1. 方案概述

　　隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展，我國正加速進入汽車社會，以京津冀地區(qū)為例：截止2014年底，京津冀汽車保有量已經(jīng)超過1800萬輛(北京市約560萬輛居全國第一，河北省超過1000萬輛，天津市超200萬輛)，約占全國的12%，駕駛員超過2800萬。汽車保有量的快速增長促進了京津冀經(jīng)濟社會發(fā)展，同時也帶來了一系列新的社會問題，如道路交通擁堵狀況日益嚴重、尾氣污染加重、停車難、假套牌情況嚴重、公共安全隱患增多等。傳統(tǒng)的汽車管理方法已經(jīng)不能滿足發(fā)展需求和從根本上解決交通問題。

　　本項目以北斗導航定位和汽車電子標識(以下簡稱“北斗+汽車電子標識”)技術為核心，建設一體化的車輛交通大數(shù)據(jù)平臺，并在此平臺上建設行業(yè)應用方案，運用北斗衛(wèi)星導航、物聯(lián)網(wǎng)、動態(tài)地理信息系統(tǒng)等關鍵技術，全方位采集道路、車輛、人群信息，構建精準交通信息采集與處理系統(tǒng)，為解決上述交通問題提供科學的解決方案,在車輛交通一體化過程中發(fā)揮重要作用。

　　1.1.項目目標

　　圍繞車輛交通一體化戰(zhàn)略需求，建設基于“北斗+汽車電子標識”的車輛交通大數(shù)據(jù)服務平臺。通過平臺運營，強化對交通信息及車輛數(shù)據(jù)的綜合運用，為公安車輛管理、交通調(diào)控、環(huán)保監(jiān)管、?；穬\等特種車輛管理、個人消費導航等提供精準公共服務與行業(yè)解決方案，建設全新人信息時代下的安全可靠、便捷高效、經(jīng)濟實用、綠色環(huán)保的交通一體化管理體系，提升政府履職能力，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，拉動經(jīng)濟快速增長，逐步促進城市向知識、信息、智能樞紐的智慧城市轉(zhuǎn)變，使交通管理方式、服務方式產(chǎn)生革命性的轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新，推動社會進步。

　　1.2 項目特點

　　方案以車輛交通的運態(tài)運營為核心，結合政府和企業(yè)的行業(yè)應用，發(fā)掘數(shù)據(jù)商業(yè)價值和應用價值，方案具有以下特征：

　　1) 公共服務型：強調(diào)公共基礎服務理念，著重讓人民群眾切實感受到平臺帶來的便利。

　　2) 特許經(jīng)營型：取得各級地方政府、公安和交通部門的支持，獲得特許經(jīng)營權;

　　3) 資源型：車輛交通大數(shù)據(jù)涉及國民經(jīng)濟各行各業(yè)，一經(jīng)開發(fā)屬于國家戰(zhàn)略信息資源，具有高度的資源性質(zhì);

　　4) “雙承載”：承載政府公益服務的同時，并承載社會企業(yè)商業(yè)運營的數(shù)據(jù)服務。

　　2.車輛交通大數(shù)據(jù)平臺技術方案

　　2.1 系統(tǒng)組成

　　平臺由車載終端、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、信息支撐系統(tǒng)組成，如圖所示。

　　圖 車輛交通物聯(lián)網(wǎng)公共基礎服務平臺框圖

　　車載終端由RFID芯片及RFID天線、北斗模塊及北斗天線、移動網(wǎng)絡通訊模塊、車電總線通信模塊組成。

　　軟件平臺由系統(tǒng)架構數(shù)據(jù)中心和若干行業(yè)應用處理平臺構成。系統(tǒng)以大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為中心，通過數(shù)據(jù)的分析挖掘形成行業(yè)應用。

　　信息支撐系統(tǒng)包含北斗地基增強站、移動通信基站、RFID識讀基站等。北斗地基增強站實時提供北斗區(qū)域偽距差分信號，輔助北斗模塊完成高精度定位;移動通信基站輔助完成車載終端信息回傳;RFID識讀基站安裝在道路卡口的龍門架上，完成卡口車輛數(shù)據(jù)的讀取。

　　2.2 技術方案

　　車輛交通大數(shù)據(jù)平臺以車載終端和數(shù)據(jù)處理平臺為核心研發(fā)內(nèi)容。車載終端方面，采用北斗載波相位(RTK)和偽距(RTD)相結合的差分技術實現(xiàn)高精度定位，具備導航衛(wèi)星信號的高靈敏度、北斗+GPS的雙模定位以及與MEMS組合導航技術，具備低功耗模式;RFID芯片采按照《汽車電子標識》征求意見稿的相關要求，具有高的讀寫靈敏度，讀寫次數(shù)大于10萬次，且對數(shù)據(jù)區(qū)域的不同位采用獨立的數(shù)據(jù)安全加密。

　　數(shù)據(jù)平臺的具有接入量大、膨脹速度快的特點，采用基于Hbase的分布式承載和分布式計算模型,使用基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計聚類、推薦、分類和機器學習引擎,能夠?qū)崟r的處理交通流大數(shù)據(jù)，并全面解決存儲、計算、查詢問題。基于對系統(tǒng)信息安全的需求,從安全管理和技術防范兩個方面進行信息安全建設,本著分層設防,層層保護,全面檢查,管理為上的宗旨,采取總體規(guī)劃、重點保護,分布完善的建設思路,最終實現(xiàn)主動防御、統(tǒng)一監(jiān)控和管理的信息安全建設目標。

　　圖  系統(tǒng)應用構成圖

　　平臺從技術上包括三個層次：一是位置服務與數(shù)據(jù)處理平臺，構建針對個人、行業(yè)、政府各領域應用數(shù)據(jù)庫，通過API、WebService、XML、消息通訊等方式向應用開發(fā)方提供有償數(shù)據(jù)服務并實現(xiàn)用戶端數(shù)據(jù)的收集和沉淀。二是數(shù)據(jù)服務平臺，即通過調(diào)用開放式應用服務接口，構建面向個人、行業(yè)、政府的個性化應用。三是行業(yè)應用，在數(shù)據(jù)平臺服務和應用軟件服務的基礎上，提供智能交通、反恐維穩(wěn)、節(jié)能環(huán)保、物流監(jiān)控、危險品車輛管理等政府和企業(yè)行業(yè)應用解決方案。

　　圖  平臺總體技術框架

　　系統(tǒng)總體方案上按照層級劃分，分為基礎設施層、數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)應用層、應用表現(xiàn)層、服務層五個層級。各層內(nèi)容如下：

　　基礎設施層：包含以北斗和RFID融合的車載終端信源基礎設施，北斗地基增強基站的位置增強服務基礎設施，移動通信基站通信基礎設施，RFID識讀基站設施，ETC、電子警察、治安卡口等交通管理設施;

　　數(shù)據(jù)層：以基礎設施為依托，包含北斗定位測速授時數(shù)據(jù)、RFID識別車輛數(shù)據(jù)(屬地、車型、顏色、注冊日期等)、車電信息數(shù)據(jù)(油耗、排量、里程、車輛故障數(shù)據(jù)以及保養(yǎng)、保險數(shù)據(jù)等)、汽車管理數(shù)據(jù)(違章、軌跡、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)等)、個人駕駛數(shù)據(jù)(駕駛行為數(shù)據(jù)、消費行為數(shù)據(jù)、導航數(shù)據(jù)等);

　　系統(tǒng)應用層：包含公安應用管理系統(tǒng)，交通應用管理系統(tǒng)，環(huán)保應用系統(tǒng)，車輛管理系統(tǒng)，個人消費系統(tǒng)。

　　應用表現(xiàn)層：包含電子牌照發(fā)放子系統(tǒng)、公安車輛管理子系統(tǒng)、車輛尾氣監(jiān)控子系統(tǒng)、路面停車管理子系統(tǒng)、特種車輛管理子系統(tǒng)、車輛調(diào)度管理子系統(tǒng)、車輛保險子系統(tǒng)、消費應用子系統(tǒng)等;

　　服務層:主要服務范圍為公安管理，交通管理，環(huán)保應用，車輛管理，個人消費等。

　　3.行業(yè)應用方案

　　車輛交通大數(shù)據(jù)平臺的行業(yè)應用幾乎可以應用于社會各行各業(yè)，比如公安管理、智能交通和智慧城市建設、車輛尾氣環(huán)保、社會行業(yè)應用和個人汽車后服務應用等多個領域，下面，我們以幾個和生活常見的應用行業(yè)，說明車輛交通大數(shù)據(jù)的應用情況。

　　3.1 公安行業(yè)應用方案

　　在公共安全管理領域，“北斗+汽車電子標識”可以充分滿足公安部門“實時監(jiān)視，聯(lián)網(wǎng)布控，自動報警，快速響應，科學高效，信息共享”的要求，進一步融合電子警察、道路監(jiān)控、治安卡口、雷達測速等現(xiàn)有管理資源，對過往車輛進行通行記錄，提供車輛涉車涉駕信息管理相關的各種服務,為公安部門更好地維護社會秩序提供有力的保證。

　　具體來說“平臺”在公共安全方面應用能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：

　　a.假牌/套牌車輛識別

　　當載有電子車牌標簽的車輛經(jīng)過時，讀寫基站采集分析該電子車牌標簽信息，同時具有車牌識別功能的攝像機抓拍該車車牌號碼圖像并進行識別，與電子車牌標簽內(nèi)的信息交叉比對，鑒別是否為假牌/套牌車輛。

　　b.交通違法(違章)行為的識別

　　通過汽車電子標識的點式識讀以及北斗導航的連續(xù)位置識別實現(xiàn)車輛的有效管理，實現(xiàn)對車輛行駛違章的記錄和查詢服務，支持查看車輛歷史軌跡記錄，以及查詢結果的數(shù)據(jù)分析功能。

　　c.不合法、限號上路車輛識別

　　電子汽車標識如同汽車的“二代身份證”，一旦安裝“北斗+電子識別標識”，公安部門可通過對電子標識的閱讀，準確無誤的讀取車輛身份信息，從而對黃標車、不合法、限行限號車輛進行不可抵賴的識別。

　　d.動態(tài)交通信息采集

　　基于北斗+電子車牌系統(tǒng)的車輛識別準確性高，不易受環(huán)境的影響，可準確、全面地獲取單車的狀態(tài)信息以及路網(wǎng)交通狀況。

　　e.超速車輛監(jiān)測(區(qū)間測速)

　　北斗+電子車牌識讀裝置，可以準確記錄超速車輛;這樣就可以對超速車輛進行更加嚴格的監(jiān)測，使車輛在沒有測速裝置的路段也時刻受到監(jiān)測。

　　f.電子圍欄預/報警

　　劃定觸發(fā)條件范圍，實現(xiàn)車輛出入劃定區(qū)域的自動感知。

　　3.2.智能交通和智慧城市應用方案

　　“北斗+汽車電子識別”車輛交通大數(shù)據(jù)是智慧城市建設中不可忽視的重要內(nèi)容。“平臺”可以將交通大數(shù)據(jù)融入交通管理的范疇，其海量、實時、結構化的動態(tài)數(shù)據(jù)特點，擴展和延伸智能交通管理系統(tǒng)的應用深度和應用領域，促進智能交通管理系統(tǒng)向新一代智慧交通的轉(zhuǎn)變,推動交通管理方式向精細化管理、大數(shù)據(jù)決策支持、精準功能預測方面轉(zhuǎn)變，為優(yōu)化城市交通功能、完善城市交通路網(wǎng)、改善交通組織和策略提供準確的科學依據(jù)。

　　具體來說“平臺”在智能交通方面應用能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：

　　a.精準交通流(擁堵模型)采集

　　通過平臺位置及身份的實時、精準采集，能夠獲得任一區(qū)域的交通車輛動態(tài)行駛數(shù)據(jù)，可精確掌握道路上的車流量和車輛運行的規(guī)律性，結合交通道路建設(車道數(shù)、道路位置、周邊汽車保有量等)情況，能夠建立準確的交通流量模型。

　　b.動態(tài)交通信息發(fā)布

　　結合先進的通信、電子、多媒體和計算機網(wǎng)絡等技術，為出行者提供道路交通系統(tǒng)、公共交通系統(tǒng)及其他與出行有關的重要信息，達到提高交通系統(tǒng)整體運行效率的目的。

　　c.道路交通擁堵分析與預警

　　根據(jù)“北斗車標”系統(tǒng)獲得整個路網(wǎng)的交通流參數(shù)，可以對整個路網(wǎng)的交通運行狀態(tài)進行分析和評估，提前判斷出可能出現(xiàn)交通擁堵的區(qū)域，然后采取一定的控制措施或者進行交通誘導，消除可能出現(xiàn)的擁堵情況。

　　d.城區(qū)擁堵費調(diào)節(jié)收取

　　能夠自動準確識別到進入城區(qū)擁堵路段的車輛，并通過設定的收費策略，從北斗車標的銀行關聯(lián)賬戶中自動扣除費用，實現(xiàn)車輛自由流擁堵收費，緩解城市交通擁堵狀況。

　　e.交通誘導及事故快速處理

　　采取相應的交通引導措施或預案，為駕駛?cè)藛T安全快速行車提供良好的服務;一旦出現(xiàn)突發(fā)交通事故，“平臺”提供快速定向推送并即時發(fā)布處置預案，引導車輛回避事故地點，最大限度降低事故造成的影響。

　　f.公交專用車道識別與公交優(yōu)先

　　基于電子車牌系統(tǒng)的公交優(yōu)先信號燈管理可以準確判斷來車身份，使綠燈在公交到達路口或到達路口后等候不長時間內(nèi)開啟，從而保證公交車的優(yōu)先通行，又最小程度減輕對其他車輛的影響。

　　3.3.環(huán)境保護應用方案

　　平臺系統(tǒng)主要可以應用于汽車尾氣排放監(jiān)測，排放超標報警、車輛排放實時統(tǒng)計、市區(qū)空氣質(zhì)量預測。“平臺”建成后，面向省市縣環(huán)保部門，提供基于道路汽車的相關尾氣排放的監(jiān)測和統(tǒng)計,引導城市交通向低污染的轉(zhuǎn)移，對交通污染實行總量控制，把汽車尾氣排放與城市交通“出行范圍”、“出行強度”和“聚集密度”相關聯(lián)。

　　具體來說“平臺”在環(huán)保方面應用能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：

　　a. 車輛排放監(jiān)測查詢

　　“平臺”通過采集道路汽車尾氣排放量，可以查詢?nèi)我鈫诬嚨奈矚馀欧徘闆r，也可以統(tǒng)計指定區(qū)域或者路段的汽車尾氣實時排放情況，模擬分析對空氣的污染程序，并對一段時間之內(nèi)的排放量進行報表統(tǒng)計，分析出相關尾氣排放區(qū)域性、時段性規(guī)律。

　　b. 車輛排放超標報警

　　“平臺”通過對車輛實時尾氣排放情況的查詢與監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)排放超標車輛，并由管理部門通知車主，到指定地點去檢修，并對車主采取警告、罰款、扣留等處理，并根據(jù)車輛的檢修后的實際效果進行跟蹤檢查;針對每車的累積尾氣排放總量，“平臺”可以為階梯油價提供精確數(shù)據(jù)支撐。

　　c. 空氣質(zhì)量預測

　　通過計算市區(qū)多條道路的污染物排放規(guī)律，結合實時天氣情況，科學精準的分析預測全市或者某一區(qū)域的空氣質(zhì)量，也可以規(guī)劃出空氣最優(yōu)路徑。

　　d. 尾氣排放調(diào)控方案

　　“平臺”對于汽車尾氣排放的監(jiān)控作用將有助于實現(xiàn)最新尾氣排放標準，“平臺”根據(jù)一段時間內(nèi)各路段的尾氣排放統(tǒng)計報表，制定相對應的調(diào)控方案，達到尾氣排放調(diào)控的目標。

　　e. 對交通排放污染進行在線檢測

　　對于使用頻率高、污染大的重型車輛、特種車輛，結合OBD，使用在線監(jiān)測傳感器進行車輛實時排放檢測;

　　3.4. 社會行業(yè)應用解決方案

　　對公車管理、物流管理等車輛應用來說，“北斗車標”是智能交通的基礎,可以幫助交管部門實現(xiàn)對車輛的精細管理,帶動綜合交通管理系統(tǒng)升級。

　　3.4.1 道路交通收費管理

　　道路交通收費管理包含路橋收費(人工、高速公路)、停車收費、違章收費、未來擁堵收費和排放收費等。

　　平臺用戶可以實現(xiàn)銀行帳號的綁定，通過“平臺”監(jiān)測功能與電子圍欄結合，即使車輛在時速180Km/h也可以實現(xiàn)精準識別計費。城市擁堵的路徑識別和快速收費，以及車輛違章快速實時收費。

　　收費功能還可以應用于大型停車場的自動化管理和路邊停車位的統(tǒng)一化、正規(guī)化管理。對于停車費用自動計算，能夠在駛出停車場或停車位時實現(xiàn)不停車收費，可以使公路收費走向無紙化、無現(xiàn)金化管理，可以從根本上杜絕收費票款的流失現(xiàn)象，解決公路收費中的財務管理混亂問題。另外，實施不停車收費系統(tǒng)還可以節(jié)約基建費用和管理費用。

　　圖  平臺車輛識別及收費應用

　　3.4.2 車輛保險管理

　　傳統(tǒng)的商業(yè)險存在種種先天不足，而UBI(User Behavior Insurance)即基于駕駛?cè)烁鞣矫骜{駛行為的差異化車險產(chǎn)品，正成為車險行業(yè)的發(fā)展趨勢，為車主提供個性化和差異化的車輛保險服務。UBI的其理論基礎是通過對駕駛行為的采集和分析，精確評估車輛的駕駛風險，從而制定更科學、更合理的收費標準，鼓勵表現(xiàn)安全的駕駛員獲得更多的保費優(yōu)惠，促進社會公平。

　　目前我國車險市場規(guī)模保持著每年15%的增長速度，UBI的滲透率預測在2020年達到25%。通過區(qū)分不同駕駛行為的車主，制定不同的保費標準，從而使保險公司和車主之間的利益關系變得更加合理。

　　圖 平臺保險UBI行業(yè)應用

　　UBI的兩大重要功能是：車險核保理賠(防止騙保)：可以通過提取事故當時車輛速度、方向、位置等數(shù)據(jù)進行事故理賠現(xiàn)場證據(jù)檢驗，防止騙保;通過對車輛行駛數(shù)據(jù)統(tǒng)計和駕駛行為分析，進行個性化的保險業(yè)務定制和收費，即基于駕駛?cè)烁鞣矫骜{駛行為的差異化車險產(chǎn)品，其理論基礎是良好駕駛行為駕駛員應該獲得更多的保費優(yōu)惠，而未來的保費將通過實際駕駛時間、地點、具體駕駛方式等各種指標進行綜合考量。

　　3.4.3 企業(yè)車輛管理

　　平臺可以應用于政府和企業(yè)公務車輛、物流車隊、校車的管理應用領域，能夠及時、全面、準確的掌握車輛或者車隊運行情況，提高車輛使用效率、降低汽車運營成本、提高企業(yè)競爭力，提高車輛管理行業(yè)的信息化水平和行車安全。

　　平臺具備車輛的導航、動態(tài)跟蹤、線路偏移提醒、電子狗、調(diào)度、路徑規(guī)劃、油耗監(jiān)測、里程統(tǒng)計等功能。實現(xiàn)物流車輛的智能化管控，并且在運輸路徑、物資監(jiān)控、車輛調(diào)度等方面提供完善的解決方案;對校園車輛管理可以通過對行駛數(shù)據(jù)統(tǒng)計和駕駛員駕駛行為分析,實時發(fā)布校車行駛狀態(tài)信息，使家長隨時隨地了解到孩子所在校車狀況，使校車更加安全可靠;對公務車輛管理通過后臺管理系統(tǒng)對公務車輛或者車隊的監(jiān)控，實現(xiàn)對公務車的正規(guī)化監(jiān)管，并可實現(xiàn)實時調(diào)度，使公務車輛更高效的發(fā)揮作用。

　　3.4.4 優(yōu)化城市功能規(guī)劃和完善交通路網(wǎng)結構

　　“北斗+汽車電子標識”記錄了城市內(nèi)車輛的行駛軌跡和活動范圍，其中每一段行駛軌跡都是一個城市交通起點和終點(OD)樣本。城市交通規(guī)劃管理者，通過對城市范圍內(nèi)的車輛行駛軌跡的OD分析，研究了解市民出行需求，從而為城市功能規(guī)劃和交通路網(wǎng)完善提供第一手材料，為城市的科學管理和規(guī)劃提供參考。

　　3.5.個人應用方案

　　平臺面向大眾應用以手機APP的形式提供基于位置的車輛后市場服務：

　　1) 北斗高精度導航服務

　　北斗導航服務主要向終端車主提供與導航或位置相關的各類服務，其中包括一鍵導航、避堵路徑規(guī)劃、群組導航、地圖導航、中心聯(lián)網(wǎng)導航、自駕游導航、周邊查詢、位置共享、實時路況、電子狗等功能。

　　2) 停車服務

　　停車服務主要向終端車主提供快速方便的路邊停車相關的各類服務，其中包括車位尋找、停車時間(費用)計算、一鍵找車等功能。

　　3) 車輛安全服務

　　車輛安全服務主要向終端車主提供車輛保養(yǎng)維修狀況及保險信息，使車主隨時隨地掌握車輛的健康狀況，減少不必要的維修支出;同時可以提供車輛重大安全問題的預警，盡量減少車輛因突發(fā)狀況而造成的損失，主要包括車輛體檢、透明維修、車輛保險、車輛救援等功能。

　　4) 車輛消費服務

　　主要包括了加油服務、打車服務、附近(上門)洗車、保養(yǎng)維修、租車服務等功能。

　　4結束語

　　車輛交通大數(shù)據(jù)的應用可以廣泛應用于社會各個角落，車輛交通大數(shù)據(jù)的建設是社會文明的必然產(chǎn)物，對其的應用層次也是社會文明程度的重要體現(xiàn)?；诒救说牟艑W有限，不可能一一描述;對于文中的部分行業(yè)應用方案，也可能存在遺漏和不足，展望未來：我們對車輛交通大數(shù)據(jù)的應用充滿信心，它不僅僅是車輛信息化管理面向智慧型社會的轉(zhuǎn)變，必將引領一場深刻的社會革命，有力的推動人類歷史的發(fā)展進程。