车联网权威指南 标准、技术及应用

本书特色：
本书是一本全面且宝贵的车联网技术指南。
书中对车联网的信道、组网、仿真及应用等进行了全面阐述。
书中涵盖了各国车联网标准和所需全部关键技术。
本书所介绍的关键技术体现了新的发展趋势，有助于帮助读者梳理主流的技术及其特点。
本书结构比较清晰，从标准、技术、应用几个环节展开，便于读者理解与掌握全书内容。

 

本书内容全面，从信道、组网、仿真及应用等方面进行了全面阐述，而且涵盖了美标、欧标和中国主导的标准；其次关键技术体现了新的发展趋势，特别是分析了当前热门的智能网联汽车与车联网、车联网与无人驾驶、车联网与车路协同、车联网与Telematics之间的关系；第三，介绍了车联网应用怎么去开发，特别是支撑应用的中间件如何搭建，可以让读者明晰开发的脉络和思路。此外，还介绍了跟车联网相关的测试场，现在测试场也是遍地开花，通过分析比较国内外测试场的差异，让大家了解测试场建设的内涵。还结合车联网大数据进行了介绍，这个目前也是热门技术之一。写作上从标准、技术、应用几个环节展开，内容分隔非常清晰。

第1章 绪论
1.1当前所面临的挑战
1.2车联网基本概念
1.3车联网体系架构与通信标准
1.4国内外车联网的发展现状
1.5车联网的发展趋势
1.6车联网测试场
1.7各章概述参考文献
第2章IEEE 802.11p 标准
2.1 概述
2.2物理介质关联子层
2.3物理层会聚协议子层
2.4MAC子层
2.5802.11p与蜂窝通信在V2X上应用的对比
第3章IEEE 1609标准
3.1引言
3.2IEEE 1609标准及WAVE系统架构
3.3WAVE网络业务：IEEE 1609.3
3.4多信道操作：IEEE 1609.4
3.5资源管理：IEEE 1609.1
3.6应用安全服务和管理：IEEE 1609.2
3.7SAE J2735消息集
第4章欧盟车联网标准
4.1引言
4.2应用及设备
4.3网络及传输
4.4接入层
4.5管理
4.6安全
第5章LTE V2X
5.1现状与需求
5.2架构设计
5.3无线空口关键技术
5.4安全设计
5.5发展前景
第6章移动场景下的信道特征
6.1研究现状
6.2基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）的信道参数跟踪估计算法
6.3基于粒子滤波的跟踪算法
6.4被动信道测量系统
6.5信道建模：高铁、地铁、无人机场景
第7章接入技术
7.1引言
7.2信道接入协议
7.3拥塞控制
7.4多信道协调机制
7.5多信道分配策略
7.6优先级机制
7.7结论
第8章网络传输技术
8.1引言
8.2信息分发
8.3路由技术
8.4结论
第9章网络安全技术
9.1VANET网络的信息安全需求
9.2VANET网络中的攻击
9.3安全威胁评估
9.4安全服务
9.5安全认证
9.6隐私保护
9.7总结
第10章移动建模与仿真
10.1车联网建模与仿真概述
10.2车辆运动建模
10.3车联网网络仿真平台
10.4交通仿真与网络仿真间的关系
10.5基于SUMO的交通仿真实现
10.6基于OMNeT 的车联网通信仿真实现
10.7车联网仿真实例
第11章应用开发
11.1车联网架构分析
11.2车联网应用数据感知
11.3数据处理
11.4基于中间件设计的平台开发架构
11.5应用场景分析
11.6结论
第12章车联网大数据
12.1车联网大数据及其特征
12.2车联网大数据应用
12.3总结

车联网的发展经历了好几个阶段，初出现的时候被称为“汽车移动物联网”，这个时候物联网发展正当时，人们纷纷盼望着物联网技术能够应用于汽车领域。后来，为了方便，“汽车移动物联网”又改名为“车联网”，并用英文“Internet of Vehicles”来表示，虽然它对应着美国的“Connected Vehicles”和欧盟的“Cooperative Intelligent Transport System（简称C-ITS）”，主要用于车车/车路通信，实现协同应用，但是这个概念一开始出现时，人们更多地是把它跟“Telematics”（车载信息服务，是指应用无线通信技术的车载计算机系统）应用混为一谈，而Telematics应用那时已经非常成熟。为了跟Telematics业务做更好的区分，业界开始更多地用“V2X”（Vehicle to Everything，包括Vehicle to Vehicle和Vehicle to Infrastructure，即V2V和V2I）来表示车联网。
在车间通信逐步被大家认可之后，一个融合的网络架构被提了出来，它包括车内网、车际网（也叫车间网）、车云网（也叫车载移动互联网），用于更好地为智能交通系统（ITS）提供通信服务。随着人工智能不断成熟，智能驾驶也向着更高阶段发展，人们希望把网络和人工智能有机地结合起来，通过协作式感知来弥补自主式感知的不足，以更好地服务于智能驾驶。于是，一个全新的说法“智能网联汽车”开始出现，智能汽车需要网联技术提供全方位的感知，也需要网络来共享云端的处理资源。此外，智能网联汽车所涉足的不再仅仅是汽车这么一个个体，而是需要把它融入大交通这个整体当中，宏观的交通特征将会对智能网联汽车产生影响，比如交通拥堵将会促使汽车在规划路线时提前规避拥堵区域。
智能网联汽车不仅是中国学者在这一领域达成的共识，也是美国、欧盟等发达国家普遍达成的共识，包括丰田、通用、上汽、奥迪等车企也在纷纷布局智能网联汽车的研发工作。但是，在汽车搭载网联技术时，以美国为首的西方国家采用的是专用短程通信技术（Dedicated Short Range Communications，DSRC）标准，而中国却力推C-V2X（蜂窝车联网技术）标准。DSRC是一个由IEEE 80211标准扩充的通信协议，能够支持相邻车辆之间行车安全数据的相互通信和数据交换，符合智能交通系统的相关应用。从技术上来看，DSRC标准对IEEE 80211进行了多项针对车辆特殊环境的改进，例如，增强了热点间切换、更好地支持移动环境、增强了安全性、加强了身份认证等。C-V2X是基于移动蜂窝网的车联网通信技术，以LTE（长期演进技术）蜂窝网络作为基础的C-V2X称为LTE-V2X。LTE-V2X系统的空中接口分为两种，一种是Uu接口，需要基站作为控制中心，车辆与基础设施、其他车辆之间需要通过将数据在基站进行中转来实现通信，提供大带宽、大覆盖通信服务；另一种是PC5接口，可以实现车辆间数据的直接传输，满足低时延、高可靠的通信需求。
C-V2X虽然起步晚于DSRC，但是C-V2X可以直接利用现有蜂窝网基础设施，可以极大地降低部署成本，而且中国在C-V2X方面拥有更多的知识产权。因此可以想象，在中国市场，C-V2X将会发展得更好。
在开展大规模实证测试项目“Safety Pilot Model Deployment”之后，美国交通部通过调查发现超过90%的驾驶员对于V2V安全应用持支持的态度，因此美国已经启动了法案强制要求新生产的轻型汽车支持V2V通信功能，这也就意味着V2X离大规模应用已经为期不远。因此，国内也掀起了一片浪潮，很多整车企业和研究机构纷纷开展V2X应用示范和测试验证工作，依靠同济大学团队开发的LTE-V2X应用示范系统于2016年G20峰会期间成功地在杭州开展了体验活动。正是在这种背景下，应广大读者的要求，我们精心编写了这本教材，希望能够有助于相关科研工作者、研究生、本科生掌握车联网原理，了解车联网应用方式。
本书在撰写的过程中得到了相当多同仁的帮助，其中同济大学电信学院王平副教授负责统稿，同济大学电信学院和同济大学计算机与信息中心实验教学中心主任尹学锋教授负责撰写了第6章，西安建筑科技大学信息与控制工程学院孙晓艳副教授负责撰写了第10章，同济大学电信学院王超副教授、黄新林教授和刘富强教授也参与了部分章节的整理与校验，此外李想博士、邢玮俊、汪洋、解普龙、周宇、李南南、刘颖迪、罗肖、郑博文、王卓文、宁珍妮、蔡雪松、贺永宇、陈佳静、凌岑、洪靖翔、王晖、张超、叶筱康、储玺、邱徵虹、王南鑫、宋凯、张小莹、邵文兰等同学也参与了编写工作。
本书可以作为大专院校物联网相关课程的学习教材，可用于研究生教材和高年级本科教材，也可以作为智能网联汽车领域相关工作者的参考读物。
由于编者的水平有限，错误和疏忽之处在所难免，敬请广大读者提出宝贵意见。