点通过广播路由限制条件来过滤掉网络中的一些不满足条件的节点，然后节点通过路由度量来选择最优 的路径。2.3IPv6应用工作组CoRE 2010 年 3 月，CoRE (Constrained RESTful Environment)工作组正式成立，属于应用领域(ApplicationArea)o CoRE起源于61o
2、wapp兴趣组(B0F),主要讨论受限节点上的应用层协议。随着讨论的深入，IETF 技术专家把工作组的内容界定在为受限节点制定相关的REST形式的协议上。RESNRepresentational State Transfer)是指表述性状态转换架构，是互联网资源访问协议的一般性设计风格。REST提出了一些设计概 念和准则：网络上的所有对象都被抽象为资源；每个资源对应一个惟一的资源标识；通过通用的连接器接 口；对资源的各种操作不会改变资源标识；对资源的所有操作是无状态的。HTTP协议就是一个典型的符合 REST准则的协议。在资源受限的传感器网络中，HTTP过于复杂，开销过大，因此也需要设计一种符
3、合REST 准则的协议,这就是CoRE工作组正在制订的CoAP协议(Constrained Application Protocol )。目前，CoAP 协议还处于讨论状态，暂时没有工作被IETF接受为工作组文稿。应用CoAP协议之后，互联网上的服务就能够直接通过CoAP协议或者通过HTTP与CoAP协议之间的网关来 进行资源读取、修改、删除等操作。图2显示了 CoAP协议在传感器、网关、互联网服务器上的呈现。图2 (a)显示了 CoAP通过网关与HTTP协议进行转换的方式，图2 (b)显示了传感器节点直接与支持CoAP协 议的互联网服务器进行信息交互的方式。图中也显示了这两种方式中，节点和网
4、关的协议栈都是建立在IPv6和6LowPan协议栈之上的。CoAPUDI7TCPIPv6UOP(D2.15JVMScmot Nodein Itiicmcl-Krnycaap 1UCF/rcrm IntrreetGWCoAP 心MMMow FanIXXYTCP必OLIMPWVI54KZCSenior Nude图2 利用CoAP协议进行资源访问的节点、网关和服务器的协议栈除了 CoAP协议，资源受限环境中的资源发现、安全、API等都在工作组的工作范围之内，相关的工作 正在积极地展开。3 物联网感知层IPv6协议的相关应用标准物联网感知层的IPv6协议目前在IETF组织进行研究和标准化，其他相关标准
5、化组织为了支持IPv6也要研 究如何采用和应用IETF相关标准。目前，支持IPv6相关应用的国际标准化组织有IPSO, Zigbee, ISA-100 等组织。3. 1 IPSO AllianceIPSO Alliance (IP Smart Object Alliance)即IP智能物体产业联盟，是推动IETF所制订的轻量级IPv6 协议相关应用的产业联盟。IPSO成立于2008年9月，其发起组织包括CISCO, Ericsson, SUN等电信和互 联网厂商，也包括一些传统的传感器网络的芯片和器件厂商，如Atmel, Freescale, Arch Rock, Sensinode 等。IP
6、SO联盟的主要目的是推动智能1P解决方案的产业实施和，实现智能1P解决方案的技术优势。1PSO分析 了现有传感器网络系统和控制系统中方案的问题，特别是这些方案长远来看在大规模系统中难以互通的问 题，指出IP技术作为一种成熟和高度互通的方案，是市场和技术的最优选择。IPSO目前的工作包括：引 起产业界对IP智能物体解决方案的重视，利用现有方案并且进行技术开发；产出一系列帮助厂商开发的指 导性研究报告、白皮书和应用场景；从市场层面辅助IETF组织的工作；连接起全世界支持IP智能感知和 控制系统的公司；协调和组织市场推动工作；组织互通性测试。目前，IPSO已经产出5份白皮书，包括：(1) IP协议带
7、来的优势。(2)智能物体的轻量级IPv6协议栈：来自3个独立互通实现的经验。(3) 6LowPan 介绍。(4) 6LowPan邻居发现协议概览。(5)智能物体的网络安全。IPSO主要基于IETF所制订的技术标准，以此来推动应用和产业发展，进行互通性测试，资质认证等等工 作，是IETF物联网技术的主要推动者。3. 2 Zigbee AllianceZigbee是IEEE 802. 15. 4组织对应的产业联盟。Zigbee制订了短距离无线通信标准的网络层和应用层，针 对不同的应用制订了相应的应用规范。Zigbee对应的物理层利链路层是在IEEE 802. 15. 4组织研究制订的。 Zigbe
8、e目前正式发布的规范涵盖了下面几种应用：智能电力，遥控，家庭自动化，医疗，楼宇自动化，电 信服务应用，零售服务应用等。Zigbee组织目前包含23个工作组和任务组，涵盖技术相关的工作组：架 构评估、核心协议栈、IP协议栈、低功耗路由器、安全，以及应用相关的工作组：楼宇自动化、家庭自动 化、医疗、电信服务、智能电力、远程控制、零售业务，还有与市场、认证相关的一些工作组。Zigbee最初是不支持IP协议的，目前Zigbee已经正式发布的应用规范都没有对IP协议的支持。但是随 着IETF, IPSO相关工作的推进，以及Zigbee内部成员单位的推动，Zigbee的智能电力Smart Energy 2
9、. 0 应用已经开始全面支持IP协议。同时，Zigbee内部成立了 IP-stack工作组，专门制定IPv6协议在Zigbee 规范中的应用方法。Zigbee Smart Energy2. 0应用也将采用IETF 6LowPan制订的适配层，要求IEEE 802. 15. 4 设备的网络中使用这种轻载的IPv6协议栈，同时把对6LowPan的支持作为一种必选。在应用层，新的规范 也支持轻量级的COAP协议。Zigbee IP-stack工作组的工作范围可以从图3显示出来。Zigbcv IP 2 0 Applies ProfifcInrmtnicturv Service(EAP, End-tol
10、uid Sccurtty etc )Ziboc IP Steck 峋 JTrurisport Lm(TCP, UDP iNchxofk La、cr(liMUCMI W, PAN/n. Access CMitrol etc )IEEE 802.15.4-20061 lomcPtug A/V (JrccnMIYsul MAC PIIY MAC图3 Zigbee IP Stack工作组的工作范畴适配层(Adaption Layer)提供报头压缩和解压缩功能，IP报文分片重组的能力；网络层提供IPv6 地址配置、ICMPv6协议、邻居发现、路由、安全接入的能力；传输层要求提供多路数据流服务，进行拥塞
11、控制和流量控制；在基础设施服务层，Zigbee IP Stack工作组正在制订EAP认证，TLS,端到端安全的相 关架构和技术规范。3. 3 ISA-100ISA (International Society of Automation)是无线传输在工控领域的产业联盟, TSA专门成立了一个由终端用户和技术提供者组成的ISA-100委员会，该委员会的主要任务是制定标准、 推荐操作规程、起草技术报告等，用以定义工业环境下的无线系统相关规程和实现技术。ISA-100.11a工 作组主要由10个子工作组组成：系统工作组、汇集工作组、PHY/MAC层工作组、安全工作组、网络/传输 层工作组、网络管理工
12、作组、评估工作组、应用层工作组、编辑工作组合网关工作组。其中，在网络/传输 层上，ISAT00. 11a组织也要求支持RFC4944的网络层协议栈，支持6LowPan, IPv6协议和TCP/UDP。1.3应用层技术主要是根据行业特点，借助互联网技术手段，开发各类的行业应用解决方案，将物联网的优势与行业 的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来，形成各类的物联网解决方案，构建智能化的行业应用。如交通行业，涉及的就是智能交通技术；电力行业采用的是智能电网技术，物流行业采用的是智慧 物流技术等等。行业的应用还要更多涉及系统集成技术、资源打包技术等。2.物联网的应用2.1 物联网在生活中的应用范围智
13、能物联网产品的十一大主要应用领域。11月23日下午，中国电信物联网应用和推广中心、中国电 信物联网技术重点实验室在江苏无锡成立，在成立仪式上，中国电信透露，目前,其已经开发十一项物联 网应用产品，涵盖了物联网的主要应用领域。(1)智能家居智能家居产品融合自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体，将各种家庭设备(如音 视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)通过智能家庭网络联 网实现自动化，通过中国电信的宽带、固话和3G无线网络，可以实现对家庭设备的远程操控。与普通家居 相比，智能家居不仅提供舒适宜人且高品位的家庭生活空间，实现更智能的家庭安防系统;
14、还将家居环境由 原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能。(2)智能医疗智能医疗系统借助简易实用的家庭医疗传感设备，对家中病人或老人的生理指标进行自测，并将生成 的生理指标数据通过中国电信的固定网络或3G无线网络传送到护理人或有关医疗单位。根据客户需求，中 国电信还提供相关增值业务，如紧急呼叫救助服务、专家咨询服务、终生健康档案管理服务等。智能医疗 系统真正解决了现代社会子女们因工作忙碌无暇照顾家中老人的无奈，可以随时表达孝子情怀。(3)智能城市智能城市产品包括对城市的数字化管理和城市安全的统一监控。前者利用数字城市理论，基于3s(地 理信息系统GIS、全球定位系统
15、GPS、遥感系统RS)等关键技术，深入开发和应用空间信息资源，建设服务 于城市规划、城市建设和管理，服务于政府、企业、公众，服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发 展的信息基础设施和信息系统。后者基于宽带互联网的实时远程监控、传输、存储、管理的业务，利用中 国电信无处不达的宽带和3G网络，将分散、独立的图像采集点进行联网，实现对城市安全的统一监控、统 一存储和统一管理、为城市管理和建设者提供一种全新、直观、视听觉范围延伸的管理工具。(4)智能环保智能环保产品通过对实施地表水水质的自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌 握主要流域重点断面水体的水质状况，预警预报重大或流域性水质
16、污染事故，解决跨行政区域的水污染事 故纠纷，监督总量控制制度落实情况。太湖环境监控项目，通过安装在环太湖地区的各个监控的环保和监 控传感器，将太湖的水文、水质等环境状态提供给环保部门，实时监控太湖流域水质等情况，并通过互联 网将监测点的数据报送至相关管理部门。(5)智能交通智能交通系统包括公交行业无线视频监控平台、智能公交站台、电子票务、车管专家和公交手机一卡 通五种业务。公交行业无线视频监控平台利用车载设备的无线视频监控和GPS定位功能，对公交运行状态进行实时 监控。智能公交站台通过媒体发布中心与电子站牌的数据交互，实现公交调度信息数据的发布和多媒体数据 的发布功能，还可以利用电子站牌实现广
17、告发布等功能。电子门票是二维码应用于手机凭证业务的典型应用，从技术实现的角度，手机凭证业务就是手机凭 证，是以手机为平台、以手机身后的移动网络为媒介，通过特定的技术实现完成凭证功能。车管专家利用全球卫星定位技术(GPS)、无线通信技术(CDMA)、地理信息系统技术(GIS)、中国电信3G 等高新技术，将车辆的位置与速度，车内外的图像、视频等各类媒体信息及其他车辆参数等进行实时管理, 有效满足用户对车辆管理的各类需求。公交手机一卡通将手机终端作为城市公交翼卡通的介质，除完成公交刷卡功能外，还可以实现小额支 付、空中充值等功能。测速E通通过将车辆测速系统、高清电子警察系统的车辆信息实时接入车辆管控
18、平台，同时结合交警 业务需求，基于GIS地理信息系统通过3G无线通信模块实现报警信息的智能、无线发布，从而快速处置违 法、违规车辆。(6)智能司法智能司法是一个集监控、管理、定位、矫正于一身的管理系统。能够帮助各地各级司法机构降低刑罚 成本、提高刑罚效率。目前，中国电信已实现通过CDMA独具优势的GPSONE手机定位技术对矫正对象进行 位置监管，同时具备完善的矫正对象电子档案、查询统计功能，并包含对矫正对象的管理考核，给矫正工 作人员的日常工作带来信息化、智能化的高效管理平台。(7)智能农业智能农业产品通过实时采集温室内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、CO通度、叶面湿度、露点温 度等环境参数
19、，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信 息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无 线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。智能农.业产品还包括智能粮库系统，该系统通 过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察，记录现场情况以保证量粮库内的温湿 度平衡。(8)智能物流智能物流打造了集信息展现、电子商务、物流配载、仓储管理、金融质押、园区安保、海关保税等功 能为一体的物流园区综合信息服务平台。信息服务平台以功能集成、效能综合为主要开发理念，以电子商 务、网上交易为主要交易形式，
20、建设了高标准、高品位的综合信息服务平台。，并为金融质押、园区安保、 海关保税等功能预留了接口，可以为园区客户及管理人员提供一站式综合信息服务。(9)智能校园中国电信的校园手机一卡通和金色校园业务，促进了校园的信息化和智能化。校园手机一卡通主要实现功能包括：电子钱包、身份识别和银行圈存。电子钱包即通过手机刷卡实现 主要校内消费;身份识别包括门禁、考勤、图书借阅、会议签到等，银行圈存即实现银行卡到手机的转账充 值、余额查询。目前校园手机一卡通的建设，除了满足普通一卡通功能外，还实现了借助手机终端实现空 中圈存、短信互动等应用。中国电信实施的“金色校园”方案，帮助中小学行业用户实现学生管理电子化，老
21、师排课办公无纸化 和学校管理的系统化，使学生、家长、学校三方可以时刻保持沟通，方便家长及时了解学生学习和生活情 况，通过一张薄薄的“学籍卡”，真正达到了对未成年人日常行为的精细管理，最终达到学生开心，家长放 心，学校省心的效果。(10)智能文博智能文博系统是基于RFID和中国电信的无线网络，运行在移动终端的导览系统。该系统在服务器端 建立相关导览场景的文字、图片、语音以及视频介绍数据库，以网站形式提供专门面向移动设备的访问服 务。移动设备终端通过其附带的RFID读写器，得到相关展品的EPC编码后，可以根据用户需要，访问服务 器网站并得到该展品的文字、图片语音或者视频介绍等相关数据。该产品主要应
22、用于文博行业，实现智能 导览及呼叫中心等应用拓展。(11)M2M 平台中国电信M2M平台是物联网应用的基础支撑设施平台。秉承发展壮大民族产业的理念与责任，凭借对 通信、传感、网络技术发展的深刻理解与长期的运营经验，中国电信M2M协议规范引领着M2M终端、中间 件和应用接口的标准统一，为跨越传感网络和承载网络的物联信息交互提供表达和交流规范。在电信级M2M 平台上驱动着遍布各行各业的物联网应用逻辑，倡导基于物联网络的泛在网络时空，让广大消费者尽情享 受物联网带来的个性化、智慧化、创新化的信息新生活。2.2 物联网在国内外的应用1、 物联网在国外的应用：在法国和瑞士之间，阿尔卑斯山高拔险峻，伫立在
23、欧洲的北部。高海拔地带累积的永久冻土与岩层历 经四季气候变化与强风的侵蚀，积年累世所发生的变化常会对登山者与当地居民的生产和生活造成极大影 响，要获得对这些自然环境变化的数据，就需要长期对该地区实行监测，但该区的环境与位置，决定了根 本无法以人工方式实现监控。在以前，这一直是一个无法解决的问题。但不久前，一个名为Perma Sense Project的项目使这一情况得以改变。Perma Sense Project计划 希望通过物联网(InternetofThings/oT)中无线感应技术的应用，实现对瑞士阿尔卑斯山地质和环境环境 状况的长期监控。监控现场不再需要人为的参与，而是通过无线传感器对
24、整个阿尔卑斯山脉实现大范围深 层次监控，包括：温度的变化对山坡结构的影响以及气候对土质渗水的变化。参与该计划的瑞士巴塞尔大 学、苏黎世大学与苏黎世联邦理工学院，派出了包括计算机、网络工程、地理与信息科学等领域专家在内 的研究团队。据他们介绍，该计划将物联网中的无线感应网络技术应用于长期监测瑞士阿尔卑斯山的岩床 地质情况，所搜集到的数据除可作为自然环境研究的参考外，经过分析后的信息也可以作为提前掌握山崩、 落石等自然灾害的事前警示。熟悉该计划的人透露，这项计划的制定有两个主要目的：一是设置无线感应 网络来测量偏远与恶劣地区的环境情况;二是收集环境数据，了解变化过程，将气候变化数据用于自然灾害 监
25、测。给我一个物联网我可以感知地球近年来，地震、海啸等地质灾害频发，给人类生命生活带来严重影响，人们开始认识到，全球变暖让 全世界处于同一个危险的边缘，人类需要更加重视自然环境的变迁，更加关注如何通过科技因应自然环境 的变化：在澳大利亚的昆士兰，人们正在尝试“智慧桥”的试验。通过在一座大桥上安装各种各样的传感器， 不仅可以告诉城市管理者桥上有多少车、车的重量是多少、车的污染是多少、车是新车还是旧车，也可以 告诉人们这辆车对这座桥整个混凝土的结构带来多大的压力。由此，交通管理部门可以进行实时评估，获 得这座桥结构强度的数据，一旦压力超出了所设定的极限值，交通管理部门就可以获得警报，及时发现。在新加
26、坡，人们能像获得天气预报一样，获得交通堵塞预报。通过埋在路上的传感器和红绿灯上的探 头，司机不仅可以看到什么地方在堵车，还能够提前预测，什么地方过1020分钟会堵车，从而选择更为 通畅的道路行驶。在纽约，一个应用于公共安全的智能城市快速反应系统已经建立，也就是“犯罪信息仓库”。通过这 些信息仓库的信息，纽约警察可以对犯罪分子的行为有更多的了解，也就是说一旦一种犯罪的行为出现一 点点苗头的话，纽约的警察就可以根据这些信息作出预测，防止类似犯罪行为发生。瑞典斯德哥尔摩建立了智慧交通体系，按照不同的拥堵程度对交通收费。通过这样智慧的交通体系， 斯德哥尔摩整个汽车使用量降低25%,碳排放量降低14%,
27、在环保、防止污染等方面取得了比预期更好的效 果。在人均碳排量方面，成为了欧洲的佼佼者，平均每人碳排放量降到4吨/年。而欧洲平均是每人6吨/ 年，美国是20吨/年。饱受食品安全危害的中国，从2008年北京奥运会开始已经在逐步实施智能的食品追溯体系，食品从 农场，到市场，到市民手中都被纳入到这个追溯体系之中，一旦出现食品方面的问题，可以及时地找到事 故根源。形形色色的传感技术、通信技术、无线技术、网络技术共同组成了以物联网为核心的智慧网络。亚里 土多德曾说过“给我一个支点我可以撬起地球”，而今随着技术的发展，这句豪言完全可以与时俱进地改 为：“给我一个物联网我能够感知地球”。2、 物联网在中国高铁
28、中的应用：去年年底，深圳市远望谷信息技术股份有限公司披露了定向增发预案，拟以不低于24. 72元/股增发 不超过3400万股、募资不超过8. 18亿元投入铁路车号智能跟踪装置等5个物联网项目，据预测，这5个 项目总投资将达7. 92亿元。远望谷的一举一动，都会引起业界关注，更何况是在如火如荼的高铁建设项目方面。为此，本报记者 对远望谷市场总监钟书华进行了独家采访，探讨快速发展的铁路信息化对IT技术和产品提出了哪些新要 求；高铁对物联网应用的落地起到了什么样的作用；高铁为像远望谷这样的企业带来了哪些发展机遇等问 题。高铁有着传统铁路不可比拟的优势。第一是速度快，速度是高铁技术水平的最主要标志，通
29、常能达到 时速250公里以上；第二是运输能力强，高铁行车间隔短，因此运输能力强；第三是安全性能高，通常高 铁在封闭环境下运行，具备完善的安全保障系统；第四是舒适方便，高铁运行平稳，减震、隔音，车内非 常安静。另外，作为战略性产业，高速铁路对提升我国装备制造业整体水平的意义重大，同时: 对多个相 关产业的带动作用将是明显的，如电气、电子、信息、安全等领域。除了必要的基础设施的保证外，信息化、数字化系统建设对于整个高速铁路的运营、管理、安全、服 务等方面的作用至关重要，关系到铁路的高速运行能否实现。高速铁路对信息化、数字化系统的实时性、 安全性、准确性要求更高，高铁信息化数字化系统正向大集成、深度
30、集成方向发展，并呈现数字化、网络 化、智能化的态势。在高铁信息化建设中，列车信息的采集和传输是一项基础信息工程，基于RF1D技术的信息采集模式 将在高铁建设中发挥巨大作用。中国已成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最快、在建规模 最大的国家。中国高铁的建设也为RFID企业带来了广阔的商机。2011年，远望谷将发挥资本市场的作用， 拟募集资金投入产业链上游，并深度挖掘物联网应用细分市场，这其中包括铁路车号智能跟踪装置、基于 RF1D的铁路车辆零部件管理系统两大项目。2010年年底远望谷向定位于铁路自动识别产品技术开发与市场 开拓的兰州分公司增资，目的就是为了满足分
31、公司业务扩张的资金需求和提升远望谷在铁路行业的综合服 务能力。除此以外，在产品方面，远望谷也研发了多款适应于高速环境的RFID产品，以满足高速铁路对列 车运行管理和安全控制的需求。远望谷的铁路车号自动识别系统是铁路运输系统中的一个基础信息系统工程，通过该系统的实施，在 全路数千个信息采集点上，可及时准确地获得通过列车的车次、每节车辆的车号以及列车的终到与始发信 息，实现全路货车、机车、列车、集装箱追踪管理，满足铁路运输管理信息系统对列车、车辆等基础信息 的需求，最终实现运输作业管理现代化、网络化和资源共享，使铁路运输实现现代化管理。为了更好地提供铁路运输安全的可靠保障，及时有效地防范和预警车辆
32、事故的发生，车号自动识别 系统作为列车车辆智能跟踪装置与“5T”结合(“5T”系统包括红外线轴温探测故障智能跟踪系统、货车 运行状态地面安全监测系统、货车运行故障动态图像检测系统、货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统、 客车运行安全监控系统)，通过智能化、网络化等技术，实现地面设备对运行车辆的动态检测、数据集中、 联网运行、远程监控、信息共享的安全防范预警体系。2.3物联网在车辆中的应用1.微型传感器在汽车中的应用：现代汽车正由一个单纯交通工具朝着能满足人类需求和安全、舒适、方便及无污染的方向发展。要实现这些目标的关键在于汽车的电子化和智能化，先决条件则是各种信息的及时获取，这势必要求 在汽车
33、中大量采用各种传感器。传统的传感器往往体积和重量大、成本高，它们在汽车的应用受到很大的 限制。近几年来,从半导体集成电路(IC)技术发展而来的微机电系统(microelectromechnicalsystem, MEMS)技术日渐成熟。微型传感器是目前最为成功并最具实用性的微型机电器件，主要包括利用微型膜片 的机械形变产生电信号输出的微型压力传感器和微型加速度传感器；此外，还有微型温度传感器、磁场传 感器、气体传感器等，这些微型传感器的面积大多在lmm2以下。随着微电子加工技术，特别是纳米加工技 术的进一步发展，传感器技术还将从微型传感器进化到纳米传感器。这些微型传感器体积小，可实现许多 全新
34、的功能，便于大批量和高精度生产，单件成本低，易构成大规模和多功能阵列，这些特点使得它们非 常适合于汽车方面的应用。汽车用传感器分类汽车用传感器是用于汽车显示和电控系统的各种传感器的统称。它涉及到很多的物理量传感器和化学 量传感器。这些传感器要么是使司机了解汽车各部分状态的；要么是用于控制汽车各部分状态的。按在汽 车上的作用可分为控制发动机、控制底盘以及给驾驶员提供各种信息用传感器，构成这些传感器的材料有 精细陶瓷、半导体材料、光导纤维及高分子薄膜等；按输出特性来分有模拟型传感器和数字型传感器；按 构成原理来分，有结构型、韧性型和复合型。为方便起见，现按汽车传感器的控制对象来分类。汽车上用的传感
35、器的种类很多，应用的方面很广。下面介绍传感器在汽车发动机控制、安全系统、 车辆监控和自诊断等方面的应用。发动机的电子控制一直被认为是MEMS技术在汽车中的主要应用领域之一。发动机控制系统用传感器 是整个汽车传感器的核心，种类很多，包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、 气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元提供发动机的工作状况信息，供电 子控制单元对发动机工作状况进行精确控制，以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。1 .温度传感器汽车用温度传感器主要用于检测发动机温度、吸人气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。 温度传感
36、器有热敏电阻式、线绕电阻式和热偶电阻式三种主要类型。这三种类型传感器各有特点，其应用 场合也略有区别。热敏电阻式温度传感器灵敏度高、响应特性较好，但线性差、适应温度较低。其中，通 用型的测温范围为-5030,精度为1.5%,响应时间为10ms；高温型为6001000,精度为5%, 响应时间为10ms；线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差；热偶电阻式温度传感器的精度高，测 量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。其他已实用化的产品有铁氧体式温度传感器（测 温范围为-40120C,精度为2.0%）、金属或半导体膜空气温度传感器（测温范围为-40。150,精 度为2.0%, 5%,响
37、应时间约20ms）等。2 .压力传感器压力传感器是汽车中用得最多的传感器，主要用于检测气囊贮气压力、传动系统流体压力、注入燃料 压力、发动机机油压力、进气管道压力、空气过滤系统的流体压力等。目前，致力于汽车用压力传感器开 发和生产的主要公司有摩托罗拉，德科电子仪器，LucasNovasensor, HiStat, NipponDenzo,西门子,德 州仪器等。比较常用的汽车压力传感器有电容式、压阻式、差动变压器式、声表面波式。电容式压力传感器主要 用于检测负压、液压、气压，测量范围为20kPa-100kPa,其特点是输入能量高，动态响应特性好、环境1 .物联网技术发展31.1 感知层技术31.
38、2 网络层技术51.3 应用层技术122 . 物联网的应用132.1 物联网在生活中的应用范围132.2 物联网在国内外的应用162.3 物联网在车辆中的应用18适应性好；压阻式压力传感器的性能则受温度影响较大，需要另设温度补偿电路，但适应于大批量生产;差动变压器式压力传感器有较大的输出，易于数字输出，但抗干扰性差；声表面波式压力传感器具有体积 小、质量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨力高、数字输出等特点，用于汽车吸气阀压力检测，能 在高温下稳定地工作。德国Infineon公司研制的智能轮胎压力传感器KP500内部集成了压力和温度传感模块，它不需要在 传感器模块中增加加速度传感器，可以在汽
39、车启动时自动开机进人自检，能测量压力、温度和电压等。所 有的功能都是利用表面微机械加工技术集成在0.8 Dm的双极互补金属氧化物半导体(BiCMOS)上。每个传 感器模块中的电可擦可编程只读存储器中存储着惟一的32位芯片识别码。芯片识别码可以由同步串行接口 读出，而且，可以用于辨识各个轮胎压力传感器的位置。在接收数据的时候，首先，要检查芯片识别码， 如果发现芯片识别码不符，就放弃收到的数据帧。3 .流量传感器流量传感器主要用于发动机空气流量和燃料流量的测量。进气量是燃油喷射量计算的基本参数之一。 空气流量传感器的功能：感知空气流量的大小，并转换成电信号传输给发动机的电子控制单元。空气流量 的测
40、量用于发动机控制系统确定燃烧条件、控制空燃比、起动、点火等。空气流量传感器有旋转翼片式、 卡门涡旋式、热线式、热膜式等4种类型。空气流量传感器的主要技术指标：工作范围为0.lln)3/min103m3/min,工作温度为-40120,精度196。燃料流量传感器用于检测燃料流量，主要有水轮式和循 环球式，其动态范围为060kg/h,工作温度为-40120,精度为1%,响应时间Honeywell的下属微开关(microswitch)公司用热微细加工技术制作出了微桥式空气流量传感器芯片，它 用微细加工技术在硅圆片上加工出空腔，伯电阻悬挂在空腔之上。当空气流过器件时，发生了从空气流动 方向下方到上方的
41、热传输，因而，下方电阻被冷却，上方电阻被加热，由电桥电阻变化可测量出空气流量。4 ,位置和转速传感器曲轴位置与转速传感器主要用于检测发动机曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等，为点火 时刻和喷油时刻提供参考点信号，同时，提供发动机转速信号。目前，汽车使用的位置和转速传感器主要 有交流发电机式、磁阻式、霍尔效应式、簧片开关式、光学式、半导体磁性晶体管式等，其测量范围为0 360 ,精度优于土0.5。，测弯曲角达0.1。车速传感器种类繁多，有敏感车轮旋转的、也有敏感动力传动轴转动的，还有敏感差速从动轴转动的。 当车速高于lOOkm/h时，一般测量方法误差较大，需采用非接触式光电速度传感器，测
42、速范围为0.5km/h250km/h,重复精度为0. 1%,距离测量误差优于为0.3%。2 .车联网的提出与应用：据悉，汽车物联网项目已被列为我国重大专项，将获财政扶持资金。知情人士表示，扶持资金将集中 在汽车电子、信息通信及软件解决方案上，车联网平台投资需求或超过百亿元。越来越多的3G平台正在植入汽车电脑中。车联网的核心部分是由电子地图、卫星定位导航、 汽车电子、3G移动互联网所组成的Telematics (移动通信导航信息系统)，是以无线语音、数字通信和GPS 全球定位系统为基础，通过GPS定位系统和无线通信网，向驾驶员和乘客提供交通信息、应付紧急情况的 对策、远距离车辆诊断和互联网(金融
43、交易、新闻、电子邮件等)服务。因此，车联网最基础，也是最核 心的服务之一首先是通信服务、导航服务、定位和智能交通服务，其中通信服务正是当前的最大焦点。目前车联网发展的最大热点，就是对3G技术的整合。美国的汽车制造业基本上已经把移动通信模块 作为一个标准配件安装在汽车上，使汽车在行驶的过程中与外界沟通联系，这就是车联网的基础应用。中 国目前在这方面差距还很大，但是中国作为世界上最大的汽车消费国，车联网的前景非常值得看好。据了 解，目前我国已经有超过20万用户正在体验车载信息服务，预计到2015年，用户规模将达到4000万，到 2020年将实现可控车辆规模超过一亿。专家指出，由于互联网的发展，特别
44、是移动通信的发展，车联网的 概念已经逐渐被广大民众所认同，它正在从一个概念走向应用。车联网的发展，必然会带起一条产业链，为汽车电子提供发展的机会，也会给汽车行业带来更多的 投资，给整个行业带来繁荣发展。中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任曹冲进一步指出，车联网 这个概念，是对物联网整体的发展作了一个尝试。车联网是一个重大的工程，车联网是通信网络、传感网、 服务网的体系，它有良好的效应，带动一批产业的发展。车联网是生产商、销售商、消费者的共同目标。 车联网是以导航为传感器的服务，以新一代新兴通信服务，整合资源的中心网络。车联网是汽车业、通信 业、信息业的混合.。3 .汽车物联网应用案例：汽车
45、车物联网无线通信技术无线个人局域网(WPAN)在消费电子产品(包括汽车电子产品)领域取得了巨大的成功。福特的SYNC是一个很好的例子。汽车物联网无线通信技术无线个人局域网(WPAN)在消费电子产品(包括汽车电子产品)领域取得了巨大成功。福特的SYNC 是一个很好的例子。它通过蓝牙技术将司机的手机连接到汽车的音响系统，因而司机可以在行驶中通过语 音命令播放音乐或拨打电话。由于大规模生产降低了成本，802.Ua/b/g无线局域网技术已经被广泛使用。虽然802.lla/b/g最初不是针对车载环境而设计的，但由于其被广泛使用带来的优势，许多研究 人员在车载环境中进行了实验对802. lla/b/g在车
46、载环境中的应用进行了一系列实验。802. lip和专用短 程通信(DSRC)标准对802. 11标准进行了扩充，以使其能够适应车载环境的无线通信。802. Up技术使用 5.9 GHz频段，能够在移动的车辆之间，以及移动车辆和路边基站之间建立短距离无线通信。无线城域网 (WMAN),也称为WiMAX (BP IEEE 802. 16),是另一项新兴技术。无线城域网能够以不同的方式提供长距离传输，例如，两个固定位置的节点之间的通信，以及类 似于蜂窝系统的移动节点通信。然而，目前为止，最常见的车载通信技术还基于蜂窝网络，通常称之为汽 车远程信息处理。通用汽车的OnStar系统和福特的RESCU系统
47、都基于这一类技术。一些地理信息系统公司， 如TomTom和Garmin等，也使用蜂窝网络来传输.FleetNet是一个由欧洲多个汽车公司、电子公司和大学的合作项目，合作者包括NEC公司、 DaimlerChrysler公司、Siemens公司和Mannheim大学。该项目利用无线多跳自组织网络技术实现无线车 载通信，能够有效提高司机和乘客的安全性和舒适性。FleetNet的设计目标包括实现近距离多跳信息传播 以及为司机和乘客提供位置相关的信息服务。在该项目中，位置信息起着重要的作用，一方面它本身是 FleetNet 一些应用的基本需求，另一方面它也能使得通信协议更有效地运作。NEC欧洲实验室和
48、Mannheim大学为车载网络设计了基于位置的路由和转发算法，然后基于该算法 实现了一个基于位置的车-车通信路由器。研究人员建立了一个由6辆车组成的实验网络，其中每辆车装备 了一个GPS接收器、一个802.11无线网卡，以及一个车-车通信路由器。另外，每辆车还装备了一个GPRS 接口，这样可以实现对自组织网络中的每辆车进行实时监控。CarTalk是一个欧洲的司机辅助系统研究项目。该项目利用车-车通信技术为移动中的车辆建立一个移 动自组织网络，来帮助增强道路系统的安全性。例如，当一个车辆刹车的时候或者检测到危险的道路状况的时候，它会给后方车辆发送一个警告消息。即使在前方有其 他车辆遮挡的情况下，后方车辆也能够尽早得到警告。这个系统同时也能够帮助车辆更安全地驶入高速公 路和驶离高速公路。California Path是加州大学伯克利分校的一个关于智能交通系统的综合性研究项目。该项目始建于 1986年，主要由伯克利分校的交通研究学院负责管理，同时也和加州交通部有密切合作。California Path 致力于运用前沿技术解决和优化加州道路系统存在的问题，其主要关注于3个