- 智能網(wǎng)聯(lián)汽車新技術(shù)
- 崔勝民
- 2950字
- 2019-03-27 15:39:53
第一節(jié) 智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)概念
與智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)的概念有智能汽車、無人駕駛汽車、車聯(lián)網(wǎng)和智能交通系統(tǒng)等。
一、智能汽車
智能汽車是在一般汽車上增加雷達(dá)、攝像頭等先進(jìn)傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置,通過車載環(huán)境感知系統(tǒng)和信息終端實(shí)現(xiàn)與車、路、人等的信息交換,使車輛具備智能環(huán)境感知能力,能夠自動(dòng)分析車輛行駛的安全及危險(xiǎn)狀態(tài),并使車輛按照人的意愿到達(dá)目的地,最終實(shí)現(xiàn)替代人來操作的目的。
智能汽車是智能交通的重要組成部分,智能汽車的初級(jí)階段是具有先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)的汽車,終極目標(biāo)是無人駕駛汽車。
智能汽車與網(wǎng)絡(luò)相連便成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車。
二、無人駕駛汽車
無人駕駛汽車是通過車載環(huán)境感知系統(tǒng)感知道路環(huán)境、自動(dòng)規(guī)劃和識(shí)別行車路線并控制車輛到達(dá)預(yù)定目標(biāo)的智能汽車。它是利用環(huán)境感知系統(tǒng)來感知車輛周圍環(huán)境,并根據(jù)感知所獲得的道路狀況、車輛位置和障礙物信息等,控制車輛的行駛方向和速度,從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛。無人駕駛汽車是傳感器、計(jì)算機(jī)、人工智能、無線通信、導(dǎo)航定位、模式識(shí)別、機(jī)器視覺、智能控制等多種先進(jìn)技術(shù)融合的綜合體。
與一般的智能汽車相比,無人駕駛汽車需要具有更先進(jìn)的環(huán)境感知系統(tǒng)、中央決策系統(tǒng)以及底層控制系統(tǒng)。無人駕駛汽車能夠?qū)崿F(xiàn)完全自動(dòng)的控制,全程檢測交通環(huán)境,能夠?qū)崿F(xiàn)所有的駕駛目標(biāo)。駕駛員只需提供目的地或者輸入導(dǎo)航信息,在任何時(shí)候均不需要對(duì)車輛進(jìn)行操控。
無人駕駛汽車是汽車智能化、網(wǎng)絡(luò)化的終極發(fā)展目標(biāo)。
三、車聯(lián)網(wǎng)
車聯(lián)網(wǎng)(Internet of Vehicle,IOV)是以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),按照約定的體系架構(gòu)及其通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)V2X(V代表汽車,X代表車、路、行人及應(yīng)用平臺(tái)等)無線通信和信息交換,以實(shí)現(xiàn)智能化交通管理、智能動(dòng)態(tài)信息服務(wù)和車輛智能化控制的一體化網(wǎng)絡(luò),是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域的延伸。車內(nèi)網(wǎng)是指通過應(yīng)用成熟的總線技術(shù)建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的整車網(wǎng)絡(luò);車際網(wǎng)是指基于特定無線局域網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò);車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是指車載單元通過4G/5G等通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行無線連接,三網(wǎng)融合是車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢。
車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要面向道路交通,為交通管理者提供決策支持,為車輛與車輛、車輛與道路提供協(xié)同控制,為交通參與者提供信息服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)是智能交通系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的融合產(chǎn)物,是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分,更多表現(xiàn)在汽車基于現(xiàn)實(shí)中的場景應(yīng)用,目前主要停留在導(dǎo)航和娛樂系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能階段,在主動(dòng)安全和節(jié)能減排方面還有待開發(fā)。
四、智能交通系統(tǒng)
智能交通系統(tǒng)(Intelligent Traffic System,ITS)是未來交通系統(tǒng)的發(fā)展方向,它是將先進(jìn)的信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子控制技術(shù)、運(yùn)籌學(xué)、人工智能等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的,實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。
智能交通系統(tǒng)范圍包含道路上的車輛和各種交通設(shè)施,強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)平臺(tái)通過智能化方式對(duì)交通環(huán)境下的車輛及交通設(shè)施進(jìn)行智能化管理和控制,同時(shí)也提高了交通效率。
智能交通系統(tǒng)是隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展的,車聯(lián)網(wǎng)的終極目標(biāo)就是智能交通系統(tǒng)。
五、智能網(wǎng)聯(lián)汽車
智能網(wǎng)聯(lián)汽車(Intelligent Connected Vehicle,ICV)是一種跨技術(shù)、跨產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的新興汽車體系,從不同角度、不同背景對(duì)它的理解是有差異的,各國對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義不同,叫法也不盡相同,但終極目標(biāo)是一樣的,即可上路安全行駛的無人駕駛汽車。
從狹義上講,智能網(wǎng)聯(lián)汽車是搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置,并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)V2X智能信息交換共享,具備復(fù)雜的環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制和執(zhí)行等功能,可實(shí)現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛,并最終可替代人來操作的新一代汽車。
從廣義上講,智能網(wǎng)聯(lián)汽車是以車輛為主體和主要節(jié)點(diǎn),融合現(xiàn)代通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使車輛與外部節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)同控制,以達(dá)到車輛安全、有序、高效、節(jié)能行駛的新一代多車輛系統(tǒng),如圖1-1所示。

圖1-1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車
智能網(wǎng)聯(lián)汽車、無人駕駛汽車、車聯(lián)網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)有密切相關(guān)性,但沒有明顯分界線,它們的關(guān)系可用圖1-2表示。

圖1-2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)概念關(guān)系
智能網(wǎng)聯(lián)汽車是智能交通系統(tǒng)中的智能汽車與車聯(lián)網(wǎng)交集的產(chǎn)品。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是車聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分,智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展有利于支撐車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能汽車的最重要載體,只有充分利用互聯(lián)技術(shù)才能保障智能網(wǎng)聯(lián)汽車真正擁有充分的智能和互聯(lián)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車更側(cè)重于解決安全、節(jié)能、環(huán)保等制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心問題。
智能網(wǎng)聯(lián)汽車與車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該并行推進(jìn),協(xié)同發(fā)展。智能網(wǎng)聯(lián)汽車依托車聯(lián)網(wǎng),不僅要通過技術(shù)創(chuàng)新連接互聯(lián)網(wǎng),還能使V2X之間實(shí)現(xiàn)多種方式的信息交互與共享,提高智能網(wǎng)聯(lián)汽車的行駛安全性。
智能網(wǎng)聯(lián)汽車本身具備自主的環(huán)境感知能力,也是智能交通系統(tǒng)的核心組成部分,是車聯(lián)網(wǎng)體系的一個(gè)結(jié)點(diǎn),通過車載信息終端實(shí)現(xiàn)與車、路、行人、業(yè)務(wù)平臺(tái)等之間的無線通信和信息交換。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的聚焦點(diǎn)是在車上,發(fā)展重點(diǎn)是提高汽車安全性,其終極目標(biāo)是無人駕駛汽車;而車聯(lián)網(wǎng)的聚焦點(diǎn)是建立一個(gè)比較大的交通體系,發(fā)展重點(diǎn)是給汽車提供信息服務(wù),其終極目標(biāo)是智能交通系統(tǒng);無人駕駛汽車是汽車智能化與車聯(lián)網(wǎng)的完美結(jié)合。
六、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)路線
智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線主要分為基于傳感器的車載式技術(shù)路線和基于車輛互聯(lián)的網(wǎng)聯(lián)式技術(shù)路線兩種,如圖1-3所示。

圖1-3 車載式技術(shù)路線和網(wǎng)聯(lián)式技術(shù)路線
(1)基于傳感器的車載式技術(shù)路線 這類技術(shù)路線是基于先進(jìn)傳感技術(shù)與傳統(tǒng)汽車制造業(yè)的深度融合,主要是使用先進(jìn)的傳感器,如立體攝像機(jī)和雷達(dá),結(jié)合驅(qū)動(dòng)器、控制單元以及軟件的組合,形成先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng),使得汽車能夠監(jiān)測和應(yīng)對(duì)周圍的環(huán)境。該路線推動(dòng)者是以奔馳、寶馬、沃爾沃、福特等為代表的汽車整車企業(yè),技術(shù)發(fā)展較為成熟。這種基于傳感器的系統(tǒng)能夠給駕駛員提供不同程度的輔助功能,但目前還無法提供完整的、具有成本競爭力的無人駕駛體驗(yàn)。主要原因是要?jiǎng)?chuàng)建車輛環(huán)境的360°視圖,必須配置更多的傳感器組合,成本較高。
(2)基于車輛互聯(lián)的網(wǎng)聯(lián)式技術(shù)路線 這類技術(shù)路線表現(xiàn)為互聯(lián)網(wǎng)思維對(duì)傳統(tǒng)汽車駕駛模式的變革,推動(dòng)者主要是以谷歌、蘋果等為代表的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。這類企業(yè)重點(diǎn)開發(fā)車載信息系統(tǒng),并與汽車廠商合作開發(fā)推廣導(dǎo)航、語音識(shí)別、娛樂、安全等方面的應(yīng)用程序和應(yīng)用技術(shù)。該方案使用短距離無線通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)車輛與車輛(V2V)、車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)之間的實(shí)時(shí)通信,能充分發(fā)揮短程無線通信快速部署、低延遲、高可靠等特點(diǎn),對(duì)于主動(dòng)安全應(yīng)用尤其重要。但該方案對(duì)道路基礎(chǔ)設(shè)施的要求較高。另一種方案是使用遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)以及現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施以獲得更大的通信范圍,但存在響應(yīng)延遲、帶寬不足等問題,制約了在主動(dòng)安全領(lǐng)域的應(yīng)用。
車載式技術(shù)路線難以實(shí)現(xiàn)V2V、V2I之間的通信,大規(guī)模應(yīng)用成本較高,并且缺少城市環(huán)境的全方位掃描;網(wǎng)聯(lián)式方案則受限于無法實(shí)現(xiàn)車輛與行人(V2P)之間的通信,需要較大的基礎(chǔ)設(shè)施投資,因此兩種方案均不能完全滿足未來全工況無人駕駛的需要。對(duì)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車,車載式和網(wǎng)聯(lián)式將走向技術(shù)融合,通過優(yōu)勢互補(bǔ),提供安全性更好、自動(dòng)化程度更高、使用成本更低的解決方案。實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)融合需要更先進(jìn)的定位技術(shù)、更高分辨率的地圖自動(dòng)生成技術(shù)、可靠而直觀的人機(jī)交互界面以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)等。
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