./智能網聯汽車一、定義中國汽車工業協會對智能網聯汽車定義為,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、后臺等智能信息交換共享,具備復雜的環境感知、智能決策、協同控制和執行等功能,可實現安全、舒適、節能、高效行駛,并最終可替代人來操作的新一代汽車.這就是我們聯合國內專家得出的定義,這里我們稱之為ICV.對于智能網聯汽車的分級,歐洲、美國也各有各的分法,中國汽車工業協會提出五級,一級叫駕駛資源輔助階段DA,第二級是部分自動化階段PA,第三級是有條件自動化階段CA,第四階段是高度自動化階段HA,最后階段就是完全的自動化叫FA,這個和英文縮寫也是對應的.研究表明,先進駕駛輔助〔ADAS、車-車/車-路協同〔V2X、高度自動駕駛等車輛智能化、網聯化技術,可減少汽車交通安全事故50%～80%,提升交通通行效率10%-30%,同時極大的提高駕駛舒適性."車聯網"與"網聯車"等概念辨析

隨著汽車智能化、網聯化發展大潮的到來,"車聯網"、"智能網聯汽車"等概念被反復提及."車聯網"與"智能網聯汽車"的準確定義是什么？他們與"智能汽車"、"智能交通"的相關關系又是如何？在本文的開篇,有必要對上述概念進行一些梳理.

車聯網〔InternetofVehicles概念引申自物聯網〔InternetofThings,實際上是一個國人自創的名詞,與其意義對應的英文詞匯包括ConnectedVehicles、VehicleNetworking等.國內曾經將"車聯網"與"遠程信息服務"〔Telematics等同,將車輛看作一個簡單的信息收發節點,只看到了車聯網在提供信息服務領域的作用,這是對車聯網的片面理解.

實際上,現代汽車電子電器系統本身就構成了一個復雜的車內網絡系統,同時在車與車、車與路側設施、甚至車與行人及非機動車之間也可以通過專用短距離通信構成移動自組織車際網絡.因此,車聯網的完整定義應該是：是以車內網、車際網和車云網為基礎,按照約定的體系架構及其通信協議和數據交互標準,在車－X〔X：車、路、行人及移動互聯網等之間,進行通信和信息交換的信息物理系統.車聯網能夠實現的主要功能包括智能動態信息服務、車輛智能化控制和智能化交通管理等.

智能網聯汽車是指搭載先進的車載傳感器、控制器和執行器等裝置,并融合現代通信與網絡技術,使車輛具備復雜環境感知、智能化決策與控制功能,能綜合實現安全、節能、環保及舒適行駛的新一代智能汽車.智能網聯汽車是車聯網與智能汽車的交集.此外,車聯網還能夠為駕乘人員提供豐富的車載信息服務,并服務于汽車智能制造、電商、后市場和保險等各個環節.

圖1顯示了車聯網與智能汽車、智能交通的相互關系.圖1車聯網與智能汽車、智能交通的相互關系智能網聯汽車的體系架構與發展階段

智能網聯汽車本身具備自主的環境感知能力.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結點,通過車載信息終端實現與人、車、路、互聯網等之間的無線通訊和信息交換.

〔一智能網聯汽車的體系架構

智能網聯汽車集中運用了計算機、現代傳感、信息融合、模式識別、通信網絡及自動控制等技術,是一個集環境感知、規劃決策和多等級駕駛輔助等于一體的高新技術綜合體,擁有相互依存的技術鏈和產業鏈體系.

1、智能網聯汽車的技術鏈

智能網聯汽車的技術體系由傳感、決策、控制、通信定位及數據平臺等關鍵技術組成,主要包括：

〔1先進傳感技術,包括利用機器視覺的圖像識別技術,利用雷達〔激光、毫米波、超聲波的周邊障礙物檢測技術,利用柔性電子/光子器件檢測和監控駕駛員生理狀況技術等.

〔2通信定位和地圖技術〔DSRC、3G/4G/5G、GPS/北斗,包括數臺智能網聯汽車之間信息共享與協同控制所必須的通信保障技術、移動自組織網絡技術,以及高精度定位技術,高精地圖及局部場景構建技術.

〔3智能決策技術,包括危險事態建模技術、危險預警與控制優先級劃分、多目標協同技術、車輛軌跡規劃、駕駛員多樣性影響分析、人機交互系統等.

〔4車輛控制技術,包括基于驅動、制動系統的縱向運動控制,基于轉向系統的橫向運動控制,基于懸架系統的垂向運動控制,基于驅動/制動/轉向/懸架的底盤一體化控制,以及利用通信及車載傳感器的車隊列協同和車路協同控制等.

〔5數據平臺技術,包括非關系型數據庫架構、數據高效存儲和檢索、大數據的關聯分析和深度挖掘、云操作系統、信息安全保障機制等.

2、智能網聯汽車的產業鏈

智能網聯汽車產業鏈主要包括：

〔1先進傳感器廠商,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.

〔2汽車電子供應商：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〔AEB、自適應巡航〔ACC等.

〔3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.

〔4車聯網相關供應商,包括通信設備制造廠商、通信服務商、平臺運營商以及內容提供商等.

〔二智能網聯汽車的三個發展階段

智能網聯汽車的發展的第一階段是基于自車感知與控制的駕駛輔助系統〔ADAS,這是智能網聯汽車發展的基礎階段；第二階段是應用信息通信〔ICT技術實現車－X之間的信息共享與控制協同,即網聯化技術的應用；第三階段是自動駕駛和無人駕駛的實現,這是智能汽車發展的最終目標.

目前在全球范圍內,基于ADAS技術的產品已經開始大規模產業化,網聯化技術的應用已經進入大規模測試和產業化前期準備階段,而自動駕駛正處于樣車開發與小規模測試階段.ADAS技術的發展與應用現狀

ADAS技術是汽車智能化的基礎性技術,也是目前已經得到大規模產業化發展的技術,主要可分為預警技術與控制技術兩類.其中常見的預警類技術包括前向碰撞預警〔FCW、車道偏離預警〔LDW、盲區預警〔BSD、駕駛員疲勞預警〔DWS、全景環視〔TopView和胎壓監測〔TPMS等.常見的控制類技術包括車道保持系統〔LKS、自動泊車輔助〔APA、自動緊急剎車〔AEB、自適應巡航〔ACC等.

美日歐等發達國家和地區已經開始將ADAS系統引入了其相應的新車評價體系.美國新車評價規程〔U.S.NCAP從2011年起引入LDW與FCW作為測試加分項,美國公路安全保險協會〔IIHS從2013年起將FCW系統作為評價指標之一,而歐洲新車評價規程〔E－NCAP也從2014年起引入了LDW/LKA與AEB系統的評價.2014年起,汽車駕駛輔助技術已經成為獲取E－NCAP四星和五星的必要條件.同時,我國的C－NCAP也正在考慮將駕駛輔助系統納入其評價體系之中.

在引入新車評價體系之外,各國也紛紛開始制定輕質法規推動ADAS系統安裝.2015年11月開始,歐洲新生產的重型商用車將強制安裝車道偏離警告系統〔LDW及車輛自動緊急制動系統〔AEB.2016年5月起,美國各車企將被強制要求對其生產的10%的車輛安裝后視攝像頭,這一比例在隨后兩年中將快速提升至40%與100%.此外,美日歐各國均有強制安裝胎壓監測〔TPMS系統的法規,我國也正在制定中.

從產業發展角度,目前ADAS核心技術與產品仍掌握在國外公司手中,尤其是在基礎的車載傳感器與執行器領域,博世、德爾福、TRW、法雷奧等企業壟斷了大部分國內市場,一些臺資企業也有一定市場份額.近年來,國內也涌現了一批ADAS領域的自主企業,在某些方面與國外品牌形成了一定競爭,但總體仍有較大差距.ICT技術助推汽車智能化發展

信息通信技術〔ICT與智能汽車的結合是近年來智能汽車得到快速發展的重要原因.通過現代通信與網絡技術,汽車、道路、行人等交通參與者都已經不再是"孤島",而是成為了智能交通系統中的信息節點.

在美國、歐洲、日本等汽車發達國家和地區,基于車聯網V2I/V2V技術的協同式輔助駕駛技術正在進行實用性技術開發和大規模試驗場測試〔見圖2.其中最為典型的就是美國在密歇根安娜堡開展的示范測試,在美國交通部與密歇根大學等機構的支持下,SafetyPilot項目于2013年完成了3000輛車的示范測試,2014年成立交通變革中心〔MTC,開始進行9000輛以上規模的示范測試.美國MTC建設的網聯自動駕駛測試模擬城市〔M－city〔見圖3.通過此示范測試,得到了車聯網技術能夠減少80%交通事故的結論,直接推動了美國政府宣布將強制安裝車－車通信系統以提高行駛安全,預計相關強制標準將于2020年開始實施.同時,此示范項目的開展,確定了美國在車聯網技術發展與標準制定領域的世界領導地位,對其智能汽車及相關產業發展起到了巨大推動作用.圖2美歐等國的車聯網示范測試項目圖3美國MTC建設的網聯自動駕駛測試模擬城市〔M－city

除美國外,歐洲以及日本等國都開展了大量對車聯網技術的研究與應用示范.歐盟eCoMove項目展示了車聯網技術對于降低排放和提高通行效率的作用,綜合節油效果可達到20%,simTD項目2014年起開展"荷蘭－德國－奧地利"之間的跨國高速公路測試,驗證基于車聯網的智能安全系統.日本Smartway系統2007年開始使用,可提供導航、ETC、信息服務、駕駛輔助等多種功能,基于車路協同的駕駛安全支援系統〔DSSS2011年開始使用,可以提供盲區碰撞預警、信號燈預警、停止線預警等多種功能.

我國清華大學、同濟大學和長安汽車等高校與企業合作,在國家"863項目"的支持下開展了車路協同技術應用研究,并進行了小規模示范測試,各汽車企業也在開展初步研究.2015年開始,在工信部支持下,上海汽車城、中國汽車工程學會、清華大學、同濟大學和上海汽車等單位開始在上海建設智能網聯汽車示范區,旨在推動智能化與網聯化技術的成熟與應用.

相對而言,在該領域我國缺少類似美日歐的大型國家項目支撐,各企業間未能形成合力,發展相對較慢.美日歐等國在車聯網技術發展的時間表、標準等方面已趨于統一,實質的戰略同盟已經形成,我國已經有喪失未來話語權的趨勢.自動駕駛技術路線之爭

"自動駕駛"〔AutomatedDriving是智能汽車發展的最終階段.從信息獲取渠道分,自動駕駛的實現方式包括"自主式"〔Autonomous和"網聯式"〔Connected兩種.根據應用對象不同,又可以劃分為"軍用型"方案和"民用型"方案兩類.

谷歌的自動駕駛汽車始終是吸引眼球的焦點,主要得益于其高調的宣傳以及谷歌公司本身的高科技形象.實際上,谷歌的自動駕駛汽車代表了軍用自主式自動駕駛的技術路線,其技術源自美國國防部先進研究項目局〔DARPA.通過頂置激光雷達等復雜傳感系統對周圍環境做全面感知,形成高精度數字地圖,再根據高精度地圖進行軌跡規劃與車輛自主決策及控制.其傳感系統高昂的成本限制了商業化應用,同時傳感器可靠性與車輛高速性能也有待驗證.類似的,我國軍事交通學院等單位研制的自動駕駛車輛也屬于軍用型方案.其優勢是不依賴結構化道路,對環境進行全面感知,可在全地形條件下"找路".

對于普通民用車輛而言,其行駛環境是相對穩定的結構化道路,道路具有車道線、路沿、路標等明顯特征,利用這些特征可以降低對于環境感知系統的要求.這也是諸如奧迪、奔馳、沃爾沃等汽車企業在開發自動駕駛車輛中的基本出發點.采用較低成本傳感器,充分借助V2V/V2I協同技術,進行有效的信息融合,實現可大規模商業化的自動駕駛,這是不同于谷歌的自動駕駛技術路線.同時,由于汽車企業本身對于車輛結構、控制系統等的掌控,其自動駕駛汽車的傳感器集成度、可靠性、高速性能等往往優于IT企業開發的自動駕駛汽車.

2015年7月,DARPA在最新發布的無人駕駛技術標準中,已經提出了要將原谷歌安裝的頂置激光雷達進行小型化,通過多個低成本的分布式激光雷達代替原技術方案,實現對車輛周邊環境的感知.在福特等公司最新展示的自動駕駛車輛中,就已采用了多個小型低成本的激光雷達的技術方案.二、基本結構1、初級階段網聯汽車的基本功能一般來說,以2010年國際Telematics產業聯盟〔ITIF正式成立為標志,定為網聯汽車信息化時代的發軔之年,也就是說,網聯汽車的初級階段是以Telematics技術為代表.所謂Telematics是遠程通信技術〔Telecommunications與信息科學技術〔Informatics的合成詞,意指通過內置在汽車、航空器、船舶、火車等運輸工具上的計算機網絡技術,借助無線通信技術、GPS衛星導航技術,實現文字、圖像、語音信息交換的綜合信息服務系統.那么,為了避免造成駕駛者分神,信息輸入方式主要采用語音輸入或觸摸屏〔觸控面板；信息輸出方式則為中尺寸面板〔LCD或OLED、語音輸出或投射在汽車前擋風玻璃的抬頭顯示〔Head-UpDisplay,HUD；語音命令和免提控制,如"導航到最近的加油站",更復雜的選項可能像是蘋果Siri的風格Telematics特點在于大部分的應用系統位于網絡上〔如通訊網絡、衛星與廣播等而非汽車內.駕駛者可運用無線傳輸的方式,連結網絡傳輸與接收信息與服務,以及下載應用系統或更新軟件等,所耗的成本較低,主要功能仍以行車安全與車輛保全為主.就目前而言,網聯汽車可通過互聯網、3G/4G等網絡進行接入,可提供交通信息共享,如道路擁堵情況、車流量等,還有碰撞安全等一系列的安全呼叫與警報,可通過相應的應用程序告知出發時間、或提醒到達時間,如BMW的互聯駕駛.〔1衛星定位導航與車況自檢測通過GPS衛星定位技術確定失竊車輛的位置和行車路線,以便搜尋與追蹤,追繳車輛并緝拿盜車賊.另外,還可以車輛性能與車況的自動監測、傳輸,進行多地、遠程"專家會診",指導車輛維修等.〔2交通信息預報與娛樂系統通過GPS全球衛星定位系統,結合行車路線,作電子地圖與語音導航相結合的路況報導,如交通擁堵,復雜路況以及交通安全和碰撞警告；路線指引,并能提前預報前方路口的車速限制及交通違法攝像頭的安裝情況,以確保安全行車.后座系統主要以多媒體娛樂為主,包括互動式游戲、高保真音響視聽系統、隨選視頻資訊、數字廣播與數字電視等.如智能手機或互聯網功能的平板電腦互聯網廣播.有跡象表明,根據你的心情播放音樂的應用程序.智能手機/的iOS/Android和專有應用程序或應用程序.〔3道路救援與車輛應急預警系統行車過程中,如果發生車禍或車輛出現故障,駕駛員可通過Telematics系統的緊急呼叫按鍵,自動聯系緊急服務機構〔119、120等急救機構或汽車服務站,以獲得道路救援.當行駛中的車輛遇到緊急情況是,可以借助Telematics系統向外界〔其他車輛或道路交通管理部門發出應急申請,亦可接收來自道路交通管理部門發布的緊急情況警告及應急響應預案,確保行車安全和道路暢通.小結：從上面的功能來看,現階段網聯汽車的核心Telematics技術是基于GPS全球定位系統技術、GIS地理信息系統〔GeographicInformationSystem技術、ITS智能交通系統〔IntelligentTransportSystem技術和無線通信技術.具體著力于車輛的動力系統、安全系統以及信息娛樂系統等三方面.2、感知設備第一,車內的感知.車內要安裝幾百個傳感器感知汽車各種部件各種狀態和數據信息.第二,車外的感知.未來的汽車會安裝幾十個智能化設備,包括攝象頭和雷達設備,以便感知周邊的路況和其他車輛的情況,這樣汽車更加安全,不至于發生碰撞.整個汽車電子發展的終極目標是汽車安全,汽車安全是重中之重.汽車安全市場也是最大的市場.第三,人車互聯.現在正在發展車聯網,對人車互聯已經進行了很多的嘗試,眾多的主機廠都在進行車聯網的評測,車聯網相關的運營平臺、技術和軟件都在不斷推出和升級當中.第四,車身物聯V2V.國內已經有行業組織推動這方面技術的發展,當然,國外發展會比較發達,美國就有一個小鎮已經開展了各種各樣的車身物聯和車物聯技術.第五,人路互聯.我們需要了解周邊的路況,了解道路的緊急狀態,發生了車禍應怎么繞行,這都會通過人路互聯的系統告知車主.整個汽車電子產業會發展越來越大,加入的企業會越來越多.三、現狀和發展趨勢1、智能網聯汽車是世界汽車產業發展的必然趨勢隨著汽車電子、網絡、信息技術的快速發展,智能網聯汽車已成為汽車技術發展的大勢,智能網聯汽車技術將引領未來汽車新一輪發展.近年來,眾多互聯網巨頭和高科技企業也開始瞄準汽車市場,如谷歌公司的無人駕駛汽車、蘋果公司的iOS7汽車版、沃爾沃汽車公司的"公路列車"等技術和產品.新興的高速網絡通信〔CAN、GPRS/3G/4G、DSRC等、先進的環境感知〔圖像、雷達、GPS、北斗等、大數據計算、智能控制等技術成為汽車行業普遍關注的重點.據美國汽車咨詢公司IHS預計,到2035年全球智能駕駛汽車銷量將超過1000萬輛；麥肯錫在2013年發布的"展望2025,決定未來經濟的12大顛覆技術"中預測,智能汽車在2025年將創造1.9萬億美元的產值,排在下一代基因組學、3D打印等之前,處于第六位.2、國外智能網聯汽車進展及趨勢歐、美、日等發達國家經過近10年的國家項目支持,已基本完成了V2X通信及控制的大規模道路測試評價,并從國家標準法規方面提出了ADAS系統強制裝配時間表,現已進入產業化及市場部署階段.根據歐盟、美國、日本等有關標準法規規定,AEB〔自動緊急剎車、LDW〔車道偏離預警、APA<泊車輔助>等駕駛輔助系統將于2013年-2017年分階段在所有商用車上強制裝配.因此,福特、通用、豐田、馬自達、寶馬、奧迪等汽車公司從2010年開始已標準裝配ADAS系統,2011年、2012年全球汽車ADAS系統市場增速達到了57%、63%.可以預計2015年~2016年期間世界各國汽車廠家將會將ADAS系統作為標準裝配快速地大規模投入市場.3、國內智能網聯汽車進展及趨勢相比國外,我國一汽、上汽、長安、奇瑞等國內整車廠家雖然也在進行汽車ADAS技術研發及產業化應用,如將FCW〔前撞報警、LDW、倒車及全景系統等作為選配裝備在車上.但整體來講我國智能汽車自主研發與國外發達國家相比實際上處于很滯后的狀態,ADAS、V2X等多處于技術研究及樣機研發階段,未進行過大規模的測試評價以及系統的標準法規認證,離產業化階段還有相當大的差距.因此,隨著國內智能網聯汽車市場的迅速打開,我國將面臨著被國外先進技術及產品全面占領市場的巨大危機及風險.另一方面,我國在全球互聯網、信息