1.1 汽車發展趨勢

從工業1.0的機械化、2.0的電氣化到3.0的機電一體化，汽車工業每次都發生著重大變革。而以信息物理系統（Cyber-Physical Systems，CPS）為標志的工業4.0，將使汽車在未來10～20年中發生革命性的變化，如圖1-1所示。

CPS是一個綜合計算、網絡和物理環境的多維復雜系統。通過3C（Computation，Communication，Control）技術的有機融合與深度協作，實現大型工程系統的實時感知、動態控制和信息服務。

1.1.1 汽車的演變過程

隨著汽車保有量的不斷增加，汽車作為一種常見的交通工具，會帶來能源短缺、環境污染、交通擁堵和事故頻發等一系列的社會問題，而智能網聯汽車可有效解決這些矛盾。所謂智能網聯汽車，實際上是汽車智能化和汽車網聯化高度融合后的產物，如圖1-2所示。所謂智能化，就是能利用自身的感知系統獨自運行的能力，基本不需要外界信息的幫助；而所謂網聯化，是一種能與周圍車輛或交通基礎設施進行通信的能力，網聯化汽車未必具有智能化的成分，網聯汽車的發展最終會促成完全意義上的高度智能化的汽車，從而代替駕駛人在節能、安全和舒適的前提下控制車輛的運行。

1.1.2 智能網聯汽車的概念

智能網聯汽車（Intelligent Connected Vehicle，ICV），是指車聯網與智能汽車的有機聯合，搭載先進的車載傳感器、控制器、執行器等裝置，并融合現代通信與網絡技術，實現車與人、車、路、后臺等智能信息交換共享，實現安全、舒適、節能、高效行駛，并最終替代人來操作的新一代汽車。如圖1-3所示，汽車上安裝的車載傳感器包括雷達、攝像頭、V2X（車輛對外界信息交換）通信模塊、各種定位模塊等裝置，這些裝置相當于駕駛人的眼睛，可以眼觀六路，以便識別車輛周圍的路況；安裝了不用人就可以操作的制動、加速、轉向和起動等控制系統，這相當于駕駛人的手腳；同時安裝了一個控制模塊，可以根據“眼睛”看到的路況控制“車輛手腳”的動作，進而控制車輛的運行。

1.1.3 智能網聯汽車的分類

現在關于智能網聯汽車的分類方法有很多，一般從技術發展的階段或應用的領域來進行分類。從技術發展的角度看，智能網聯汽車大體經歷了兩個階段：第一階段是智能化汽車的初級發展階段，主要以輔助駕駛（ADAS）為主，圖1-4所示就是一種帶有自適應定速巡航控制的汽車，可以在車流比較穩定的路面上設置定速巡航，并且可以根據前車速度自動調整自身車速，在保證安全的情況下控制車輛盡量按照設定的速度行駛；第二階段是智能化汽車發展的終極階段，即完全替代人的真正意義上的無人駕駛，如圖1-5所示。

從應用領域的角度來分析，智能網聯汽車有軍用、民用兩種類型，兩者從外觀和路線上有較大差別。谷歌的智能網聯汽車很多技術來源于軍用領域，其最大特點是以64線激光雷達裝置為主，如圖1-6所示，位于車輛上方很大、很沉的裝置就是64線激光雷達，但是其價格昂貴。各大車輛生產廠家主要是在車身布上各種傳感器，如圖1-7所示，主要由激光雷達、毫米波雷達和攝像頭對周圍環境進行實時監測，并對道路上的交通信號、行人和車輛進行識別并做出反應。