智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)（一）—基礎(chǔ)概述

◆文/江蘇 周曉飛

一、智能汽車

汽車的環(huán)境感知、智能決策、自動控制以及協(xié)同控制等功能一般稱為智能功能，具備智能功能的汽車稱為智能汽車。

智能汽車配備了多種傳感器，比如，攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等，實(shí)現(xiàn)對周圍環(huán)境的自主感知，通過一系列傳感器信息識別和決策操作，汽車按照預(yù)定控制算法的速度與預(yù)設(shè)定交通路線規(guī)劃的尋徑軌跡行駛。

二、網(wǎng)聯(lián)汽車

汽車的協(xié)同控制功能一般需要網(wǎng)聯(lián)功能支持。車輛利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)與外界信息交互的功能稱為網(wǎng)聯(lián)功能，具備網(wǎng)聯(lián)功能的汽車稱為網(wǎng)聯(lián)汽車。

網(wǎng)聯(lián)汽車采用新一代移動通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛位置信息、車速信息、外部信息等汽車信息之間的交互，并由控制器進(jìn)行計算，通過決策模塊計算后控制車輛按照預(yù)先設(shè)定的指令行駛，進(jìn)一步增強(qiáng)汽車的智能化程度和自動駕駛能力。

GB/T《道路車輛網(wǎng)聯(lián)車輛方法論第1部分通用信息》中描述了網(wǎng)聯(lián)車輛如下文。

1.車輛系統(tǒng)

滿足車輛制造廠的規(guī)范要求，但是超出了道路車輛的物理范圍，由道路車輛、外部接口、網(wǎng)聯(lián)附件，以及通過外部接口產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通信組成的車輛系統(tǒng)。

在描述中，同時給出了兩個相關(guān)解釋：

①網(wǎng)聯(lián)車輛可以沒有網(wǎng)聯(lián)附件（實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)功能的車外系統(tǒng)）；

②當(dāng)通信對象為非網(wǎng)聯(lián)附件（例如道路基礎(chǔ)設(shè)施、其他交通參與者）時，網(wǎng)聯(lián)車輛由道路車輛、外部接口，以及通過外部接口產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通信組成，道路基礎(chǔ)設(shè)施和其他交通參與者不屬于網(wǎng)聯(lián)車輛。

2.網(wǎng)聯(lián)車輛概念

網(wǎng)聯(lián)車輛是指能夠?qū)崿F(xiàn)車輛功能的所有技術(shù)部件，包括配置此功能所需的車載和車外數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)。因此，網(wǎng)聯(lián)車輛也包括外部接口，圖1所示為網(wǎng)聯(lián)車輛的整體概念和代表性接口。

圖1 網(wǎng)聯(lián)車輛的代表性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口

①由于道路車輛是網(wǎng)聯(lián)車輛的一部分，因此，網(wǎng)聯(lián)車輛的一些接口同時也是道路車輛的物理接口。

②網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口是網(wǎng)聯(lián)車輛的代表性外部接口之一，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)車輛與服務(wù)器的交互，服務(wù)提供商管理的服務(wù)器不屬于網(wǎng)聯(lián)車輛，第三方可以通過該服務(wù)器進(jìn)行通信。

三、智能網(wǎng)聯(lián)汽車

1.智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義

與傳統(tǒng)汽車相比較，智能網(wǎng)聯(lián)汽車是功能上的體現(xiàn)，新能源汽車是驅(qū)動上（驅(qū)動燃料或驅(qū)動動力源）的區(qū)別。GB/T《智能網(wǎng)聯(lián)汽車術(shù)語和定義》中這樣定義智能網(wǎng)聯(lián)汽車：

智能網(wǎng)聯(lián)汽車，英文名：intelligent &connected vehicle，英文簡稱：ICV。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是利用車載傳感器、控制器、執(zhí)行器、通信裝置等，實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、智能決策和／或自動控制、協(xié)同控制、信息交互等功能的汽車的總稱。

如圖2所示，a代表智能汽車，b代表網(wǎng)聯(lián)汽車，c既可稱為智能汽車又可稱為網(wǎng)聯(lián)汽車，a、b、c均可稱為智能網(wǎng)聯(lián)汽車。智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心的智能化和網(wǎng)聯(lián)化如圖3所示。

圖2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義范圍

圖3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心的智能化和網(wǎng)聯(lián)化示意圖

2.智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)目標(biāo)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與人、車、路、云端等智能信息交換、共享，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實(shí)現(xiàn)安全、高效、舒適、節(jié)能的行駛，并最終可實(shí)現(xiàn)替代人來操作的新一代汽車。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的最終技術(shù)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)完全無人駕駛；實(shí)現(xiàn)智能交互、智能駕駛和智能服務(wù)。人、車、路、云端架構(gòu)示意圖如圖4所示。

圖4 “人-車-路-網(wǎng)-云”比較具體的架構(gòu)示意圖

3.智能網(wǎng)聯(lián)汽車三大體現(xiàn)元素

智能網(wǎng)聯(lián)汽車有三大元素，即智能交互、智能駕駛和智能服務(wù)。

（1）智能交互

人機(jī)交互技術(shù)向多元化、人格化方向發(fā)展，同時交互終端及內(nèi)容架構(gòu)不斷迭代優(yōu)化。多元化意味著人們對交互體驗(yàn)的要求逐步提高，人機(jī)交互方式從按鍵、觸控，到語音控制、人臉識別、手勢交互，甚至是更先進(jìn)的生物識別。人格化是指通過語言語義學(xué)習(xí)，了解人的思維文化，主動車聯(lián)網(wǎng)語音服務(wù)等。

（2）智能駕駛

智能駕駛包括智能控制和自動駕駛兩個階段。其中，座艙智能控制功能（智能座艙）是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的必備功能。輔助駕駛功能現(xiàn)已經(jīng)成為市場上中高端車輛的普遍配置。

（3）智能服務(wù)

讓服務(wù)更智能，構(gòu)建智能服務(wù)，甚至包括主動且實(shí)時為乘駕人員解決車輛故障。實(shí)現(xiàn)車輛售后使用過程中的各項(xiàng)服務(wù)，二手車殘值管理、保險金融服務(wù)、車輛道路救援、車輛保養(yǎng)等智能管理，以及智慧停車、智慧充電加油等。

4.智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)、部件和應(yīng)用功能

筆者根據(jù)《智能網(wǎng)聯(lián)汽車術(shù)語和定義》羅列了智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)、部件和應(yīng)用功能（表1）。據(jù)筆者現(xiàn)有資料統(tǒng)計，智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)429項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)中，多數(shù)在預(yù)研和編制中，還沒有出臺。少數(shù)出臺的標(biāo)準(zhǔn)也不能滿足市場技術(shù)需求，所以在實(shí)際應(yīng)用中很多名稱各有差異。

表1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)、部件和應(yīng)用功能

四、車聯(lián)網(wǎng)

車聯(lián)網(wǎng)源于物聯(lián)網(wǎng)，即車輛物聯(lián)網(wǎng)。發(fā)展路徑從機(jī)械（傳統(tǒng)的汽車人工遠(yuǎn)程服務(wù)）2G語音時代、電子（車內(nèi)網(wǎng)）、車載通信（語音、圖視頻的3G）時代、車際網(wǎng)（網(wǎng)聯(lián)娛樂系統(tǒng)、車載寬帶管理等）4G移動互聯(lián)網(wǎng)時代、智能（車載互聯(lián)網(wǎng)）時代，以及到最后的完全的安全可靠的自動或無人駕駛時代。

5G作為新一代的蜂窩通信技術(shù)，可以提供更高數(shù)據(jù)速率體驗(yàn)、更大帶寬的終端接入能力，而車聯(lián)網(wǎng)也是5G技術(shù)下應(yīng)用空間最廣闊、產(chǎn)業(yè)配套最齊全的應(yīng)用場景之一。

車用無線通信技術(shù)（Vehicle to Everything， V2X），是實(shí)現(xiàn)車與車（V2V）、車與路（V2I）、車與人（V2P）、車與網(wǎng)（V2N）相連接的新一代信息通信技術(shù)。V2X通過將人、車、路、云等交通參與要素有機(jī)地聯(lián)系在一起，構(gòu)建一個智慧的交通體系（圖5、圖6）。V2X是實(shí)現(xiàn)自動駕駛和無人駕駛的關(guān)鍵所在。

圖5 “車-路-云”三層架構(gòu)示意圖

圖6 “人-車-路-網(wǎng)-云”5G全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

C-V2X是當(dāng)前主流的車用無線通信V2X技術(shù)，其中C是指蜂窩（Cellular），它是基于3G/4G/5G等蜂窩網(wǎng)通信技術(shù)演進(jìn)形成的車用無線通信技術(shù)，包含了兩種通信接口：一種是車、人、路之間的短距離直接通信接口（PC5），另一種是終端和基站之間的通信接口（Uu），可實(shí)現(xiàn)長距離和更大范圍的可靠通信。

（未完待續(xù)）