智能网联汽车概论 课件 单元7 通信系统及大数据平台

单元七通信系统及大数据平台汇报人：优品PPTFreshbusinessgeneraltemplateApplicabletoenterpriseintroduction,summaryreport,salesmarketing,chartdata目录CONTENT01无线通信系统的组成与分类02通信技术03蓝牙技术04ZigBee技术05Wi-Fi技术06RFID技术07智能网联汽车大数据平台学习目标LearningObjectives3了解无线通信系统的定义、组成与分类，短距离无线通信的分类。掌握V2X通信的定义、要求和在智能网联汽车上的应用场景。了解蓝牙通信的定义、特点和应用。了解ZigBee技术的定义、网络组成、特点和应用。了解WI-FI技术的定义、网络组成、特点和应用。了解RFID技术的定义、网络组成、特点和应用。了解智慧交通大数据平台组成、功能及关键技术的特点及应用。通过美国和日本推行的DSRC与我国的LTE-V这两种实现V2X的不同通信技术路线，强化科技强国理念，激发学生的道路自信、文化自信和制度自信。7.1无线通信系统的组成与分类一、无线通信系统的组成

无线通信系统一般由发射设备、传输介质和接收设备组成，其中传输介质为电磁波、发射设备和接收设备上需要安装天线，完成电磁波的发射与接收。

发射设备是将原始的信号源转换成适合在给定传输介质上传输的信号，其中包括调制、频率变换、功率放大等。调制器将低频信号加到高频载波信号上，频率变换器进一步将信号变换成发射电波所需要的频率（如短波频率、微波频率等），经功率放大器放大后，在通过天线发射出去进行传输。

接收设备是将收到的信号还原成原来的信息送至接收端。接收设备把天线接收下来的射频载波信号、经过信号放大、频率变换，最后经过解调的过程再将原始信息恢复出来，完成无线通信。7.1无线通信系统的组成与分类二、无线通信系统的分类

无线通信系统可以按传输信号形式、无线终端状态、电磁波波长、传输方式和通信距离等进行分类。（1）根据传输信号形式分类1)模拟无线通信系统。2)数字无线通信系统。（2）根据无线终端状态分类1)固定无线通信系统。2)移动无线通信系统。（3）根据电磁波波长分类根据电磁波的波长不同，无线通信系统可以分为长波无线通信系统、中波无线通信系统、短波无线通信系统、超短波无线通信系统、微波无线通信系统等。（4）根据传输方式分类

1)红外通信系统。2)可见光通信系统。3)微波中继通信系统。4)卫星通信系统。（5）根据通信距离分类根据通信距离，无线通信系统可以分为短距离无线通信系统和远距离无线通信系统。7.2通信技术（一）DSRC通信技术DSRC专用短程通信(DedicatedShortRangeCommunication,简称DSRC)是一种高效的无线通信技术。例如高速路中的ETC专用通道，其原理就是利用的DSRC技术。它是实现车辆身份识别，电子扣费，实现不停车、免取卡，建立无人值守车辆通道的关键。另外，在小区停车场遇见的电子拦路口也有与之相同的技术应用。其特点是对短程（数十米的距离）中高速行驶的车辆进行识别和连接，它可以实现小范围内图像、语音和数据的实时，准确和可靠的双向传输，将车辆和道路有机连接。其技术是比较成熟的、稳定的，也是当前被广泛认可的。7.2通信技术（二）LTE-V通信技术进入21世纪后，蜂窝移动通信得到了快速的发展，也就所使用的手机通信。开始将蜂窝通信技术（Cellualar），就像是手机连入3G/4G一样，这种技术应用于车联网通信。目前最主流的蜂窝通信技术标准是4GLTE。LTE-V是给车联网量身定制的LTE。LTE-V依托于现有的LTE基站，避免了重复建设，而且工作距离远比DSRC大，提供了更高的带宽，更高的传输速率，更大的覆盖范围。DSRC和LTE-V的竞争激烈，二者都希望成为主流的车辆网通信标准。目前，我国倾向于采用LTE-V。与DSRC标准相比，LTE-V在覆盖范围、部署成本、安全性及持续演进性等方面更与优势。随着移动通信技术的进步，车联网对更高可靠性、更低时延的需求越来越迫切，而DSRC技术未能满足全程覆盖、盈利模式、容量及安全的需求。7.2通信技术（三）通信技术移动通信是指通信的双方至少有一方在运动中实现通信的方式，包括移动台与固定台之间、移动台与移动台之间、移动台与用户之间的通信。由移动台（MS）、基站子系统（BSS）、移动业务交换中心（MSC）等组成。7.3蓝牙技术（一）蓝牙技术定义

蓝牙是一种支持设备之间进行短距离无线通信的技术，它能在包括移动电话、掌上电脑、无线耳机、笔记本电脑、智能汽车、相关外设等众多设备之间进行无线信息交互，利用蓝牙技术能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够简化设备与因特网(Internet)之间的通信，数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信。工作在全球通用的2.4GHzISM(即工业、科学、医学）频段，采用时分双工传输方案实现全双工传输。（二）蓝牙系统组成

蓝牙系统一般由无线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和软件（协议栈）单元四个功能单元组成。7.3蓝牙技术（三）蓝牙技术特点蓝牙技术具有以下特点。(1)全球范围适用。(2)通信距离为0.l~l0m,发射功率l00MW时可以达到100m。(3)同时可传输语音和数据。(4)可以建立临时性的对等连接。(5)抗干扰能力强。(6)蓝牙模块体积很小，便于集成。(7)功耗低。(8)接口标准开放。(9)成本低。（四）蓝牙技术标准目前，蓝牙技术已经过8个版本的更新，分别为1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2版本。7.3蓝牙技术（五）蓝牙技术应用

蓝牙技术的实质是建立通用的无线接口及其控制软件的开放标准，使计算机和通信进一步结合，使不同厂家生产的便携式设备在没有电缆或电线连接的情况下，能在短距离内互联。

蓝牙技术主要有三方面的应用，即外围设备互联，个人局域网(PAM)，语音/数据接入。外围设备互联是指将各种设备通过蓝牙链路连接到主机；个人局域网主要用于个人网络和信息的共享；语音/数据接入是将一台计算机通过安全的无线链路连接到广域网。7.4ZigBee技术（一）ZigBee技术定义

ZigBee技术是一种短距离双向无线通信技术，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。ZigBee技术是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBcc协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE802.15.4标准的规定。ZigBee是一种无线连接技术，可工作在2.4GHz(全球流行）、868MHz(欧洲流行）和915MHz（美国流行）3个频段上，分别具有最高250kbit/、20kbit/s和40kbit/s的传输速率；不同频段可使用的信道分别为16个、1个和10个；它的传输距离一般在10~100m的范围内。7.4ZigBee技术（二）ZigBee网络结构ZigBee支持三种网络拓扑结构，即星形网、对等网和混合网。

在ZigBee网络中存在三种逻辑设备类型——协调器、路由器和终端设备。ZigBee网络由一个协调器以及多个路由器和多个终端设备组成。7.4ZigBee技术（三）ZigBee技术特点ZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术，ZigBee具有如下特点：(1)低功耗：(2)成本低：

(3)时延短：(4)网络容量大：(5)可靠：(6)安全（四）ZigBee技术应用

随着ZigBee技术的进一步完善，基于ZigBee技术的产品正逐渐被开发。采用ZigBee技术的无线网络应用领域有数字家庭领域、工业领域、智能交通领域等。7.5Wi-Fi技术（一）Wi-Fi技术定义Wi-Fi网络技术（WirelessFidelity）是基于IEEE802.1b标准的无线通信技术。俗称无线宽带，可以工作在2.4GHZ和5GHz频段。在无线局域网（WLAN)范畴内有多种竞争技术，然而，基于Wi-Fi的定位通常赢得更多的关注，因为它在城市地区密集布置多个低成本的Wi-Fi接人口（AP)能够提供更高的精确度。因此，许多手持设备比如手机、笔记本电脑等都是基于Wi-Fi进行定位的。（二）Wi-Fi技术的网络结构

无线局域网由端站（STA）、接入点（AP）、接入控制器（AC）、AAA服务器以及网元管理单元组成。AAA服务器是提供AAA服务的实体，在参考模型中，AAA服务器支持RADIUS协议。Portal服务器适用于门户网站推送的实体，在Web认证是辅助功能完成认证功能。7.5Wi-Fi技术（三）Wi-Fi技术特点Wi-Fi技术具有以下特点。(1)覆盖范围大。(2)传输速率快

(3)健康安全。(4)无需布线。(5)组建容易。

Wi-Fi信号会随着离接入点距离的增加而减弱，而且无线电信号遇到障碍物会发生不同程度的折射、反射、衍射，使信号传播受到干扰；无线电信号也容易受同频率电波的干扰和雷电天气的影响，这些都会造成网络信号的不稳定和速率下降。Wi-Fi技术作为高速有线接入技术的补充，具有可移动性、价格低廉的优点，Wi-Fi技术广泛应用于有线接入需要无线延伸的领域。7.5Wi-Fi技术（四）Wi-Fi技术应用

由于Wi-Fi的频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的，因此，无线局域网提供了一个世界范围内可以使用的、费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。用户可以在Wi-Fi覆盖区域内快速浏览网页、随时随地接听拨打电话、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传递等。Wi-Fi在掌上设备上应用越来越广泛，如智能手机。Wi-Fi手机与早前应用于手机上的蓝牙技术不同，Wi-Fi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率。如今Wi-Fi的覆盖范围在国内越来越广泛，宾馆、商场、飞机场、车站以及咖啡厅等都有Wi-Fi接口。Wi-Fi技术凭借其低成本、低功耗、灵活、可靠等优势在物联网产业中发挥着重要作用。Wi-Fi技术在物联网中广泛应用千电力监控、油田监测、环境监测、气象监测、水利监测、热网监测、电表监测、机房监控、供水监控等。7.6RFID技术（一）RFID技术定义

无线射频识别即射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，RFID），是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体（电子标签或射频卡）进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的，其被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。

无线射频识别技术通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术，通过无线通信结合数据访问技术，然后连接数据库系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到了识别的目的，用于数据交换，串联起一个极其复杂的系统。在识别系统中，通过电磁波实现电子标签的读写与通信。根据通信距离，可分为近场和远场，因此读/写设备和电子标签之间的数据交换方式也对应地被分为负载调制和反向散射调制。7.6RFID技术（二）RFID系统组成RFID系统主要由标签、阅读器和天线三部分组成。阅读器收集到的数据信息传送到后台系统进行处理。（三）RFID产品分类射频识别技术依据其标签的供电方式可分为三类，即无源RFID，有源RFID，与半有源RFID。（四）RFID技术特点及应用通常来说，射频识别技术具有如下特性：①适用性：②高效性：③独一性：④简易性：7.7智能网联汽车大数据平台（一）大数据关键技术大数据采集技术是指，从射频终端、传感器、互联网节点、移动网络节点等方式输入获得的结构化、半结构化及非结构化的海量数据的过程。常见的大数据采集方法包括，系统日志采集、网络数据采集以及数据库采集。大数据的抽取技术可以将采集到的多结构数据转化为单一的或便于分析的结构。大数据的清洗技术可以去除大数据中不具备分析价值、干扰项及与目标无关的数据。常见的大数据抽取及清洗技术包括，ETL数据仓库技术、利用Spark框架清洗特殊数据、分析数据源及业务场景模型背景等手段。7.7智能网联汽车大数据平台（二）智慧交通大数据平台总体架构智慧交通大数据平台总体架构如下：(1)感知层和数据接入：实现对分布广泛、多源异构的海量交通数据的采集，汇聚，清洗。(2)数据资源层：实现智慧交通大数据的存储与计算。大数据系统：利用分布式文件系统HDFS和分布式数据库HBase对采集到的海量多源异构交通数据进行存储;使用MapReduce计算框架和内存计算框架Spark对其进行快速计算。(3)应用层：通过计算和存储层，支撑公交都市应用中公交智能调度云服务、公交监测云服务和指挥交通云服务的运行。(4)展现层：通过网站、移动互联网、数字广播等多种方式提供服务。(5)用户层：智慧交通大数据平台向交通行业企业、政府部门和社会公众提供大数据平台的服务，实现应用的数据共享，使得交通数据资源被更好地使用。7.7智能网联汽车大数据平台（三）大数据平台功能设计智慧交通大数据平台需要从城市路网、地面公交、轨道交通和出租汽车等收集多源的异构的数据，并