本書內容上涵蓋了新能源汽車的車聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)應用的業(yè)務需求與預處理、大數(shù)據(jù)分析與基礎理論、大數(shù)據(jù)的采集與處理、運行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與應用實例等內容,詳細介紹了車聯(lián)網(wǎng)車載數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡通信等實現(xiàn)的方法和應用,對于實現(xiàn)車輛網(wǎng)聯(lián)技術具有很高的指導性和實用性,在車聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺化、數(shù)據(jù)庫化等方面的應用有很強的指導性和實用性。本書適合新能源汽車專業(yè)老師、研究生及科研人員參考。
1.新內容,新體系
2.現(xiàn)狀 趨勢 理論 應用,整書思路明確,便于讀者理清脈絡
3.結構體系明確,用實際案例、真實數(shù)據(jù)來闡述問題。
4.希望能讓用者知其物、學者有所知、工程師有所悟、研究者知方向。
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隨著電子信息技術的進一步發(fā)展,電氣化、智能化及網(wǎng)聯(lián)化成為當今汽車工業(yè)發(fā)展的主旋律。本書是在新能源汽車國家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟的支持下出版的一本跨領域的專著,是新能源汽車 車聯(lián)網(wǎng) 大數(shù)據(jù)知識的全面融合。
近幾年來,隨著計算機和信息技術的迅猛發(fā)展和普及應用,行業(yè)應用系統(tǒng)的規(guī)模迅速擴大,行業(yè)應用所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)呈爆炸性增長。動輒達到數(shù)百太字節(jié)(1TB=1024GB)甚至數(shù)十至數(shù)百拍字節(jié)(1PB=1024TB)規(guī)模的行業(yè)/企業(yè)大數(shù)據(jù)已遠遠超出了現(xiàn)有傳統(tǒng)的計算技術和信息系統(tǒng)的處理能力。因此,尋求有效的大數(shù)據(jù)處理技術、方法和手段已成為業(yè)界的迫切需求。
車聯(lián)網(wǎng)(Connected Vehicles)是由車輛位置、行駛速度、行駛路線等構成的信息交互網(wǎng)絡,是一種向信息通信、環(huán)保、節(jié)能、安全方向發(fā)展的車-網(wǎng)聯(lián)合技術。
數(shù)據(jù)是車聯(lián)網(wǎng)的基礎,車聯(lián)網(wǎng)打通了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)孤島,在人車基礎設施之間進行信息交互,連點成線,連線成網(wǎng),實現(xiàn)人車環(huán)境的信息通信無縫融合。
因為結構簡單、電子設備配置齊全,所以新能源汽車是車聯(lián)網(wǎng)的最佳載體。
新能源汽車運行所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)規(guī)模極其龐大,車輛技術和大數(shù)據(jù)技術的結合,能挖掘出更有價值的資源和財富。在未來發(fā)展中,大數(shù)據(jù)與車輛技術的結合將會成為非常有前景的學科和研究領域,需要大量的人才和資源進行支撐。
目前全世界的專家、學者、相關行業(yè)人員,以及政府、高校、公司等各大組織機構都在致力于研究和開發(fā)車輛大數(shù)據(jù)相關領域,并推進該領域的進步和發(fā)展。
本書涵蓋了新能源汽車的車聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)應用的業(yè)務需求、大數(shù)據(jù)分析與基礎理論、大數(shù)據(jù)的采集與處理、車輛運行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與應用實例等內容,詳細介紹了車聯(lián)網(wǎng)車載數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡通信等方法的實現(xiàn)和應用,并以較多實例展示了新能源汽車大數(shù)據(jù)的應用,可為從事車聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析工作的研究人員前 言V和相關工作者提供借鑒和參考,對新能源汽車大數(shù)據(jù)的平臺構建、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應用有很強的指導意義。國內還沒有像這樣將新能源汽車行業(yè)和大數(shù)據(jù)應用結合起來的圖書。本書適合與新能源汽車行業(yè)相關的從業(yè)人員,從事相關科研項目或相關專業(yè)的教師、學者,以及本科生、研究生閱讀。
本書在撰寫過程中得到了科技部高新技術發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化司,國家自然科學基金委員會,北京市科委雙新處、科室處、新能源汽車發(fā)展促進中心以及其他有關單位和領導的大力支持與幫助,在此對他們表示衷心的感謝。本書是項目大數(shù)據(jù)驅動的服務運營系統(tǒng)性優(yōu)化與管理以新能源汽車為例(項目批準號:
91746210)、課題基于大數(shù)據(jù)的新能源公交客車運行監(jiān)測與管理關鍵技術研究
(課題編號:2017YFC0840205)和課題電動汽車產(chǎn)業(yè)培育要素分析研究(課題編號:2171100003217074)的研究成果之一。
限于作者水平和條件所限,書中難免有不妥和錯漏之處,懇請讀者批評指正。
編著者2018 年1 月
叢書序
前言
第1 章 導論 · 1
1.1 汽車電氣化與智能化 · 1
1.1.1 電氣化 · 1
1.1.2 智能化 · 2
1.2 信息化的車聯(lián)網(wǎng) · 3
1.2.1 車聯(lián)網(wǎng)技術 · 3
1.2.2 國內外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 7
1.2.3 車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢 10
1.3 大數(shù)據(jù)簡介 11
1.3.1 大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生與發(fā)展 12
1.3.2 大數(shù)據(jù)的概念與特征 13
1.3.3 大數(shù)據(jù)的價值與挑戰(zhàn) 15
1.4 車輛大數(shù)據(jù)與應用 · 18
1.4.1 汽車行業(yè)大數(shù)據(jù)應用 19
1.4.2 新能源汽車大數(shù)據(jù)應用 · 20
第2 章 新能源汽車車聯(lián)網(wǎng)技術 23
2.1 新能源汽車與數(shù)據(jù)采集 · 24
2.1.1 純電動汽車 24
2.1.2 混合動力電動汽車 · 26
2.1.3 燃料電池電動汽車 · 30
2.2 車輛數(shù)據(jù)通信技術 · 31
2.2.1 CAN 總線的數(shù)據(jù)交換原理 32
2.2.2 CAN 總線的特征和分層結構 · 34
2.2.3 CAN 總線在汽車控制系統(tǒng)中的應用 35
2.2.4 FlexRay 總線 35
2.3 車載設備應用 · 36
2.3.1 汽車廠商領域 36
2.3.2 公共交通領域 37
2.3.3 私人交通領域 39
2.4 新能源汽車車聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺 40
2.4.1 新能源汽車大數(shù)據(jù)平臺的應用背景 · 40
2.4.2 新能源汽車大數(shù)據(jù)平臺的架構 · 42
2.4.3 新能源汽車大數(shù)據(jù)平臺的功能 · 43
2.5 新能源汽車車聯(lián)網(wǎng)應用實例分析 44
2.5.1 車聯(lián)網(wǎng)技術在智慧交通方面的應用 · 44
2.5.2 車聯(lián)網(wǎng)在新能源汽車上的應用 · 46
第3 章 新能源汽車大數(shù)據(jù)應用流程 · 50
3.1 數(shù)據(jù)采集 · 50
3.1.1 數(shù)據(jù)采集方法 50
3.1.2 新能源汽車數(shù)據(jù)采集 · 51
3.1.3 小結 54
3.2 數(shù)據(jù)預處理 54
3.2.1 數(shù)據(jù)預處理目標 · 54
3.2.2 數(shù)據(jù)預處理方法 · 55
3.2.3 新能源汽車數(shù)據(jù)預處理 66
3.2.4 小結 68
3.3 數(shù)據(jù)存儲 · 69
3.3.1 數(shù)據(jù)存儲技術路線 69
3.3.2 新能源汽車數(shù)據(jù)存儲 · 70
3.3.3 小結 72
3.4 數(shù)據(jù)探索與分析 72
3.4.1 數(shù)據(jù)探索與統(tǒng)計 · 73
3.4.2 數(shù)據(jù)挖掘與應用 · 75
3.4.3 新能源汽車數(shù)據(jù)探索與分析 80
3.4.4 小結 82
3.5 數(shù)據(jù)可視化 83
3.5.1 數(shù)據(jù)可視化工具 · 84
3.5.2 新能源汽車數(shù)據(jù)可視化 90
3.5.3 小結 93
新能源汽車
大數(shù)據(jù)分析與應用技術
VIII
第4 章 數(shù)據(jù)分析的基礎理論 · 94
4.1 相關與回歸分析 94
4.1.1 相關分析 · 94
4.1.2 一元線性回歸分析 · 99
4.1.3 多元線性回歸分析 · 109
4.1.4 非線性回歸模型 · 114
4.1.5 小結 117
4.2 聚類方法 117
4.2.1 聚類方法概要 118
4.2.2 K.means 方法 121
4.2.3 層次聚類 · 122
4.2.4 類別數(shù)的確定方法 · 125
4.2.5 小結 · 127
4.3 分類方法 · 127
4.3.1 分類方法概要 · 127
4.3.2 K.近鄰 · 129
4.3.3 貝葉斯分類 132
4.3.4 分類的評判 135
4.3.5 小結 · 138
4.4 診斷方法 · 139
4.4.1 離群點診斷概要 139
4.4.2 基于統(tǒng)計的離群點診斷 · 140
4.4.3 基于距離的離群點診斷 · 142
4.4.4 基于密度的離群點挖掘 · 144
4.4.5 基于聚類的離群點挖掘 · 145
4.4.6 小結 · 146
4.5 時間序列數(shù)據(jù)分析與預測 146
4.5.1 時間序列概述 · 146
4.5.2 時間序列的描述分析 148
4.5.3 長期趨勢分析 · 151
4.5.4 季節(jié)變動分析 · 153
4.5.5 循環(huán)變動分析 · 154
4.5.6 時間序列的預測 155
4.5.7 小結 · 157
第5 章 新能源汽車的運行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與應用實例 158
5.1 新能源汽車大數(shù)據(jù)的應用概述· 158
5.1.1 大數(shù)據(jù)標準化 · 158
5.1.2 大數(shù)據(jù)應用領域 159
5.2 新能源汽車技術分析與應用 160
5.2.1 動力電池系統(tǒng)故障分析 · 160
5.2.2 動力電池系統(tǒng)健康狀態(tài)評估 · 170
5.2.3 動力電池系統(tǒng)梯次利用分析 · 175
5.3 新能源汽車使用行為分析與應用 · 180
5.3.1 駕駛行為分析與應用 180
5.3.2 充電行為分析 · 185
5.3.3 行駛里程分析 · 189
5.4 新能源汽車宏觀經(jīng)濟分析與應用 · 195
5.4.1 分時租賃應用 · 195
5.4.2 對城市交通運行的影響分析 · 204
第6 章 大數(shù)據(jù)分析在未來交通出行中的應用及發(fā)展前景 · 213
6.1 未來的交通出行 · 213
6.1.1 未來的汽車出行 213
6.1.2 未來的交通網(wǎng)絡 214
6.2 未來交通出行中大數(shù)據(jù)的分析與應用 · 215
6.2.1 未來汽車行業(yè)以人為本 · 216
6.2.2 未來交通系統(tǒng)智慧出行網(wǎng)絡 · 218
6.2.3 未來社會發(fā)展國計民生 · 220
6.3 未來新挑戰(zhàn) · 222
6.3.1 數(shù)據(jù)的安全性 · 222
6.3.2 數(shù)據(jù)的復雜性 · 223
6.3.3 計算的復雜性 · 223
6.3.4 系統(tǒng)的復雜性 · 224
參考文獻 225