基于5G技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析

周鵬 楊靜

摘 要：分析了5G技術(shù)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)在發(fā)展戰(zhàn)略、研究意義和趨勢(shì)方面的問(wèn)題;提出了把5G技術(shù)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)有機(jī)融合，可有利于ICV的規(guī)?；⒍ㄖ苹夹g(shù)架構(gòu)的完善，以期實(shí)現(xiàn)ICV車(chē)輛間的信息實(shí)時(shí)換接、均布負(fù)載和信息的抗干擾與安全的構(gòu)想。進(jìn)行總結(jié)展望。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù) 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē) 融合驅(qū)動(dòng) 發(fā)展現(xiàn)狀 趨勢(shì)發(fā)展

Abstract：In this paper， some questions were analyzed， which included the development strategy， research significance and trend of 5G technology and intelligent networked vehicles. The organic integration of 5G technology and ICV was put forward. This idea could customize and perfect the ICV large-scale and technical architecture to realize the real-time information exchange， uniform load distribution and information anti-interference and security among ICV vehicles， putting forward future prospect.

Key words：5th-Generation technology， intelligent and connected vehicles， integrated drive， current status， development trend

1 前言

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)[1][2][3]（Intelligent and connected vehicles，ICV），突破單一車(chē)輛所能達(dá)到的性能提升極限，有機(jī)地將智能化汽車(chē)置于車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，通過(guò)車(chē)輛搭載的先進(jìn)的行車(chē)載傳感器、執(zhí)行器、控制器等設(shè)備與道路、信號(hào)燈等基礎(chǔ)設(shè)施并融合于現(xiàn)代通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，完成車(chē)與人、車(chē)—車(chē)、車(chē)—環(huán)境和支持平臺(tái)信息共享，從而高效提升車(chē)輛安全性、舒適性、環(huán)保性、高性能運(yùn)行，并發(fā)展為完全代替人駕駛的新一代汽車(chē)。

作為第5代移動(dòng)電話行動(dòng)通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的5G （5th Generation Mobile Communication Technology）技術(shù)，具備超快傳輸速度（為4G的10倍以上）、增強(qiáng)帶寬容量、超低網(wǎng)絡(luò)延遲（小于1ms）等優(yōu)勢(shì)。5G技術(shù)網(wǎng)絡(luò)在大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的道路上特別是車(chē)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展上會(huì)更為迅速，將對(duì)智能交通、智能駕駛和智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)生革命性的顛覆[4][5]。

不久將來(lái)發(fā)展應(yīng)用5G技術(shù)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)，對(duì)緩解當(dāng)下交通擁堵、駕駛安全、綠色環(huán)保等涉及人、車(chē)輛、環(huán)境的諸多問(wèn)題，提供了一個(gè)更加快速、有效的解決方案。

2 5G現(xiàn)狀與概念

2.1 概念

5G：作為4G技術(shù)的延伸，5G技術(shù)從概念到如今處于研究與推廣應(yīng)用并行期，峰值傳輸速度可達(dá)10-20Gbit/s，可滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)所需的大量數(shù)據(jù)傳輸。目前，我國(guó)已經(jīng)建成全球最大規(guī)模的5G技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，累計(jì)有81.9萬(wàn)個(gè)基站，占全球70%占比，終端用戶連接數(shù)高達(dá)2.8億。

2.2 路徑發(fā)展

2010年，HTC在美國(guó)的無(wú)線通信展上推出第一款4G手機(jī);2013年，日本電報(bào)電話公司（Nippon Telegraph and Telephone）領(lǐng)導(dǎo)著5G研究。韓國(guó)三星公司宣布了這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。包括華為在內(nèi)的中國(guó)企業(yè)開(kāi)始研究5G。

2020年，5G服務(wù)陸續(xù)在大城市中推出，全球5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施收入將達(dá)到42億美元。至今5G智能手機(jī)出貨量約為5.4億部。

中國(guó)作為5G技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先的國(guó)家，擁有全球最大的5G用戶群。在2009年已經(jīng)開(kāi)始研究當(dāng)時(shí)的下一代通信技術(shù)，即5G技術(shù)。

2.3 部分商用國(guó)家及區(qū)域

美國(guó)，于2019年4月3日開(kāi)始，首個(gè)運(yùn)營(yíng)商為Verizon。

歐洲（如英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)等），也已于2019年4月份開(kāi)始，運(yùn)營(yíng)首個(gè)5G商用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

日本，新加坡已于2020年開(kāi)始將5G技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用。

3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)（ICV）

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)能夠在推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改造主機(jī)廠的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式、道路的交通運(yùn)輸?shù)确矫?，新時(shí)代實(shí)現(xiàn)的智能制造領(lǐng)域大有可為。

得益于中國(guó)5G技術(shù)的市場(chǎng)發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在最近的移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施報(bào)告《Mobile Infrastructure Market Tracker》中，2021年第一季度華為仍是市場(chǎng)收入第一，占比31%。隨后排名為諾基亞、愛(ài)立信和中興。

3.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)現(xiàn)實(shí)意義

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)ICV—可以對(duì)（車(chē)—車(chē)）間短距預(yù)警，從而避免車(chē)流密集狀態(tài)下的交通安全危險(xiǎn)，提升高密度交通流的通行效率。能根據(jù)交通參與人的目的路徑，預(yù)判制定行車(chē)路線，最大限度選擇相對(duì)優(yōu)化的行駛軌跡，從而節(jié)約路上時(shí)間成本。

3.2 趨勢(shì)發(fā)展

西方世界的美國(guó)最早開(kāi)展了智能汽車(chē)、網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的國(guó)家，首先制定了三階段發(fā)展：純自動(dòng)駕駛車(chē)（路況單一）、網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛（多車(chē)交融的運(yùn)行環(huán)境）、以及將二者融合關(guān)聯(lián)的智能化網(wǎng)聯(lián)式自動(dòng)駕駛汽車(chē)，見(jiàn)下圖1。

車(chē)輛在行駛時(shí)，網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)將接收各種信息信號(hào)（由GPS、多功能傳感器等發(fā)出），對(duì)車(chē)輛狀態(tài)和運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行評(píng)估預(yù)判，通過(guò)共享信息技術(shù)，所運(yùn)行環(huán)境車(chē)輛的狀態(tài)進(jìn)入中央“云分析處理單元平臺(tái)”。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)（ICV）將兩者技術(shù)優(yōu)勢(shì)融合，車(chē)輛成為真正的智能化、網(wǎng)聯(lián)化自動(dòng)駕駛車(chē)。

我國(guó)汽車(chē)智能網(wǎng)聯(lián)化的研究相對(duì)較晚，主要在長(zhǎng)安、國(guó)防科大及清華等高校院所?？萍疾抗嫉摹爸袊?guó)制造2025”重大技術(shù)攻關(guān)路線中，規(guī)劃了車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能汽車(chē)駕駛、智能交通系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)系，如圖2。

在該規(guī)劃框架中，智能車(chē)輛的先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)模塊屬于智能交通系統(tǒng)的大模塊中，與車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域有重疊和交叉。

3.3 車(chē)載平臺(tái)和基礎(chǔ)設(shè)施

集成化和一體化的計(jì)算機(jī)技術(shù)，智能化信息傳感技術(shù)和通信技術(shù)的高速發(fā)展，隨著政府交管平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施的完善下，我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)定制化和規(guī)?；陌l(fā)展會(huì)更加迅速，當(dāng)下的車(chē)載平臺(tái)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)層面的進(jìn)程如下圖3所示。

4 5G與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)

常見(jiàn)的5G手機(jī)和電腦，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR、虛擬現(xiàn)實(shí)VR、智能汽車(chē)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等眾多產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始展示和商用，虛擬與實(shí)體并行，涉及智能工廠、智能制造技術(shù)、智慧交通、智慧城市、智能駕駛和智能生活等方方面面。未來(lái)，在相關(guān)產(chǎn)業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)搭建及應(yīng)用融合下取得積極成就?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在下一代通信標(biāo)準(zhǔn)來(lái)臨之前，5G技術(shù)顯然起到了促進(jìn)節(jié)能高效，萬(wàn)物互通，對(duì)保證世紀(jì)中葉達(dá)到碳中和的國(guó)家戰(zhàn)略有重要的幫助。

5G技術(shù)的高頻次速率的信息傳遞，能夠保證車(chē)輛間的信息能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的無(wú)縫換接，在。有5G技術(shù)作為基礎(chǔ)保障，其高容量的信息融合，可以使得車(chē)輛間的信息負(fù)載驅(qū)動(dòng)順暢，無(wú)須擔(dān)心信號(hào)重負(fù)和車(chē)流的密度問(wèn)題，使得路面車(chē)輛流負(fù)載均布。

雖然在5G的高利用效率和速度傳遞方面非常有利于智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的發(fā)展，但同時(shí)也有多信息要素的干擾發(fā)生，NAM[4]等科研人員為此設(shè)計(jì)的接收機(jī)科技，在對(duì)抗信息干擾方面取得了良好的效果。由此，5G與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的融合，無(wú)論從資源配置上、空閑頻帶的利用與分配上都相應(yīng)提高了效率，解決了干擾的情況。

5 總結(jié)

在5G技術(shù)發(fā)展的背景下，本文結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)在交通參與中的發(fā)展，將兩者進(jìn)行有機(jī)融合的全智能交通系統(tǒng)的趨勢(shì)、背景意義等問(wèn)題進(jìn)行了探討分析。有利于ICV的規(guī)模化、定制化技術(shù)架構(gòu)的完善，以期實(shí)現(xiàn)ICV車(chē)輛間的信息的有機(jī)融合。

展望未來(lái)，以期為新時(shí)代我國(guó)智能交通系統(tǒng)環(huán)境，作有意義的指導(dǎo)建議。

基金項(xiàng)目：昆明冶金高等?？茖W(xué)?？蒲许?xiàng)目：重型串聯(lián)式液壓混合動(dòng)力汽車(chē)控制策略研究（2019XJZK07）。

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作者簡(jiǎn)介

周鵬：（1986—），男，山東鄒平人，講師，工學(xué)碩士，主要從事新能源汽車(chē)與智能交通系統(tǒng)及控制研究。