第1篇 基礎知識

第1章 概述

1.1 智能網聯汽車概述

1.1.1 定義及內涵

智能網聯汽車（Intelligent and Connected Vehicle, ICV）是指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X（人、車、路、云等）智能信息交換、共享，具備復雜環境感知、智能決策、協同控制等功能，可實現“安全、高效、舒適、節能”行駛，并最終可實現替代人來操作的新一代汽車。

因此，智能網聯汽車（ICV）屬于一種跨技術、跨產業領域的新興汽車體系。從廣義上講，智能網聯汽車是以車輛為主體和主要節點，融合現代通信和網絡技術，使車輛與外部節點實現信息共享和協同控制，以達到車輛安全、有序、高效、節能行駛的新一代多車輛系統。

智能網聯汽車集中運用了汽車工程、人工智能、計算機、微電子、自動控制、通信與平臺等技術，是一個集環境感知、規劃決策、控制執行、信息交互等于一體的高新技術綜合體，是汽車智能化的重要體現。

從技術發展路徑來說，智能汽車分為3個發展方向：網聯式智能汽車（Connected Vehicle, CV）、自主式智能汽車（Autonomous Vehicle, AV），以及前兩者的融合，即智能網聯汽車（Connected and Automated Vehicle, CAV或Intelligent and Connected Vehicle，ICV），如圖1-1所示。

通過車載傳感系統，智能網聯汽車本身具備主動的環境感知能力，此外，它也是智能交通系統（ITS）的核心組成部分，是車聯網體系的一個節點，通過車載信息終端實現與人、車、路、互聯網等之間的無線通信和信息交換。因此，智能網聯汽車可以提供更安全、更節能、更環保、更便捷的出行方式和綜合解決方案，是國際公認的未來發展方向和關注焦點。智能網聯汽車、智能汽車與車聯網、智能交通等的相互關系如圖1-2所示。

1.智能網聯汽車的價值鏈

智能網聯汽車在提高行車安全、減輕駕駛人負擔方面具有重要作用，并有助于節能環保和提高交通效率。研究表明，在智能網聯汽車的初級階段，通過先進的智能駕駛輔助技術有助于減少30%左右的交通事故，交通效率提升10%，油耗與排放分別降低5%。進入智能網聯汽車的終極階段，即完全自動駕駛階段，甚至可以完全避免交通事故，交通效率提升30%以上。如果說車聯網在汽車安全、節能、環保方面的價值是間接、基礎性的，那么智能網聯汽車在提高行車安全、減輕駕駛人負擔方面的核心價值是直接、顯而易見的，并有助于節能和環保。

2.智能網聯汽車的技術鏈

智能系統技術一般由傳感、控制、執行三大層面的關鍵技術組成，智能網聯汽車也不例外。智能網聯汽車的重要功能主要從兩個途徑得以體現，一是自動駕駛技術，二是車聯網及應用技術，這兩個途徑表現為相輔相成的關系。作為載運工具平臺，智能網聯汽車依靠車載傳感器，結合車聯網交互的其他多源信息實現對車輛自身運行狀態及行駛環境信息的完備感知，并通過智能化的行駛決策和控制技術完成車輛路徑規劃、安全節能行駛控制的目標。智能網聯汽車的關鍵技術主要包括以下方面：

1）環境感知技術。包括車輛本身狀態感知、道路感知、行人感知、交通信號感知、交通標識感知、交通狀況感知、周圍車輛感知和天氣感知等。這其中既包含了先進的傳感器技術，也包含了基于多源信息融合的環境感知技術。

2）智能互聯技術。包括車聯網V2X通信與組網技術，車載端、路側端、云端的智能終端技術等，共同滿足車聯網環境下不同信息節點的數據傳輸和交互。

3）數據驅動的智能應用技術。包括大數據處理技術、分布式云計算技術、云端平臺及控制技術、自動駕駛技術、車聯網產業應用技術等。

3.智能網聯汽車的產業鏈

智能網聯汽車的產業鏈涉及汽車、電子、通信、互聯網、交通等多個領域，按照產業鏈上下游關系主要包括：

1）芯片廠商。開發和提供車規級芯片系統，包括環境感知系統芯片、車輛控制系統芯片、通信芯片等。

2）傳感器廠商。開發和供應先進的傳感器系統，包括機器視覺系統、雷達系統（激光、毫米波、超聲波）等。

3）汽車電子/通信系統供應商。能夠提供智能駕駛技術研發和集成供應的企業，如自動緊急制動、自適應巡航、V2X通信系統、高精度定位系統等。

4）整車企業。提出產品需求，提供智能汽車平臺，開放車輛信息接口，進行集成測試。

5）平臺開發與運營商。開發車聯網服務平臺，提供平臺運營與數據挖掘分析服務。

6）內容提供商。高精度地圖、信息服務等的供應商。

車聯網、智能交通系統（ITS）為智能汽車提供了智能化的基礎設施、道路及網絡環境，隨著汽車智能化層次的提高，反過來也要求車聯網、智能交通系統同步發展。

1.1.2 “端-網-云”架構

智能網聯汽車同時具備“智能”與“網聯”兩個方面的特性，這就決定了一方面它是道路交通系統中一個可以具備一定自主決策和自我控制能力的載運工具平臺，另一方面，它同時也是車聯網絡大環境中的一個信息交互節點。智能網聯汽車未來自動駕駛和智能交通場景的實現，都需要依賴車-車、車-路、車-云協同的信息交互和協調控制技術。因此，不論是從物理域還是從信息域來看，智能網聯汽車從功能到技術實現方面都體現為“端-網-云”的體系架構。

其中，“端”既包括道路交通環境中行駛的車輛（智能移動終端），也包括處于交通環境中的非車輛，如行人、動物等。端是智能網聯汽車運行過程中數據獲取、計算處理、智能應用的功能載體。

“網”則指智能網聯汽車賴以運行的車聯網環境，車聯網以車、路、道路基礎設施為基本節點和信息源，通過無線通信技術實現信息交互，從而實現“車-人-路-城市”的和諧統一。車聯網是以車內網、車際網和車載移動互聯網（車云網）為基礎，按照約定的通信協議和數據交互標準，在車-車、車-路、車-云，以及車輛與互聯網之間，進行無線通信和信息交換，以實現智能交通管理控制、車輛智能化控制和智能動態信息服務的一體化網絡，它是物聯網技術在智能交通系統領域的延伸。

車內網：通過應用成熟的總線技術建立一個標準化的整車網絡，實現電器部件之間控制信號及狀態信息在整車網絡上的傳遞，實現車載電器的控制、狀態監控及故障診斷等功能。

車外網（車際網、車云網）：通過無線通信技術把車載終端與外部網絡連接起來，實現車輛間、車輛和固定基站等基礎設施之間的信息交換。

“云”是指智能網聯汽車運行的體系架構中用以進行跨領域大數據存儲和處理的云服務平臺。這是一種基于“云”計算架構的大數據車輛信息與車路互動平臺，能夠至少同時支持百萬級車載智能終端及千萬級智能移動終端的大數據并發，實現對海量涉車數據的存儲、計算、管理、監控、分析、挖掘及應用，是系統互聯與智能的核心。有別于其他不能互聯互通的獨立平臺，它是一個可以不分地域、不分業務種類、車輛全網透視、統一集中的開放車聯業務平臺。