文档文库

手机版

投诉建议

首页 > 智能网联汽车

智能网联汽车

发布时间：2016-07-13 11:31:59 来源：文档文库

小中大

字号：

手机查看

智能网联汽车

一、定义

中国汽车工业协会对智能网联汽车定义为，搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与X（人、车、路、后台等）智能信息交换共享，具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，可实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车。这就是我们联合国内专家得出的定义，这里我们称之为ICV。

对于智能网联汽车的分级，欧洲、美国也各有各的分法，中国汽车工业协会提出五级，一级叫驾驶资源辅助阶段DA，第二级是部分自动化阶段PA，第三级是有条件自动化阶段CA，第四阶段是高度自动化阶段HA，最后阶段就是完全的自动化叫FA，这个和英文缩写也是对应的。

研究表明，先进驾驶辅助（ADAS）、车-车/车-路协同（V2X）、高度自动驾驶等车辆智能化、网联化技术，可减少汽车交通安全事故50%～80%，提升交通通行效率10%-30%，同时极大的提高驾驶舒适性。

“车联网”与“网联车”等概念辨析

随着汽车智能化、网联化发展大潮的到来，“车联网”、“智能网联汽车”等概念被反复提及。“车联网”与“智能网联汽车”的准确定义是什么？他们与“智能汽车”、“智能交通”的相关关系又是如何？在本文的开篇，有必要对上述概念进行一些梳理。

车联网（Internet of Vehicles）概念引申自物联网（Internet of Things），实际上是一个国人自创的名词，与其意义对应的英文词汇包括Connected Vehicles、Vehicle Networking等。国内曾经将“车联网”与“远程信息服务”（Telematics）等同，将车辆看作一个简单的信息收发节点，只看到了车联网在提供信息服务领域的作用，这是对车联网的片面理解。

实际上，现代汽车电子电器系统本身就构成了一个复杂的车内网络系统，同时在车与车、车与路侧设施、甚至车与行人及非机动车之间也可以通过专用短距离通信构成移动自组织车际网络。因此，车联网的完整定义应该是：是以车内网、车际网和车云网为基础，按照约定的体系架构及其通信协议和数据交互标准，在车－X（X：车、路、行人及移动互联网等）之间，进行通信和信息交换的信息物理系统。车联网能够实现的主要功能包括智能动态信息服务、车辆智能化控制和智能化交通管理等。

智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器和执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，使车辆具备复杂环境感知、智能化决策与控制功能，能综合实现安全、节能、环保及舒适行驶的新一代智能汽车。智能网联汽车是车联网与智能汽车的交集。此外，车联网还能够为驾乘人员提供丰富的车载信息服务，并服务于汽车智能制造、电商、后市场和保险等各个环节。

图1显示了车联网与智能汽车、智能交通的相互关系。

图1 车联网与智能汽车、智能交通的相互关系

智能网联汽车的体系架构与发展阶段

智能网联汽车本身具备自主的环境感知能力。此外，它也是智能交通系统（ITS）的核心组成部分，是车联网体系的一个结点，通过车载信息终端实现与人、车、路、互联网等之间的无线通讯和信息交换。

（一）智能网联汽车的体系架构

智能网联汽车集中运用了计算机、现代传感、信息融合、模式识别、通信网络及自动控制等技术，是一个集环境感知、规划决策和多等级驾驶辅助等于一体的高新技术综合体，拥有相互依存的技术链和产业链体系。

1、智能网联汽车的技术链

智能网联汽车的技术体系由传感、决策、控制、通信定位及数据平台等关键技术组成，主要包括：

（1）先进传感技术，包括利用机器视觉的图像识别技术，利用雷达（激光、毫米波、超声波）的周边障碍物检测技术，利用柔性电子/光子器件检测和监控驾驶员生理状况技术等。

（2）通信定位和地图技术（DSRC、3G/4G/5G、GPS/北斗），包括数台智能网联汽车之间信息共享与协同控制所必须的通信保障技术、移动自组织网络技术，以及高精度定位技术，高精地图及局部场景构建技术。

（3）智能决策技术，包括危险事态建模技术、危险预警与控制优先级划分、多目标协同技术、车辆轨迹规划、驾驶员多样性影响分析、人机交互系统等。

（4）车辆控制技术，包括基于驱动、制动系统的纵向运动控制，基于转向系统的横向运动控制，基于悬架系统的垂向运动控制，基于驱动/制动/转向/悬架的底盘一体化控制，以及利用通信及车载传感器的车队列协同和车路协同控制等。

（5）数据平台技术，包括非关系型数据库架构、数据高效存储和检索、大数据的关联分析和深度挖掘、云操作系统、信息安全保障机制等。

2、智能网联汽车的产业链

智能网联汽车产业链主要包括：

（1）先进传感器厂商，开发和供应先进的传感器系统，包括机器视觉系统、雷达系统（激光、毫米波、超声波）等。

（2）汽车电子供应商：能够提供智能驾驶技术研发和集成供应的企业，如自动紧急制动（AEB）、自适应巡航（ACC）等。

（3）整车企业，提出产品需求，提供智能汽车平台，开放车辆信息接口，进行集成测试。

（4）车联网相关供应商，包括通信设备制造厂商、通信服务商、平台运营商以及内容提供商等。

（二）智能网联汽车的三个发展阶段

智能网联汽车的发展的第一阶段是基于自车感知与控制的驾驶辅助系统（ADAS），这是智能网联汽车发展的基础阶段；第二阶段是应用信息通信（ICT）技术实现车－X之间的信息共享与控制协同，即网联化技术的应用；第三阶段是自动驾驶和无人驾驶的实现，这是智能汽车发展的最终目标。

目前在全球范围内，基于ADAS技术的产品已经开始大规模产业化，网联化技术的应用已经进入大规模测试和产业化前期准备阶段，而自动驾驶正处于样车开发与小规模测试阶段。

ADAS技术的发展与应用现状

ADAS技术是汽车智能化的基础性技术，也是目前已经得到大规模产业化发展的技术，主要可分为预警技术与控制技术两类。其中常见的预警类技术包括前向碰撞预警（FCW）、车道偏离预警（LDW）、盲区预警（BSD）、驾驶员疲劳预警（DWS）、全景环视（TopView）和胎压监测（TPMS）等。常见的控制类技术包括车道保持系统（LKS）、自动泊车辅助（APA）、自动紧急刹车（AEB）、自适应巡航（ACC）等。

美日欧等发达国家和地区已经开始将ADAS系统引入了其相应的新车评价体系。美国新车评价规程（U.S. NCAP）从2011年起引入LDW与FCW作为测试加分项，美国公路安全保险协会（IIHS）从2013年起将FCW系统作为评价指标之一，而欧洲新车评价规程（E－NCAP）也从2014年起引入了LDW/LKA与AEB系统的评价。2014年起，汽车驾驶辅助技术已经成为获取E－NCAP四星和五星的必要条件。同时，我国的C－NCAP也正在考虑将驾驶辅助系统纳入其评价体系之中。

在引入新车评价体系之外，各国也纷纷开始制定轻质法规推动ADAS系统安装。2015年11月开始，欧洲新生产的重型商用车将强制安装车道偏离警告系统（LDW）及车辆自动紧急制动系统（AEB）。2016年5月起，美国各车企将被强制要求对其生产的10%的车辆安装后视摄像头，这一比例在随后两年中将快速提升至40%与100%。此外，美日欧各国均有强制安装胎压监测（TPMS）系统的法规，我国也正在制定中。

从产业发展角度，目前ADAS核心技术与产品仍掌握在国外公司手中，尤其是在基础的车载传感器与执行器领域，博世、德尔福、TRW、法雷奥等企业垄断了大部分国内市场，一些台资企业也有一定市场份额。近年来，国内也涌现了一批ADAS领域的自主企业，在某些方面与国外品牌形成了一定竞争，但总体仍有较大差距。

ICT技术助推汽车智能化发展

信息通信技术（ICT）与智能汽车的结合是近年来智能汽车得到快速发展的重要原因。通过现代通信与网络技术，汽车、道路、行人等交通参与者都已经不再是“孤岛”，而是成为了智能交通系统中的信息节点。

在美国、欧洲、日本等汽车发达国家和地区，基于车联网V2I/V2V技术的协同式辅助驾驶技术正在进行实用性技术开发和大规模试验场测试（见图2）。其中最为典型的就是美国在密歇根安娜堡开展的示范测试，在美国交通部与密歇根大学等机构的支持下，Safety Pilot项目于2013年完成了3 000辆车的示范测试，2014年成立交通变革中心（MTC），开始进行9 000辆以上规模的示范测试。美国MTC建设的网联自动驾驶测试模拟城市（M－city）（见图3）。通过此示范测试，得到了车联网技术能够减少80%交通事故的结论，直接推动了美国政府宣布将强制安装车－车通信系统以提高行驶安全，预计相关强制标准将于2020年开始实施。同时，此示范项目的开展，确定了美国在车联网技术发展与标准制定领域的世界领导地位，对其智能汽车及相关产业发展起到了巨大推动作用。

图2美欧等国的车联网示范测试项目

图3 美国MTC建设的网联自动驾驶测试模拟城市（M－city）

除美国外，欧洲以及日本等国都开展了大量对车联网技术的研究与应用示范。欧盟eCoMove项目展示了车联网技术对于降低排放和提高通行效率的作用，综合节油效果可达到20%，simTD项目2014年起开展“荷兰－德国－奥地利”之间的跨国高速公路测试，验证基于车联网的智能安全系统。日本Smartway系统2007年开始使用，可提供导航、ETC、信息服务、驾驶辅助等多种功能，基于车路协同的驾驶安全支援系统（DSSS）2011年开始使用，可以提供盲区碰撞预警、信号灯预警、停止线预警等多种功能。

我国清华大学、同济大学和长安汽车等高校与企业合作，在国家“863项目”的支持下开展了车路协同技术应用研究，并进行了小规模示范测试，各汽车企业也在开展初步研究。2015年开始，在工信部支持下，上海汽车城、中国汽车工程学会、清华大学、同济大学和上海汽车等单位开始在上海建设智能网联汽车示范区，旨在推动智能化与网联化技术的成熟与应用。

相对而言，在该领域我国缺少类似美日欧的大型国家项目支撑，各企业间未能形成合力，发展相对较慢。美日欧等国在车联网技术发展的时间表、标准等方面已趋于统一，实质的战略同盟已经形成，我国已经有丧失未来话语权的趋势。

自动驾驶技术路线之争

“自动驾驶”（Automated Driving）是智能汽车发展的最终阶段。从信息获取渠道分，自动驾驶的实现方式包括“自主式”（Autonomous）和“网联式”（Connected）两种。根据应用对象不同，又可以划分为“军用型”方案和“民用型”方案两类。

谷歌的自动驾驶汽车始终是吸引眼球的焦点，主要得益于其高调的宣传以及谷歌公司本身的高科技形象。实际上，谷歌的自动驾驶汽车代表了军用自主式自动驾驶的技术路线，其技术源自美国国防部先进研究项目局（DARPA）。通过顶置激光雷达等复杂传感系统对周围环境做全面感知，形成高精度数字地图，再根据高精度地图进行轨迹规划与车辆自主决策及控制。其传感系统高昂的成本限制了商业化应用，同时传感器可靠性与车辆高速性能也有待验证。类似的，我国军事交通学院等单位研制的自动驾驶车辆也属于军用型方案。其优势是不依赖结构化道路，对环境进行全面感知，可在全地形条件下“找路”。

对于普通民用车辆而言，其行驶环境是相对稳定的结构化道路，道路具有车道线、路沿、路标等明显特征，利用这些特征可以降低对于环境感知系统的要求。这也是诸如奥迪、奔驰、沃尔沃等汽车企业在开发自动驾驶车辆中的基本出发点。采用较低成本传感器，充分借助V2V/V2I协同技术，进行有效的信息融合，实现可大规模商业化的自动驾驶，这是不同于谷歌的自动驾驶技术路线。同时，由于汽车企业本身对于车辆结构、控制系统等的掌控，其自动驾驶汽车的传感器集成度、可靠性、高速性能等往往优于IT企业开发的自动驾驶汽车。

2015年7月，DARPA在最新发布的无人驾驶技术标准中，已经提出了要将原谷歌安装的顶置激光雷达进行小型化，通过多个低成本的分布式激光雷达代替原技术方案，实现对车辆周边环境的感知。在福特等公司最新展示的自动驾驶车辆中，就已采用了多个小型低成本的激光雷达的技术方案。

二、基本结构

1、初级阶段网联汽车的基本功能

　　一般来说，以2010年国际Telematics产业联盟（ITIF）正式成立为标志，定为网联汽车信息化时代的发轫之年，也就是说，网联汽车的初级阶段是以Telematics技术为代表。

　　所谓Telematics是远程通信技术（Telecommunications）与信息科学技术（Informatics）的合成词，意指通过内置在汽车、航空器、船舶、火车等运输工具上的计算机网络技术，借助无线通信技术、GPS卫星导航技术，实现文字、图像、语音信息交换的综合信息服务系统。

　　那么，为了避免造成驾驶者分神，信息输入方式主要采用语音输入或触摸屏（触控面板）；信息输出方式则为中尺寸面板（LCD或OLED）、语音输出或投射在汽车前挡风玻璃的抬头显示（Head-Up Display，HUD；语音命令和免提控制，如“导航到最近的加油站”，更复杂的选项可能像是苹果Siri的风格

　　Telematics特点在于大部分的应用系统位于网络上（如通讯网络、卫星与广播等）而非汽车内。驾驶者可运用无线传输的方式，连结网络传输与接收信息与服务，以及下载应用系统或更新软件等，所耗的成本较低，主要功能仍以行车安全与车辆保全为主。

　　就目前而言，网联汽车可通过互联网、3G/4G等网络进行接入，可提供交通信息共享，如道路拥堵情况、车流量等，还有碰撞安全等一系列的安全呼叫与警报，可通过相应的应用程序告知出发时间、或提醒到达时间，如BMW的互联驾驶。

　　（1）卫星定位导航与车况自检测

　　通过GPS卫星定位技术确定失窃车辆的位置和行车路线，以便搜寻与追踪，追缴车辆并缉拿盗车贼。另外，还可以车辆性能与车况的自动监测、传输，进行多地、远程“专家会诊”，指导车辆维修等。

　　（2）交通信息预报与娱乐系统

　　通过GPS全球卫星定位系统，结合行车路线，作电子地图与语音导航相结合的路况报导，如交通拥堵，复杂路况以及交通安全和碰撞警告；路线指引，并能提前预报前方路口的车速限制及交通违法摄像头的安装情况，以确保安全行车。

　　后座系统主要以多媒体娱乐为主，包括互动式游戏、高保真音响视听系统、随选视频资讯、数字广播与数字电视等。如智能手机或互联网功能的平板电脑互联网广播。有迹象表明，根据你的心情播放音乐的应用程序。智能手机/的iOS/Android和专有应用程序或应用程序。

　　（3）道路救援与车辆应急预警系统

　　行车过程中，如果发生车祸或车辆出现故障，驾驶员可通过Telematics系统的紧急呼叫按键，自动联系紧急服务机构（119、120等急救机构）或汽车服务站，以获得道路救援。

　　当行驶中的车辆遇到紧急情况是，可以借助Telematics系统向外界（其他车辆或道路交通管理部门）发出应急申请，亦可接收来自道路交通管理部门发布的紧急情况警告及应急响应预案，确保行车安全和道路畅通。

　　小结：

　　从上面的功能来看，现阶段网联汽车的核心Telematics技术是基于GPS全球定位系统技术、GIS地理信息系统（Geographic Information System）技术、ITS智能交通系统（Intelligent Transport System）技术和无线通信技术。具体着力于车辆的动力系统、安全系统以及信息娱乐系统等三方面。

2、感知设备

第一，车内的感知。车内要安装几百个传感器感知汽车各种部件各种状态和数据信息。

第二，车外的感知。未来的汽车会安装几十个智能化设备，包括摄象头和雷达设备，以便感知周边的路况和其他车辆的情况，这样汽车更加安全，不至于发生碰撞。整个汽车电子发展的终极目标是汽车安全，汽车安全是重中之重。汽车安全市场也是最大的市场。

　　第三，人车互联。现在正在发展车联网，对人车互联已经进行了很多的尝试，众多的主机厂都在进行车联网的评测，车联网相关的运营平台、技术和软件都在不断推出和升级当中。

　　第四，车身物联V2V。国内已经有行业组织推动这方面技术的发展，当然，国外发展会比较发达，美国就有一个小镇已经开展了各种各样的车身物联和车物联技术。

　　第五，人路互联。我们需要了解周边的路况，了解道路的紧急状态，发生了车祸应怎么绕行，这都会通过人路互联的系统告知车主。整个汽车电子产业会发展越来越大，加入的企业会越来越多。

三、现状和发展趋势

1、智能网联汽车是世界汽车产业发展的必然趋势

随着汽车电子、网络、信息技术的快速发展，智能网联汽车已成为汽车技术发展的大势，智能网联汽车技术将引领未来汽车新一轮发展。近年来，众多互联网巨头和高科技企业也开始瞄准汽车市场，如谷歌公司的无人驾驶汽车、苹果公司的iOS7汽车版、沃尔沃汽车公司的“公路列车”等技术和产品。

新兴的高速网络通信（CAN、GPRS/3G/4G、DSRC等）、先进的环境感知（图像、雷达、GPS、北斗等）、大数据计算、智能控制等技术成为汽车行业普遍关注的重点。

据美国汽车咨询公司IHS预计，到2035年全球智能驾驶汽车销量将超过1000万辆；麦肯锡在2013年发布的“展望2025，决定未来经济的12大颠覆技术”中预测，智能汽车在2025年将创造1.9万亿美元的产值，排在下一代基因组学、3D打印等之前，处于第六位。

2、国外智能网联汽车进展及趋势

欧、美、日等发达国家经过近10年的国家项目支持，已基本完成了V2X通信及控制的大规模道路测试评价，并从国家标准法规方面提出了ADAS系统强制装配时间表，现已进入产业化及市场部署阶段。

根据欧盟、美国、日本等有关标准法规规定，AEB（自动紧急刹车）、LDW（车道偏离预警）、APA(泊车辅助)等驾驶辅助系统将于2013年-2017年分阶段在所有商用车上强制装配。

因此，福特、通用、丰田、马自达、宝马、奥迪等汽车公司从2010年开始已标准装配ADAS系统，2011年、2012年全球汽车ADAS系统市场增速达到了57%、63%。可以预计2015年~2016年期间世界各国汽车厂家将会将ADAS系统作为标准装配快速地大规模投入市场。

3、国内智能网联汽车进展及趋势

相比国外，我国一汽、上汽、长安、奇瑞等国内整车厂家虽然也在进行汽车ADAS技术研发及产业化应用，如将FCW（前撞报警）、LDW、倒车及全景系统等作为选配装备在车上。

但整体来讲我国智能汽车自主研发与国外发达国家相比实际上处于很滞后的状态，ADAS、V2X等多处于技术研究及样机研发阶段，未进行过大规模的测试评价以及系统的标准法规认证，离产业化阶段还有相当大的差距。因此，随着国内智能网联汽车市场的迅速打开，我国将面临着被国外先进技术及产品全面占领市场的巨大危机及风险。

另一方面，我国在全球互联网、信息技术领域占有一席之地，未来的汽车技术、交通技术将更加注重人、车、路以及社会环境的连接以及一体化管理与控制，抓住如今智能网联汽车在全球快速发展的浪潮，有助于我国汽车工业实现新的转型升级，甚至弯道超车。

因此，应加快制定智能网联汽车国家战略，从顶层设计、政策环境、行业资源统筹等角度，快速形成智能网联汽车研究、开发、应用的产业环境，抢占汽车行业未来新兴市场。

4、美日欧智能网联汽车发展总体情况对比

★从发展模式来看

欧、美、日智能网联汽车技术的发展主要由政府推动，尤其是与交通环境、网联化相关的领域，政府从更大的交通环境构建的角度，为智能网联汽车的发展和快速应用建立了良好的环境。如今，随着网联化、智能化更多的与车辆技术融合，国外真正形成了政府主导，汽车、通信、电子等多领域企业、高校、研究机构深度协作的局面。

★从技术演变来看

欧、美、日自上个世纪60年代开始，立足于智能交通大领域，分别从交通信息化、车辆智能化的角度进行了大量的研究，并已形成大量产业化成果；进入21世纪，尤其是2010年以后，随着通信技术、电子控制技术、人工智能技术的快速发展，车辆网联化、智能化逐渐从上个世纪的独立研究，逐渐走向融合型研究与应用，汽车更多的将通过连接，与环境融协同，从欧、美、日各国制定的战略情况来看，这将是未来20年交通领域最重要的技术变革。

★从行业技术水平来看

目前欧、美、日在智能网联汽车技术领域形成了三足鼎立的局面。美国重点在网联化，其通过政府强大的研发体系，已快速形成了基于V2X的网联化汽车产业化能力；欧洲具有世界领先的汽车电子零部件供应商和整车企业，其在自主式自动驾驶技术相对领先；日本在交通设施基础较好，自动驾驶方面技术水平也在稳步推进。

★从政策支持看

各国均出台国家战略规划，明确目标、时间表、技术路线，并形成一定共识