车联网技术原理与实践应用

《车联网技术原理与实践应用》系统性地介绍了车联网技术的核心体系与发展前沿，内容涵盖车联网的基本概念、架构特征及产业现状，并深入剖析了高精度定位、V2X 通信、车路云一体化、通感一体化、5G 融合应用及信息安全等关键技术。全书以“感知- 通信- 计算- 控制”为主线，突出多技术融合与系统化思维，不仅阐释了技术原理与应用场景，还结合我国产业实践，探讨了车联网落地面临的挑战与发展路径。本书特色在于紧跟技术演进趋势，融合了高精地图、5G 云网、边缘计算等前沿主题，具有较强的理论性、实用性和前瞻性。
本书适合从事智能网联汽车、智慧交通、通信网络等领域的研究人员、工程技术人员和管理者阅读参考，同时可供高等院校车辆工程、通信工程、交通信息等相关专业师生使用。

肖平
博士，安徽工程大学车辆工程系教授，博士研究生导师。安徽省研究生教学名师，“智能汽车线控底盘系统安徽省重点实验室”主任。中国汽车工程学会会员、安徽省振动工程学会会员、安徽省汽车行业协会会员、奇瑞商用车（安徽）有限公司外聘专家。主要研究领域为智能网联汽车，发表智能网联汽车相关论文30余篇，SCI/EI收录20余篇。主编教材4部，其中包括省级规划教材1部、省级一流教材1部。获安徽省教学成果一等奖2项、二等奖1项、三等奖1项。获批国家级一流课程建设项目1项、主持获批省级教学研究项目4项。

杨爱喜
杭州职业技术大学吉利汽车学院教授、正高级工程师，浙江工业大学机械工程学院博士生，浙江大学硕士生导师。首批职业院校技能大师工作室“杨爱喜技能大师工作室”领衔人，享受国务院特殊津贴专家，工信部智能制造专家，中国汽车工程学会智能共享出行工作委员会委员，浙江省新能源汽车标准化技术委员会副主任委员，浙江省汽车工程学会技术标准委员会主任委员。担任浙江省智能网联汽车创新中心总经理，杭州云栖智能汽车创新中心主任。

在数字化与智能化浪潮的推动下，车联网技术作为现代交通系统与信息通信技术深度融合的产物，正以前所未有的速度重塑全球汽车产业和交通生态。车联网不仅为智能交通、自动驾驶、智慧城市等领域的创新发展提供了核心技术支撑，也为人们的生活带来了更高效、更安全、更便捷的出行体验。
当前，全球主要国家和地区纷纷将车联网纳入国家战略。例如，中国的“智能网联汽车创新发展战略”、欧盟的“智能交通系统行动计划”、美国的“智能交通系统战略计划”等，均将车联网技术视为推动交通产业升级的关键驱动力。与此同时，车联网产业链也在快速扩展，涵盖芯片、通信、软件、高精地图、云计算等多个领域，形成了庞大的产业生态。
本书旨在系统性地介绍车联网技术的核心原理、关键技术与实践应用，为相关领域的从业者、研究人员以及感兴趣的读者提供一本兼具理论深度与实践指导价值的参考书。本书将从技术原理到产业实践，全面剖析车联网的发展现状与未来趋势。
本书共分为七章，内容涵盖车联网的基础概念、关键技术、典型应用及未来发展。各章的主要内容如下：
第1章 车联网技术概述。本章从车联网的基本概念入手，详细解析其组成架构、数据特征及产业发展现状。重点内容包括车联网的核心特征与架构体系、多源数据的分类与价值，以及国内外产业链的发展现状与挑战，为读者奠定扎实的认知基础。
第2章 车联网定位技术。本章系统地介绍了卫星定位、惯性导航等关键技术，深入探讨高精度定位的实现原理与挑战，并结合高精地图的构建与应用，分析其在自动驾驶中的核心作用。
第3章 车联网通信技术。本章聚焦于V2X 通信技术，对比分析DSRC与C-V2X 的技术特点，阐述5G 车联网的通信架构与可靠传输方案，并通过典型应用场景（如协同避撞、智能交通信号控制等） 展现其实际价值。
第4章 车路云一体化。本章从系统架构、平台构成到产业生态，全面解析车路云一体化的关键技术，并探讨其赋能智慧城市的实践路径与发展策略。
第5章 通信感知一体化。本章介绍通信感知一体化的系统模式与关键技术，并分析其在提升路侧感知能力、优化交通决策等方面的应用潜力。
第6章 5G 车联网应用。本章结合自动驾驶、云网融合等场景，详细分析5G 车联网的体系架构、技术优势及面临的干扰管理、隐私保护等挑战。
第7章 车联网信息安全。本章从威胁分析到防护策略，全面探讨车联网在云端、车端及通信链路中面临的安全风险，并提供切实可行的解决方案。
当前，车联网技术仍处于快速发展阶段，新的理论与应用不断涌现。尽管我们力求内容的准确性与时效性，但书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。希望本书能够为车联网技术的发展与普及贡献一份力量，也期待与各位读者共同探索车联网的未来！

著者

第1章 车联网技术概述 001~021
1.1 车联网的概念特征与构成 002
1.1.1 车联网的概念与内涵 002
1.1.2 车联网的基本组成 003
1.1.3 车联网的核心特征 006
1.1.4 车联网的架构体系 007
1.2 车联网的数据特征与分类 009
1.2.1 车联网数据特征 009
1.2.2 车端数据 012
1.2.3 路端数据 013
1.2.4 云端数据 014
1.2.5 通信网络数据 015
1.3 车联网产业发展现状与对策 015
1.3.1 我国车联网产业链图谱 015
1.3.2 车联网面临的落地挑战 018
1.3.3 车联网产业的发展策略 020

第2章 车联网定位技术 023~043
2.1 车联网定位的关键技术 024
2.1.1 卫星定位技术 024
2.1.2 惯性导航技术 025
2.1.3 蜂窝网定位技术 025
2.1.4 局域网定位技术 026
2.2 车联网高精度定位技术 028
2.2.1 高精度定位的概念与内涵 028
2.2.2 高精度定位的原理与应用 030
2.2.3 高精度定位的优势与挑战 032
2.2.4 高精度定位的路径与趋势 033
2.2.5 车辆高精度定位解决方案 035
2.3 高精地图构建与应用 037
2.3.1 数据更新与分发机制 037
2.3.2 路口安全信息框架 039
2.3.3 智能导航决策机制 040
2.3.4 自动驾驶决策流程 041

第3章 车联网通信 045~069
3.1 V2X 通信技术及应用场景 046
3.1.1 V2V 技术与应用场景 046
3.1.2 V2I 技术与应用场景 047
3.1.3 V2P 技术与应用场景 049
3.1.4 V2N 技术与应用场景 051
3.1.5 V2X 通信的场景参数 053
3.2 DSRC 与C-V2X 技术的比较 054
3.2.1 DSRC 与C-V2X 技术概述 054
3.2.2 DSRC 技术发展路径与趋势 057
3.2.3 C-V2X 技术发展路径与趋势 058
3.3 基于5G 的车联网可靠通信方法 061
3.3.1 车联网通信网络架构 061
3.3.2 车联网通信基本原理 063
3.3.3 车联网可靠通信方案 065
3.3.4 车联网安全通信方案 068

第4章 车路云一体化 071~104
4.1 车路云系统基本概述 072
4.1.1 车路云系统特征与应用 072
4.1.2 车路云系统功能及分类 074
4.1.3 车路云系统的关键技术 076
4.1.4 车路云系统的数据体系 078
4.2 云控基础平台的构成 082
4.2.1 车路云系统整体架构 082
4.2.2 边缘云的构成及功能 085
4.2.3 区域云的构成及功能 088
4.2.4 中心云的构成及功能 090
4.3 车路云一体化产业生态 091
4.3.1 政府及监管机构 091
4.3.2 供应商与运营商 093
4.3.3 网联车辆提供商 095
4.3.4 出行业务服务商 096
4.3.5 特定业务服务商 096
4.4 车路云一体化的发展策略 097
4.4.1 我国车路云一体化发展现状 097
4.4.2 车路云一体化赋能智慧城市 099
4.4.3 构建更高层次协同感知系统 101
4.4.4 构建一体化的算力网络体系 102

第5章 通信感知一体化 105~131
5.1 通信感知一体化系统模式架构 106
5.1.1 通信感知一体化系统架构 106
5.1.2 独立感知模式原理与挑战 107
5.1.3 网络协作感知原理与挑战 111
5.1.4 通信感知一体化应用前景 113
5.2 基于通感一体化的车联网应用 115
5.2.1 通感一体化赋能车联网 115
5.2.2 提升路侧智能感知能力 116
5.2.3 通感一体化的应用价值 118
5.2.4 通感一体化的应用场景 120
5.3 车联网通感一体化的关键技术 123
5.3.1 通感一体化波形 123
5.3.2 Sidelink 增强技术 125
5.3.3 端管协同感知技术 127
5.3.4 扩展目标检测技术 128
5.3.5 目标检测与识别技术 129

第6章 5G 车联网应用 133~171
6.1 5G 车联网技术赋能自动驾驶 134
6.1.1 车联网网络及业务需求 134
6.1.2 5G 赋能车联网技术落地 136
6.1.3 5G 车联网的特征与优势 138
6.1.4 基于5G 的车联网解决方案 142
6.2 5G 车联网总体架构及关键技术 146
6.2.1 5G 车联网体系结构 146
6.2.2 路侧单元部署 150
6.2.3 边缘云部署 151
6.2.4 基础设施信息化 152
6.2.5 高精度定位技术 154
6.3 基于5G 云网融合的车联网应用 155
6.3.1 云网融合的优势 155
6.3.2 云网融合架构 156
6.3.3 云网资源共享 159
6.3.4 云网能力开放 161
6.3.5 云网协同方案 163
6.4 5G 车联网面临的问题与挑战 165
6.4.1 干扰管理问题 165
6.4.2 隐私保护问题 167
6.4.3 安全驾驶问题 170

第7章 车联网信息安全 173~197
7.1 车联网信息安全概述 174
7.1.1 车联网安全挑战与多层次隐患 174
7.1.2 网络安全的资产分析 176
7.1.3 信息安全的攻击方式 179
7.1.4 车载移动互联网安全 181
7.2 车联网信息安全威胁 183
7.2.1 车联网信息安全架构 183
7.2.2 云端威胁分析和策略 185
7.2.3 车端威胁分析和策略 186
7.2.4 通信链路威胁分析和策略 189
7.3 车载局域网信息安全 190
7.3.1 车辆定位安全 190
7.3.2 车内通信安全 192
7.3.3 电子车牌安全 193
7.3.4 传感器网络安全 194
7.4 车载自组网安全攻击 195
7.4.1 虚假信息攻击 195
7.4.2 隧道攻击 196
7.4.3 干扰攻击 196

参考文献 198~202