大数据环境下车联网个性化服务平台

　　第 5 章 大数据环境下车联网个性化信息服务平台

　　5.1 大数据环境下车联网个性化信息服务平台功能和结构。

　　5.1.1 大数据环境下车联网个性化信息服务平台总体结构。

　　车联网个性化信息服务平台是通过采集车联网用户的车身数据、驾驶行为数据和轨迹数据等来发现他们所需要的信息与服务的平台。就像服装的高级定制一样，先了解用户的需求，再为量身打造符合他们要求的商品。本节对大数据环境下车联网个性化信息服务平台的组成和结构进行了系统的阐述。

　　大数据环境下的车联网信息服务平台，其最终目的是通过对车联网用户的车辆使用信息、行驶轨迹信息、行驶记录等进行深入挖掘，实时感知用户变化着的信息需求，进而针对用户的真实信息情境开展有针对性的个性化信息服务。基于平台的架构目的，平台架构目标为：通过规划建设车联网信息服务平台系统，实现真正意义上的双向互动的移动车载信息平台和终端应用，为客户提供全方位、多渠道、个性化的全面服务。

　　5.1.2 大数据环境下车联网个性化信息服务平台技术构架。

　　车联网信息服务平台将利用 T 服务系统（Telematics 服务系统，即汽车信息服务系统，Telematics 是由 Telecommunication（通信）与 Informatics（信息科学）组成）为车主提供车辆在线功能，提供道路救援，坐席等车联网服务。
车联网信息服务平台有车辆接入平台、服务后台系统，并发布与之相应的手机应用服务[56].

　　（1）车辆接入平台。

　　负责车辆数据服务请求接入和服务指令下发，以及车辆身份识别和服务路由分发。如果车辆语音先接入到车辆接入平台再转发到呼叫中心（T-CALL 中心），车辆接入平台还要负责语音请求和数据请求的配对。车辆接入平台在执行服务分发前需要与车联网信息服务平台进行服务鉴权，同时任何服务提供需要提供车联网信息服务平台相应的结果以收集服务记录用于用户分析和计费等操作。

　　（2）车联网信息平台服务后台。

　　将对接汽车厂商系统获取车辆、车机（车载终端）等数据，提供车辆状态收集、车辆诊断、车辆定位、远程控制等功能。同时车机嵌入式系统的一些联网功能也由服务后台系统提供：如地图和实时交通信息，嵌入式应用的天气、新闻、航班信息等。车联网信息服务平台后台系统作为车联网信息服务平台的的服务提供方，利用其中一些基础服务以实现更加便捷的服务，如呼叫中心查询车辆质量状况，提供的远程协助，根据合同自动开关车机，配置服务等。

　　（3）车联网个性化服务平台。

　　车联网个性化信息服务平台是针对车联网用户提供的全服务平台，支持车机，手机和呼叫中心的服务。平台设计采用松散耦合的组件。只要它实现了符合标准的接口，一个新的或者外部的组件（例如内容提供商）可以容易地添加到系统。车联网个性化信息服务平台主要组成模块包括服务访问层，服务集成层，服务管理层，和服务总线。

　　①服务访问层。

　　服务访问层是通过车机、手机等不同渠道的服务请求接入和车机服务指令下发的通道，支持不同的协议和接口，提供以下主要功能：不同通信通道和消息协议的管理，服务消息数据丰富，车辆和用户身份识别，服务鉴权，服务请求管理，服务请求规则，服务优先级和分发，手机应用验证等。

　　②服务集成层。

　　服务集成层集成了不同的内容供应商，呼叫中心等提供的服务功能，包括地图服务，信息娱乐，车况，车辆位置，车辆远程控制，数据中心，以及车机，手机，网站自助服务门户的后台服务。

　　③服务管理层。

　　服务管理层提供整个信息服务平台的运营管理功能，包括车辆管理如车机激活，配置，服务配置，campaign 管理等，以及运营管理 provisioning,B2B/B2C结算，系统监控管理，日志，用户管理，安全等。

　　④服务总线。

　　服务总线要包括信息服务平台内部的服务总线，以及与外部系统的服务集成总线，提供服务转发、监控、消息转换等功能。

　　5.2 大数据环境下车联网个性化信息服务平台大数据应用框架。

　　数据环境下车联网信息服务平台，可以采用 Myhout、Spark、Storm 组合的方式处理关于非结构化数据的储存与计算，并通过总线与车联网信息服务平台系统对接，其应用框架如图 5.3 所示。作为大数据分析计算的主体采用 Hadoop 进行批量非实时业务处理，由 Spark 和 Storm 进行实时业务的处理。由 Myhout 框架来构建系统推荐，基于用户的驾驶行为、车身性能指标、行车路线进行协同筛选、聚类分析、分类分析。对于小作业和 DAG 作业，通过引入 Tez 框架，解决Hadoop 资源无法重用、无缓存机制、效率低下的问题。同时，车联网与用户的消费习惯、兴趣爱好等数据特征可以很好地通过大数据进行分析。依托于大数据分析的车联网个性化信息服务，随着个性化信息服务的大范围推广，可以根据不断变化的信息需求情境，实时调整信息服务策略，更好地体现信息服务"个性化"特征。

　　5.3 大数据环境下车联网个性化信息服务应用的主要技术。

　　5.3.1 OBD 技术。

　　OBD（on-board diagnostics）是指"车载诊断系统"[57].OBD 技术最早起源20 世纪 80 年代的美国，到目前为止，OBD 技术一共经历了三代，OBD-Ⅰ为第一代车载诊断系统，它的连接器接口、故障代码和通讯协议仅仅由各个厂商规定，没有统一的标准。同时只具备故障提醒功能，不具备自检功能。

　　OBD-Ⅱ与以前的车载诊断系统不同之处在于严格的排放针对性，OBD 装置会对包括发动机、颗粒捕集器、燃油系统、催化转化器、氧传感器、排放控制系统、排气再循环等多个系统和部件进行监测。以各种与排放有关的部件信息为基础，OBD 可以联接到电控单元电控单元具备检测和分析与排放相关故障的功能[58].当出现排放故障时，电控单元将对故障信息的代码进行记录，并以故障信号灯的方式警告驾驶员。为了对访问及处理故障信息提供保障，一般地，电控单元会利用标准数据接口。

　　基于第二代基础上研发的 OBD-Ⅲ使汽车的检测、维护和管理合为一体，并满足环境保护的要求。OBD-Ⅲ系统会分别进入发动机、变速箱、ABS 等系统中去读取故障码和其它相关数据，并利用车载通讯系统，将车辆的身份代码、故障码及所在位置等信息上传至车联网信息服务平台。国外很多机构正致力于此技术的开发与研究，它具有高效率和低成本等优势。随着汽车电子技术的发展，OBD 技术将更趋于完善[58].

　　5.3.2 用户建模技术。

　　用户建模技术的关键在于建立有效的用户模型，保证车联网个性化信息服务能有较高的服务质量。为了建立准确的用户兴趣模型，需要从用户的位置信息和感兴趣的信息中提取相应特征，应用建模技术记录并管理用户的行车轨迹和使用偏好。车联网个性化信息服务是基于网络环境下的，所建立的用户模型也并不是单一的描述性模型，而是具有一定的数据结构形式的模型[60].

　　用户模型需要根据用户的位置信息实时更新才能确保为用户提供准确的信息和良好的服务。用户兴趣模型的更新可以分为两种形式，一种是直接更新，通过用户对平台推送的信息进行反馈更新模型，因为直接更新需要用户对车联网信息平台推送的信息进行反馈，会花费用户的额外时间，所以直接更新是不容易进行的；另一种是间接更新，通过跟踪用户的行车轨迹和对用户主动搜索的信息进行数据挖掘等方式实现。

　　5.3.3 射频识别技术。

　　射频技术（RFID:Radio Frequency Identification）又称无线射频识别，属于近程通信，是非接触式自动识别技术的一种。RFID 在无需人工干预的情况下，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据[61].非接触识别作为射频识别系统的一个最重要的优点，它能在恶劣的天气或环境下阅读条形码无法准确识别的标签，并且无线射频识别拥有非常快的阅读速度，在一般情况下，识别时间不会超过 100 毫秒。

　　一般来说，射频识别系统由三个部分组成，分别是射频标签、读写器和数据管理系统这三个部分。其中射频标签主要是由具有唯一 ID 及存储数据的芯片和耦合原件组成。读写器则是由需要并使用相应协议进行电子标签的读写与选择。电子标签和读写器可以在 125HK-134KHZ、13.56MHZ、433MHZ、2.45GHZ 下工作。

　　而对数据信息的存储和和管理等工作则是由数据管理系统承担[62].

　　RFID 技术操作方便快捷，当物体在高速运动的时，RFID 也可以准确地进行识别，并可同时识别多个标签。同时 RFID 技术的读取速度极快，其可应用的范围也非常的广泛。非常适合在车联网信息服务方面使用。目前 RFID 已经在交通领域开始逐步推广应用，并取得了良好的社会和经济效益。结合了互联网技术、移动通讯的 RFID 技术，在全球范围内，对物品跟踪和信息共享将得以实现。

　　5.3.4 异构网络融合。

　　车联网将有多种不同的无线通信技术并存，包括 WLAN、WIMAX、超宽带通信、卫星通信以及 4G 蜂窝通信等。网络技术的差异导致有通信的方式与通信的特点都存在着一定的差异，这些差异主要体现在对于各种类型的场景的适用。信息共享是信息通信的最终目的，车联网中很多信息需要在不同的网络中传递。而且，行驶中的车辆可以看做是一个进行不断移动的单元，移动性管理在其中扮演着重要的角色。所以，异构无线网络在车联网环境下的融合是实现信息的无缝交换和需求无缝切换的基础[63].

　　（1）车联网的移动性管理。

　　移动性管理技术在蜂窝移动通信网络中的发展已经趋于成熟，切换控制和位置管理是构成移动性管理的两个核心内容，所实现的功能是通过确定的主机标识查找随机移动节点的当前位置，以便向其传递呼叫或数据，在整个的移动过程中保持通信的连续性。

　　切换控制作为移动性管理的关键技术，除了各个网络内部的切换控制外，还包括跨边界、运营商以及终端漫游的切换控制。是同种接入技术内水平切换与异构接入技术的垂直切换之间的有机结合。

　　位置管理包括静态位置管理和动态位置管理[64].静态位置管理是指位置区大小固定，车联网用户每次跨越位置区边界时都要发起一次位置更新。车联网用户在位置区内穿越行驶时，不需要发起位置更新。因为策略步骤简单，目前被广泛应用到移动通信网络中。相对于静态位置管理，针对开销浪费等问题演化出了动态位置管理的概念。在动态位置管理中，不再有固定大小的位置区，通过车联网用户本身主动来判断。现有的动态位置管理主要分为基于运动，基于时间，基于距离的三种各不相同的的策略。

　　（2）车联网的资源管理。

　　传统的无线网络中或者能够资源管理主要包括资源调度、信道分配、接入控制等。不同无线网络中控制机制的组合形成了异构网络中的无线管理资源管理。这需要对协议的兼容性加以完善，为跨越不同网络业务提供服务质量保证，最终优化无线资源管理的使用得以实现，同时达成系统容量最大化的目标。车辆安全驾驶是最高优先级，高优先级业业务在资源分配、接入控制、网络选择方面始终处于优先状态，这是在在资源管理中必须保证的。