論述智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展

王青青

摘 要：智能網(wǎng)聯(lián)汽車越來越受人們的關(guān)注，文章介紹了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的背景以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和對智能汽車的智能化等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，以及智能汽車的技術(shù)體系架構(gòu)的組成，介紹了環(huán)境感知系統(tǒng)，智能汽車的檢測方法及智能汽車在交通安全方面的應(yīng)用，簡介闖紅燈提醒、盲區(qū)來車提醒、避撞提醒和緊急制動提醒等。最后就目前的發(fā)展?fàn)顩r，提出智能汽車發(fā)展過程中存在的安全問題。

關(guān)鍵字：智能網(wǎng)聯(lián)汽車;交通安全;智能化等級

中圖分類號：TP212.6 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）06-37-03

Abstract： This article introduces the background of intelligent connected cars and the current status of research at home and abroad. it introduces the standards of ICV classification at home and abroad， and the technical system of smart cars The composition of the architecture introduces the environment perception system， in addition to the smart car test methods and the application of smart cars in traffic safety， it can achieve red light warning， blind zone arrival warning， collision avoidance warning and emergency braking warning. Finally， based on the current development status， the safety issues in the development of smart cars are raised.

Keywords： Intelligent connected car; Traffic safety; Intelligent level

CLC NO.： TP212.6 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）06-37-03

1 引言

1.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車

智能網(wǎng)聯(lián)汽車ICV，是車聯(lián)網(wǎng)與智能車的有機(jī)結(jié)合，搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器并融合了現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而達(dá)到車與人、車、路、后臺等在行駛過程中的信息交換共享的目的，實(shí)現(xiàn)汽車行駛安全、舒適、節(jié)能，并最終可代替駕駛員操作的新一代汽車[1]。

由于中國汽車用戶居多，因此智能網(wǎng)聯(lián)汽車最有潛力的市場在中國汽車用戶中。相比其他國家的發(fā)展，中國市場中用戶對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的接受度遙遙領(lǐng)先：其中75%的受訪者接受無人駕駛車;79%的受訪者表示愿意接受純電動汽車或者是混合動力汽車[5]。隨著全球工業(yè)智能化的發(fā)展，制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的結(jié)合產(chǎn)物-智能網(wǎng)聯(lián)汽車逐漸引領(lǐng)著汽車行業(yè)的發(fā)展方向。隨著國際上智能網(wǎng)的發(fā)展，我國制定了汽車工業(yè)智能化的發(fā)展方向以及具體的實(shí)施方案，計劃在2025年以后可以實(shí)現(xiàn)汽車的完全自動駕駛。目前，我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車的測試還處于起步階段，國家出具了相關(guān)測試要求文件，并初步開始智能網(wǎng)聯(lián)汽車的具體測試[3]。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是汽車配合智能的交通環(huán)境檢測功能，實(shí)現(xiàn)車與通信網(wǎng)絡(luò)的有效結(jié)合，主要是利用路側(cè)主機(jī)和車載上的主機(jī)，以及道路上的通訊設(shè)備與中心的服務(wù)器連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛在道路上的自動駕駛。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)汽車企業(yè)不斷制定并改善汽車的發(fā)展方向和戰(zhàn)略目標(biāo)，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與汽車企業(yè)聯(lián)合加入對智能系統(tǒng)的研發(fā)行列，對智能汽車技術(shù)的成熟度作出貢獻(xiàn)，例如谷歌與特斯拉相繼研發(fā)出具有自動駕駛功能的汽車，而國內(nèi)自主品牌的車企，例如一汽、長安汽車、上汽以及二汽都開始攻克技術(shù)難題，逐漸進(jìn)入到智能汽車的研發(fā)，積極制定企業(yè)的智能汽車發(fā)展戰(zhàn)略[1]。

2 智能汽車體系

自從智能網(wǎng)聯(lián)汽車概念提出之后，出現(xiàn)了各個方面的研究，包含智能汽車自動駕駛等級劃分、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)體系劃分、智能汽車的測試規(guī)則以及流程進(jìn)行研究，智能汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中面臨的問題等方面的研究。

2.1 智能汽車智能化等級劃分

目前，對智能汽車技術(shù)的發(fā)展階段標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一的劃分，常用的智能汽車自動駕駛狀態(tài)的劃分標(biāo)準(zhǔn)主要有美國汽車工程學(xué)會的5級劃分和美國高速公路安全管理局的4級分類方式。

5級劃分方式指L1-L5級：輔助駕駛、部分自動駕駛、條件自動駕駛、高度自動駕駛以及完全自動駕駛。L1系統(tǒng)僅僅有車道保持的操作，輔助駕駛員進(jìn)行駕駛;L2系統(tǒng)可以對汽車進(jìn)行方向控制，能夠換道、環(huán)島、跟車操作;L3系統(tǒng)可在特定的駕駛工況下自動駕駛，駕駛員僅需要部分干預(yù)措施;L4系統(tǒng)能夠完成設(shè)計工況下自動駕駛，駕駛員不需要輔助駕駛;L5系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)完全的自動駕駛，替代駕駛員的操作。

4級分類方式指DA、PA、HA、FA四級：特定功能、復(fù)合功能、限制條件以及全工況的自動駕駛。DA駕駛系統(tǒng)可以控制制動系統(tǒng)輔助駕駛員操作制動;PA駕駛系統(tǒng)具備不同的控制功能，駕駛員僅僅需要監(jiān)視系統(tǒng)并在緊急情況下接管控制系統(tǒng);HA駕駛系統(tǒng)可以自動檢測交通環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特定交通環(huán)境可以自動駕駛，駕駛員不需要時刻監(jiān)視系統(tǒng);FA駕駛系統(tǒng)可以完全控制車輛的行駛，實(shí)現(xiàn)駕駛員所有的駕駛目的，不需要駕駛員對其進(jìn)行任何操作。

兩種分級方式均是以第3階段作為分界線，兩者的前三個等級都是中低級自動化駕駛水平，中低級自動化駕駛水平中的駕駛操作結(jié)合著駕駛員和駕駛系統(tǒng)兩種方式，主要依靠駕駛員對汽車進(jìn)行駕駛操作，在最后的級別當(dāng)中，汽車則完全依靠駕駛系統(tǒng)進(jìn)行駕駛環(huán)境和駕駛操作，駕駛員的作用小或者不需要駕駛員進(jìn)行駕駛操作。在我國遵循DA、PA、HA、FA共計四個級別的智能汽車分級。

2.2 智能汽車技術(shù)體系架構(gòu)

智能汽車的控制系統(tǒng)是根據(jù)對交通環(huán)境的感知、評估繼而對其進(jìn)行決策的系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的功能開發(fā)主要是對汽車發(fā)動機(jī)、變速箱以及制動系統(tǒng)集成控制，從而達(dá)到汽車自動跟隨、制動、保持安全車距的目的。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)主要包括環(huán)境感知技術(shù)、智能決策技術(shù)和控制執(zhí)行技術(shù)。

環(huán)境感知系統(tǒng)包括傳感器系統(tǒng)和V2X通信系統(tǒng)，獲得實(shí)時路況、道路、行人等一系列交通信息，進(jìn)而提高駕駛安全性、提高交通效率。其中傳感器系統(tǒng)包括超聲波、激光、毫米波雷達(dá)等環(huán)境感知的傳感器，結(jié)合GPS的高精度地圖以及實(shí)時顯示車輛狀態(tài)的傳感器三種類型[2]。應(yīng)用攝像頭或激光雷達(dá)實(shí)時獲取交通環(huán)境信息，并將采集到的信息提供給決策系統(tǒng)，進(jìn)而對汽車進(jìn)行控制[3]。對于范圍較大的交通道路的信息，車輛通過V2X通信系統(tǒng)與車，與基站之間相互聯(lián)系，從而得到更廣范圍下的交通信息。

控制執(zhí)行技術(shù)由協(xié)同式隊列化和自適應(yīng)式巡航系統(tǒng)組成。協(xié)同式對隊列化指目標(biāo)車輛根據(jù)在同一車道內(nèi)的，與目標(biāo)車輛相鄰的車輛的運(yùn)動狀態(tài)自動更新車輛的運(yùn)動狀態(tài)，使目標(biāo)車輛與鄰近車輛保持一致。自適應(yīng)式巡航系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)車輛前方車輛的交通信息自動修整自車的運(yùn)動狀態(tài)，可以自動進(jìn)行跟車，達(dá)到低油耗的功能，同時提升目標(biāo)車輛自身的駕駛適宜性和駕駛安全性[4]。

2.3 智能汽車的檢測及應(yīng)用

2.3.1 智能汽車檢測流程

智能汽車的研發(fā)流程包括初始概念研究、駕駛系統(tǒng)研發(fā)實(shí)現(xiàn)到對開發(fā)系統(tǒng)的測試。此流程包括了對系統(tǒng)進(jìn)行仿真試驗，駕駛模擬器模擬試驗，開發(fā)系統(tǒng)功能，標(biāo)準(zhǔn)化場地檢測功能，專家組對汽車進(jìn)行功能評價以及實(shí)車道路測試六大部分。

對智能汽車的測試中安全性的測試尤為重要，安全性測試包括四個方面：

（1）識別智能汽車的駕駛信息;

（2）保障駕駛車輛的通信信息的安全能力測試;

（3）保障駕駛車輛的支付信息的保密性能力測試;

（4）汽車駕駛系統(tǒng)防范病毒以及自動回復(fù)的功能。

2.3.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車在交通安全的應(yīng)用

智能網(wǎng)聯(lián)汽車在復(fù)雜的交通環(huán)境里與其他車輛，行人以及路側(cè)設(shè)備之間需要實(shí)時的信息互換，因此能夠?qū)崿F(xiàn)道路中的動態(tài)信息和對車輛智能控制的功能應(yīng)用，汽車在交通過程中的交通安全應(yīng)用是應(yīng)用之一?？梢詫?shí)現(xiàn)車輛行駛過程的緊急制動提醒和避撞提醒，在交叉路口行駛時闖紅燈提醒和盲區(qū)車輛提醒[4]。

交叉路口闖紅燈提醒：在車輛行駛在道路上時，車輛可以與路側(cè)主機(jī)以及信號機(jī)信息實(shí)現(xiàn)共享，當(dāng)車輛行駛至路口時，車輛獲取到交通紅綠燈的指示時間，根據(jù)車輛的車速以及距離信息，控制系統(tǒng)計算車輛所需時間，進(jìn)而對車輛是否有闖紅燈進(jìn)行提醒。

前車緊急制動提醒：車輛行駛在道路上，目標(biāo)車輛根據(jù)附近車輛的實(shí)行狀態(tài)，實(shí)時檢測前車的行駛緊急制動狀態(tài)，在前車制動初始時，車輛系統(tǒng)給予駕駛員一個提示，再綜合目標(biāo)車輛與前車的狀態(tài)以及行駛速度，計算并分析是否與前車有碰撞危險，進(jìn)而對駕駛員進(jìn)行危險提醒。

碰撞提醒：在汽車控制系統(tǒng)的碰撞提醒應(yīng)用中，將汽車的視為一個圓形整體，當(dāng)汽車檢測到目標(biāo)車輛與附近車輛之間的距離小于兩車圓形整體的半徑和時，對駕駛員發(fā)出碰撞提醒。

盲區(qū)來車提醒：在車輛行駛在道路上時，車輛可以與路側(cè)主機(jī)以及信號機(jī)信息實(shí)現(xiàn)共享，可以檢測到在目標(biāo)車輛附近且處于駕駛員行駛視線之外的區(qū)域是否有行駛車輛，進(jìn)而對駕駛員進(jìn)行盲區(qū)車輛提醒。

2.4 智能汽車產(chǎn)業(yè)潛在問題

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的興起為汽車行業(yè)帶來了新的生機(jī)，但同時也面臨著許多潛在的問題：

（1）作為新興的行業(yè)，關(guān)于智能汽車的研究還尚在初期階段，還未取得到智能汽車的核心技術(shù)，且智能汽車存在一些安全事故隱患。

（2）智能汽車發(fā)展迅速，但是針對智能汽車技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)政策還未能及時完善。

（3）與智能汽車配套的路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施不齊全，不能形成完整的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

（4）針對智能汽車的發(fā)展策略，各大企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)不能夠與市場緊密相關(guān)，從而使智能汽車實(shí)際發(fā)展方向受到限制。

除此之外，隨著智能駕駛技術(shù)的逐漸成熟，智能無人駕駛汽車也逐漸進(jìn)入人們的生活，對于無人駕駛汽車的行駛安全性有一些爭論，Uber的無人駕駛撞人事故，讓我們再次審視無人駕駛的安全性。

隨著智聯(lián)汽車的快速發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)被廣泛應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)當(dāng)中，在眾多益處下存在著威脅。汽車系統(tǒng)的安全事件的發(fā)生，使其安全因素備受關(guān)注。在未來的發(fā)展中需要在智能車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域構(gòu)建以人作為核心的防御系統(tǒng)，建立一套兼?zhèn)浞烙?、分析以及相?yīng)的安全體系至關(guān)重要，應(yīng)對智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)攻擊。

3 結(jié)語

本文主要介紹了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的概念以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，簡單介紹了國內(nèi)外對智能汽車的智能化等級劃分，以及其技術(shù)體系，并論述了智能汽車的檢測流程和汽車在交通安全方面的應(yīng)用，最后簡單敘述智能汽車發(fā)展過程中可能遇到的潛在問題。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展迅速，需要兼?zhèn)涫袌龅男枰獙ζ浒l(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行實(shí)時調(diào)整。

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