1.4 智能網(wǎng)聯(lián)汽車

傳統(tǒng)意義上的智能汽車不具有網(wǎng)聯(lián)的功能，傳統(tǒng)意義上的網(wǎng)聯(lián)汽車不具有智能控制的成分，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車才真正同時具備了傳統(tǒng)智能汽車和傳統(tǒng)網(wǎng)聯(lián)汽車的特質(zhì)，其終極目標(biāo)就是實現(xiàn)完全自主的無人駕駛功能，也就是說網(wǎng)聯(lián)技術(shù)會讓智能車輛的智能化水平大大提高。如圖1-33所示，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的運營場景。

1.4.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分級

圖1-34所示為常用的智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分級方法，橫向為按照自主程度劃分的智能化汽車的五個階段，縱向為按照參與程度劃分的網(wǎng)聯(lián)汽車的三個階段。如果同時考慮智能化和網(wǎng)聯(lián)化的因素，智能網(wǎng)聯(lián)汽車可以劃分為四個階段：

1）一級為自主駕駛輔助階段，具有縱、橫向控制中的一個或多個特殊控制功能，能為駕駛?cè)颂峁╊A(yù)警或者駕駛輔助。

2）二級為網(wǎng)聯(lián)駕駛輔助階段，至少兩個以上的原始功能融合在一起，駕駛?cè)送耆挥脤@些功能進(jìn)行操控。

3）三級為自主自動駕駛階段，在某個特定的駕駛交通環(huán)境下，讓駕駛?cè)送耆挥每刂破嚒?/p>

4）四級為網(wǎng)聯(lián)自動駕駛階段，全程監(jiān)測交通環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)所有的駕駛目標(biāo)，在任何時候駕駛?cè)硕疾恍枰獙囕v進(jìn)行控制。

1.4.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)

依據(jù)人駕駛車輛過程的不同階段可以將駕駛?cè)诵袨樘匦苑譃槿齻€部分：感知行為特性、決策行為特性和操作行為特性。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是一個復(fù)雜的跨界交叉系統(tǒng)，其核心關(guān)鍵技術(shù)涉及汽車、芯片、人工智能和信息通信等領(lǐng)域，主要包括車輛關(guān)鍵技術(shù)（包括環(huán)境感知技術(shù)、決策與控制技術(shù)）、信息交互關(guān)鍵技術(shù)（包括V2X通信技術(shù)、云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)、信息安全技術(shù)）、基礎(chǔ)支撐技術(shù)（高精度地圖、高精度定位技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)與測試評價）等。

1.環(huán)境感知技術(shù)

環(huán)境感知技術(shù)就是將復(fù)雜未知的現(xiàn)實世界描述轉(zhuǎn)變成有限的語義推理。用于環(huán)境感知的傳感技術(shù)主要包括利用機(jī)器視覺、雷達(dá)（激光、毫米波）和慣導(dǎo)單元（Inertial Measurement Unit，IMU）進(jìn)行檢測、對各傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以及對目標(biāo)進(jìn)行分類和運動預(yù)測。確定周圍環(huán)境中有哪些障礙物，以及障礙物的位置、特征、速度、在一定時間內(nèi)的運動趨勢。其主要功能是對車輛自身屬性和車輛外在屬性（如道路、車輛和行人等）靜態(tài)、動態(tài)信息進(jìn)行提取和收集，并向智能決策層輸送信息。

2.智能決策技術(shù)

智能決策包括基于復(fù)雜環(huán)境感知及通信的路徑規(guī)劃和軌跡跟蹤、基于機(jī)器視覺技術(shù)的縱橫向控制、利用毫米波雷達(dá)測量車間距離的縱向控制、利用車間通信及車間距離雷達(dá)的車隊列行駛控制。其主要功能是接收環(huán)境感知層的信息并進(jìn)行融合，對道路、車輛、行人、交通標(biāo)志和交通信號等進(jìn)行識別、決策分析和判斷車輛駕駛模式和將要執(zhí)行的操作，并向控制及執(zhí)行層輸送指令。

3.控制與執(zhí)行技術(shù)

控制和執(zhí)行技術(shù)的主要功能是根據(jù)功能決策層的指令對車輛進(jìn)行操作和協(xié)調(diào)，為聯(lián)網(wǎng)汽車提供道路交通信息、安全信息、娛樂信息、救援信息、商務(wù)辦公、在線消費等，以保證汽車安全、舒適地駕駛。系統(tǒng)工作過程中，控制模塊根據(jù)決策系統(tǒng)規(guī)劃出的目標(biāo)軌跡和車輛的實時狀態(tài)控制轉(zhuǎn)向盤、加速踏板和制動踏板等，實現(xiàn)對車輛運行軌跡的控制。

4.V2X通信技術(shù)

V2X通信技術(shù)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車自身與外界事物進(jìn)行信息交互的關(guān)鍵核心技術(shù)，具有以下優(yōu)勢：易獲得路側(cè)傳感器數(shù)據(jù)；使車輛擁有超視距感知能力；對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評估分析；不易受環(huán)境影響，抗干擾能力強(qiáng)。V2X通信技術(shù)相當(dāng)于智能化汽車感知的第三只眼睛或者耳朵，它可以融合多車、多傳感器和路側(cè)設(shè)施，有效解決單車感知中因視線遮擋、視野有限產(chǎn)生的檢測失效和目標(biāo)丟失問題，建立超視距、無盲區(qū)的感知范圍。

5.高精度地圖

高精度地圖也稱為高分辨率地圖（High Definition Map，HD Map）或高清地圖，是一種高精度、精細(xì)化定義的地圖，專門為無人駕駛服務(wù)的地圖。與傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖不同的是，高精度地圖除了能提供道路（Road）級別的導(dǎo)航信息外，還能夠提供車道（Lane）級別的導(dǎo)航信息，其精度能達(dá)到厘米級，并且用格式化存儲交通場景中的各種交通要素，包括傳統(tǒng)地圖的道路網(wǎng)數(shù)據(jù)、車道網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、車道線以及交通標(biāo)志等數(shù)據(jù)，如圖1-35所示。

高精度地圖的作用主要包含以下幾點。

1）不同于導(dǎo)航地圖，其最大的特點是高緯度和高精度。

2）可以實現(xiàn)對道路網(wǎng)的精確表征，如交叉路口布局和路標(biāo)位置。

3）可以提供地圖語義信息，如道路上的速度限制、左轉(zhuǎn)車道開始的位置。

4）導(dǎo)航地圖只能達(dá)到米級精度，而高精度地圖可以達(dá)到厘米級精度。

5）可以提供很多準(zhǔn)確的靜態(tài)物體的信息。

6）可以用于精確計算物體的相對位置。

7）可以幫助傳感器縮小檢測范圍。

8）可以精確計算出道路導(dǎo)航信息。

9）幫助車輛識別車道的精確中心線。

6.高精度定位

所謂定位精度，是指空間實體位置信息（通常為坐標(biāo)）與其真實位置之間的接近程度。定位精度越高，其接近程度越高。當(dāng)無人駕駛汽車擁有高精度的位置信息之后，就可以與高精度地圖進(jìn)行匹配，從而形成了良好的導(dǎo)航功能。無線定位技術(shù)領(lǐng)域分為廣域定位和短距離無線定位，廣域定位可分為衛(wèi)星定位和移動定位，短距離定位主要包括WLAN、RFID、UWB、藍(lán)牙、超聲波等。圖1-36所示為利用衛(wèi)星實現(xiàn)定位的技術(shù)。

1.4.3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車面臨的挑戰(zhàn)

在汽車工業(yè)4.0時代已經(jīng)有共識，智能網(wǎng)聯(lián)汽車是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。國際上的發(fā)達(dá)國家通過國家戰(zhàn)略協(xié)同和各方面的推進(jìn)，已經(jīng)形成了智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢。面對國際上智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的競爭，在我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展過程中，特別是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程當(dāng)中，還存在著一系列挑戰(zhàn)。

1.安全性

信息安全技術(shù)包括汽車信息安全建模技術(shù)，數(shù)據(jù)存儲、傳輸與應(yīng)用三維度安全體系，汽車信息安全測試方法，信息安全漏洞應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制等。智能網(wǎng)聯(lián)汽車運行過程中會依托大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對行車方向、車速，特別是高精度地圖的生成具有關(guān)鍵作用。如果這些數(shù)據(jù)或與之緊密關(guān)聯(lián)的配套設(shè)施發(fā)生問題，就可能使數(shù)據(jù)傳輸延遲，從而造成交通事故。

2.控制及穩(wěn)定性

控制執(zhí)行技術(shù)主要包括：面向驅(qū)動和制動的縱向運動控制、面向轉(zhuǎn)向的橫向運動控制；基于驅(qū)動、制動、轉(zhuǎn)向、懸架的底盤一體化控制；融合車聯(lián)網(wǎng)（V2X）通信及車載傳感器的多車隊列協(xié)同和車路協(xié)同控制等。如果線控底盤無法精確執(zhí)行決策層的指令，就會造成車輛的運動無法高精度控制，從而影響交通安全。

3.交通設(shè)施

傳統(tǒng)的交通設(shè)施往往是非智能的，甚至很多只是一個標(biāo)志牌，在光線滿足視覺要求的情況下可以看到，其他狀況下就很難看到。需要探究實現(xiàn)商業(yè)化運營所需解決的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和法律等方面的問題，促進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車商業(yè)運營所涉及的技術(shù)、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系的建立與完善，推動開放城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村、高速路場景，在限定區(qū)域內(nèi)率先實現(xiàn)真實應(yīng)用環(huán)境下半自動駕駛及自動駕駛車輛等車輛在出行服務(wù)、智能物流和政府監(jiān)管等運輸服務(wù)上的創(chuàng)新應(yīng)用。

4.復(fù)雜路況的適應(yīng)

普通道路和高速公路都是有潛在的風(fēng)險的，高速公路的互聯(lián)互通造成特別繁雜的橋梁設(shè)計，如圖1-37所示，但高速公路沒有行人和非機(jī)動車的干擾，而普通道路受到的不僅僅是行人和非機(jī)動車的干擾，干擾因素極其復(fù)雜和多變，因此普通道路更具有復(fù)雜性和不可預(yù)見性。智能網(wǎng)聯(lián)汽車能否準(zhǔn)確識別道路狀態(tài)的變化，直接決定了其適用性。

5.軟硬件的技術(shù)成熟

不管是環(huán)境感知層、智能決策層、控制和執(zhí)行層，還是軟件或硬件，普遍存在著技術(shù)不太成熟的地方，這就導(dǎo)致智能網(wǎng)聯(lián)汽車在實際使用過程中，不能客觀反映自己的位置，不能真實反映周圍的環(huán)境，不能正確反映車輛的行駛狀態(tài)，不能對環(huán)境感知做出恰如其分的決策，不能控制車輛的正確運行，導(dǎo)致人們對于該技術(shù)的信任度還不是很高。

6.非常規(guī)情況下的識別

任何系統(tǒng)，不管是硬件還是軟件，都可能會出現(xiàn)故障，例如“信號突然失效時怎么辦”“比如堵車時交警與信號燈指示相沖突的指揮，汽車是否依然遵循信號燈指示，什么時候不遵循”，還有更加復(fù)雜的“碰瓷”、插隊等突發(fā)情況，如圖1-38所示。這都要求系統(tǒng)必須有足夠的冗余，以保證車輛的正常運營。

7.道路交通公約

我國自動駕駛相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定權(quán)分屬政府的不同部門，《公路法》《保險法》等并未包含自動駕駛的相關(guān)內(nèi)容，《網(wǎng)絡(luò)安全法》《測繪法》等也存在與自動駕駛發(fā)展所不適用的規(guī)定，這些方面都亟待完善和改革。

8.事故責(zé)任界定

智能網(wǎng)聯(lián)汽車一旦發(fā)生交通事故，服務(wù)軟件和智能駕駛系統(tǒng)出事的概率比較大，責(zé)任或主要責(zé)任很大可能在相關(guān)服務(wù)軟件提供商（網(wǎng)絡(luò)提供商、內(nèi)容提供商、車載信息服務(wù)提供商）及駕駛技術(shù)提供方（設(shè)備提供商、整車廠商）身上，車主或車輛乘員在更多情況下并非事故責(zé)任者。

9.駕駛?cè)?/b>

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是“駕駛?cè)藛T和機(jī)器共同駕駛”模式，存在駕駛?cè)藛T與智能駕駛的相互交接問題，若駕駛?cè)藛T對智能輔助功能生疏，相關(guān)操作缺乏配合，在人機(jī)切換時就可能發(fā)生交通事故。另外，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的各種便捷功能較多，尤其通信、娛樂等功能可能會吸引駕駛?cè)藛T的注意力，導(dǎo)致因注意力分散而造成事故。

10.社會心理

當(dāng)人類把自己的生命以新的形式完全交給機(jī)器時，人類與這個社會的連接越來越軟件化的時候，社會心理的巨大慣性將成為最大的阻力。