單元二 智能網聯汽車技術架構認知

學習目標

1.了解國家車聯網產業標準體系建設。

2.了解智能網聯汽車技術架構。

一、國家車聯網產業標準體系建設指南簡介

車聯網產業是汽車、電子、信息通信、道路交通運輸等行業深度融合的新型產業，是全球創新熱點和未來發展制高點。為發揮標準在車聯網產業生態環境構建中的頂層設計和引領規范作用，推動相關產業轉型升級，加快制造強國和網絡強國建設步伐，工業和信息化部、國家標準化管理委員會共同組織制定了《國家車聯網產業標準體系建設指南》。

《國家車聯網產業標準體系建設指南（總體要求）》為第一部分內容，主要是提出車聯網產業的整體標準體系結構、建設內容，指導車聯網產業標準化總體工作，推動逐步形成統一、協調的國家車聯網產業標準體系架構。車聯網產業標準體系建設結構如圖1-19所示。車聯網產業標準體系建設結構圖清晰地表明了國家積極引導和直接推動跨領域、跨行業、跨部門合作的戰略意圖。在國家法律政策和戰略要求的大框架下，充分利用和整合各領域、各部門在車聯網產業標準研究領域的基礎和成果，調動各個行業通力合作，共同制定具有中國特色的車聯網產業標準體系。按照不同行業屬性，可將其劃分為智能網聯汽車標準體系、信息通信標準體系、智能交通標準體系、車輛智能管理標準體系以及電子產品與服務標準體系，為打造創新驅動、開放協同的車聯網產業提供支撐。

1.智能網聯汽車標準體系

智能網聯汽車標準體系包含基礎、通用規范、產品與技術應用、相關標準四項內容，如圖1-20所示。

2.信息通信標準體系

信息通信標準體系從技術角度對車聯網產業中涉及信息通信的關鍵標準進行全面梳理，分為感知層（端）、網絡層（管）和應用層（云）三個層次，并以共性基礎技術和信息通信安全技術為支撐，如圖1-21所示。信息通信標準體系架構按照“端-管-云”的方式進行劃分，明確各項標準在車聯網產業技術體系中的地位和作用，更好地發揮標準體系的頂層設計和指導作用。

3.智能交通標準體系

智能交通相關標準體系以規范智能交通系統（ITS）技術、服務和產品為重點任務。智能駕駛、車路協同等重點技術是當前ITS領域的研究熱點和發展趨勢，是新一輪科學技術及產業發展的重要競爭領域，對提升交通安全、緩解交通擁堵、促進節能減排、拉動上下游產業有重要意義。智能交通標準體系包含智能交通基礎標準、智能交通服務標準、智能交通技術標準、智能交通產品標準、智能交通相關標準五項內容，如圖1-22所示。

4.車輛智能管理標準體系

車輛智能管理標準體系主要研究并制定相關法律法規，對交通安全行為進行有效規范，降低法律風險，促進車聯網產業有序發展。它主要包括車輛智能管理基礎標準、車輛智能管理產品類標準、車輛智能管理安全類標準和智能網聯車輛安全運行測試與規范管理類標準四項內容，如圖1-23所示。

5.電子產品與服務標準體系

電子產品與服務標準體系包含基礎、汽車電子產品、網絡設備、服務與平臺、汽車電子信息安全五項內容，如圖1-24所示。

二、智能網聯汽車技術架構

2015年5月8日我國正式發布了《中國制造2025》，對我國制造業轉型升級和跨越發展做了整體部署，提出了我國制造業由大變強“三步走”戰略目標，明確了建設制造強國的戰略任務和重點，是我國實施制造強國的第一個十年行動綱領?！吨袊圃?025重點領域技術路線圖》明確指出“節能與新能源汽車”包括節能汽車、新能源汽車和智能網聯汽車三部分內容，也明確了智能網聯汽車技術架構，如圖1-25所示。

業內人士通常把智能網聯汽車技術架構概括為“三橫兩縱”?！叭龣M”是指智能網聯汽車主要涉及的車輛/設施、信息交互與基礎支撐三大領域技術，“兩縱”是指智能網聯汽車的車載平臺以及基礎設施。智能網聯汽車發展的總體思路分為三個階段：近期推進以自主環境感知為主、網聯信息服務為輔的部分自動駕駛應用；中期重點形成網聯式環境感知能力，實現可在復雜路況下的半自動駕駛；遠期推動可實現V2X協同控制、具備高度/完全自動駕駛功能的智能化技術。通過智能網聯汽車技術，最終達到安全、高效、節能減排、舒適和便捷、人性化出行。

智能網聯汽車是以汽車為主體，利用先進的智能化技術實現車輛的安全行駛，并通過無線通信技術為用戶提供多樣化信息服務。智能網聯汽車的基本結構概括起來可以分為環境感知、決策規劃、控制執行三大系統，如圖1-26所示。

1.環境感知系統

智能網聯汽車的環境感知系統相當于駕駛員的眼睛和耳朵，用來識別判斷車輛周圍的環境信息。環境感知技術利用各種傳感器獲取道路、車輛位置和障礙物等信息，并將這些信息傳輸給車載控制中心，為智能網聯汽車提供決策依據。

環境感知系統的功能是通過車載傳感器、衛星定位技術以及無線通信技術等，使得車輛能夠對自身狀況與外界環境進行動態與靜態的信息識別收集，并將信息傳送給下一階層，即決策規劃系統。環境感知的目的主要包括車輛的通過性、安全性、經濟性、平順性；環境感知對象主要有行駛路面、周邊物體、駕駛員狀態、駕駛環境；環境感知方法有視覺傳感器、激光傳感器、雷達傳感器等。

智能網聯汽車的環境感知系統主要由信息采集單元、信息處理單元和信息傳輸單元組成，如圖1-27所示。感知系統通過單一傳感器、多個傳感器信息融合獲取周圍環境及車輛的實時信息，經信息處理單元識別處理后，通過信息傳輸單元實現車輛內部或車與車之間的信息共享。

2.決策規劃系統

決策規劃系統是根據環境感知信息來進行決策判斷，確定工作模式，并制定出相應的控制策略，以此替代人類駕駛員做出駕駛決策。決策規劃系統的功能是接收環境感知層的信息并進行融合，對行駛道路、周邊車輛、行人與非機動車、交通標志以及交通信號等，進行識別分類、決策分析和判斷車輛駕駛模式及將要執行的操作，并向控制和執行層輸送指令。決策規劃系統組成如圖1-28所示。

決策規劃技術是智能網聯汽車的重要技術分支，主要包括車輛定位、控制決策、路徑規劃三項內容。在車輛對環境探測的基礎上做出控制執行，決策層是車輛自主駕駛的直接體現，對車輛安全行駛起著決定性作用。

3.控制執行系統

按照傳統駕駛方式來說，每當駕駛員操縱汽車行駛時，真正控制的也就是加速踏板、制動踏板、轉向盤這三個部件，智能網聯汽車就是采用底盤線控技術來實現這三個關鍵部件的智能化控制。線控技術源于飛機控制系統，可以將駕駛員的操作行為通過傳感器變成電信號，然后利用功率放大器推動執行機構動作，從而取消了傳統的機械連接。汽車線控技術主要由檢測反饋、指令信號處理、轉換放大、執行器件、動力電源等部分組成。線控技術能夠十分精確地對車輛進行控制，大大提升了車輛的安全性和舒適性。

控制執行系統的主要功能是按照智能決策系統的指令，對車輛進行操作和協同控制。智能網聯汽車的控制執行采用的是線控技術，主要包括車輛的驅動系統和制動系統的縱向維度控制、轉向系統的橫向維度控制、懸架系統的垂直維度控制三個維度控制。底盤線控的控制內容主要有線控轉向、線控制動、線控驅動和車身控制四部分。其中線控轉向系統和線控制動系統是智能網聯汽車執行控制系統的核心單元。控制執行系統組成如圖1-29所示。