2017年車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用積累加速

□ 文/本刊記者 何 遙

2017年車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用積累加速

□ 文/本刊記者 何 遙

未來車聯(lián)網(wǎng)中的自動駕駛汽車將運用眾多微型激光雷達、雷達、超聲波傳感器和數(shù)字攝像頭。各種傳感系統(tǒng)各有優(yōu)缺點，結(jié)合運用將會為汽車多穿上一件“安全服”。

汽車正在快速成為全球最智能的互聯(lián)設(shè)備之一，通過使用傳感器技術(shù)和性能強大的處理器來感應周圍情況并持續(xù)地做出反應。智能化的汽車需要一套復雜的技術(shù)：收集LIDAR（激光探測與測量）、聲納、雷達和光學信號的傳感器；一個傳感器融合樞紐，收集數(shù)百萬種數(shù)據(jù)；處理數(shù)據(jù)的微處理器；機器學習算法，需要強大的計算能力來讓數(shù)據(jù)變得智能并有用。這些技術(shù)十分復雜，因為互聯(lián)汽車必須有足夠的智慧來快速應對意外情況并避免發(fā)生事故。

聯(lián)網(wǎng)汽車需要廣泛的資源：車內(nèi)計算；強大的云和一套機器學習解決方案；高帶寬、低延遲連接系統(tǒng)；強大的內(nèi)存和FPGA技術(shù)；人機接口，以及安全技術(shù)。由于各企業(yè)之間合作加強，比如，英特爾為互聯(lián)汽車提供端到端的計算技術(shù)，Mobileye提供世界領(lǐng)先的視覺分析，而寶馬提供最終的駕駛體驗，等等。這些技術(shù)及應用在2017年都將加速積累。

5G網(wǎng)絡(luò)將打造更暢通的車聯(lián)網(wǎng)

要想確保安全行駛，互聯(lián)汽車需要兩件東西：與附近的汽車、物和云進行超高速通信，以及近乎實時地獲得有關(guān)周圍情況的數(shù)據(jù)。DSRC和4GLTE都很快，可以提供與其它汽車和附近物的連接。但是，兩種技術(shù)都不能高速地傳輸大數(shù)據(jù)文件，都存在一定的延遲，特別是當無人駕駛汽車與幾百輛其它汽車在高速路上飛奔時，這就成為一個大問題。

仍在迅速增加的海量數(shù)據(jù)，就足以讓5G網(wǎng)絡(luò)在車聯(lián)網(wǎng)時代不可或缺。無人駕駛汽車將需要大數(shù)據(jù)——特別是幫助它們安全導航的高清3D地圖。沒有哪輛汽車會有足夠大的容量來存儲全世界的地圖。它們需要與當前位置相關(guān)的地圖，比如：每天穿越的城市、連接兩個城市的高速公路或者是附近道路。沒有哪種通信技術(shù)可以傳輸這些TB級的大數(shù)據(jù)文件，只有5G毫米波頻段提供的速度和帶寬可以在加油站停車時傳輸大數(shù)據(jù)文件。

簡而言之，5G和車聯(lián)網(wǎng)將一起到來。物聯(lián)網(wǎng)是連接到云的智能設(shè)備的集合。連接到云意味著“物”的所有行為都可以轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，可以實時測量并能從任何地方訪問。這些互聯(lián)的“物”正變得無處不在，改變我們生活中所有的體驗?！拔铩笨梢韵袷直砘蛑悄苁謾C那樣小而簡單，也可以像汽車那樣龐大而復雜。

5G網(wǎng)絡(luò)可以讓聯(lián)網(wǎng)汽車兼顧便利和安全。首先，穩(wěn)健快速的5G連接能夠為汽車、其使用者和交通基礎(chǔ)設(shè)施間提供低延遲的汽車間（V2V）通信、數(shù)據(jù)豐富型服務(wù)及云應用，它們將通過無線方式把車載傳感器遙測數(shù)據(jù)傳回云端，進行分析和反饋，以此來提升行車的自動化程度和安全保障，所以高帶寬、低延遲的連接系統(tǒng)將是自動駕駛汽車必須具備的神經(jīng)系統(tǒng)。其次，在建設(shè)和應用數(shù)據(jù)中心來采集自動駕駛海量數(shù)據(jù)，并利用深度學習模型在其上進行分析，據(jù)此對自動駕駛生態(tài)系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進行改進的過程中，5G也能發(fā)揮重要的作用。

走向5G不是單純的移動通信技術(shù)的迭代，而是整個網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)型和變革，是新一輪企業(yè)技術(shù)革命的重要轉(zhuǎn)折點。要挖掘車聯(lián)網(wǎng)的潛力，就需要穩(wěn)定一個龐大的，擁有強大網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支持的5G網(wǎng)絡(luò)，而非僅僅搞定無線接口即可。支撐車聯(lián)網(wǎng)的5G網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，將是涵蓋終端、邊緣和云的完整架構(gòu)。對運營商來說，大帶寬、低延時的網(wǎng)絡(luò)是其支持自動駕駛汽車和自身相關(guān)業(yè)務(wù)的基石，而在5G網(wǎng)絡(luò)時代，這個網(wǎng)絡(luò)還需要具備幾個特征：

首先，車聯(lián)網(wǎng)需要實現(xiàn)更靈活的調(diào)度。在車聯(lián)網(wǎng)中，跑在馬路上的無人駕駛汽車和用戶將不計其數(shù)，車廠和車主都將是運營商服務(wù)的對象，屆時就需要網(wǎng)絡(luò)的資源調(diào)度及運維運營實現(xiàn)自動化，且需要敏捷響應不同汽車制造商和用戶的需求。

其次，聯(lián)網(wǎng)汽車需要與云共享信息以及在云中分析更多數(shù)據(jù)，所以它需要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源池化和資源的最大化共享，以及支持網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)擴展，并實現(xiàn)更高彈性，以應對互聯(lián)汽車數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)需求的快速變化。而無人駕駛的實現(xiàn)原理其實就是對于圖像的數(shù)據(jù)化和背后的處理工作，因此需要大規(guī)模且快速的數(shù)據(jù)處理和回傳。

第三，網(wǎng)絡(luò)必須是開放的，互聯(lián)汽車制造商的應用需要與網(wǎng)絡(luò)運營商的平臺深度融合，這需要運營商網(wǎng)絡(luò)平臺的開放性和API支持，以滿足汽車廠商的開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)運營管理需求。

芯片+算法

每輛互聯(lián)的車都是復雜生態(tài)系統(tǒng)中的個體，車輛之間的、車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施的交流，使得在其中扮演大腦角色的數(shù)據(jù)中心與神經(jīng)系統(tǒng)角色的網(wǎng)絡(luò)成為重中之重。智能芯片使這種大腦發(fā)揮出作用。

智能行車預警系統(tǒng)

圖像處理器領(lǐng)域的領(lǐng)先者英偉達也開始致力于人工智能和自動駕駛技術(shù)，今年CES上展出了自家自動駕駛測試車的英偉達，正在和奔馳合作，計劃在明年向市場推出英偉達的AI智能汽車。一臺搭載英偉達智能AI系統(tǒng)的梅賽德斯-奔馳將會在今年內(nèi)推向市場。一家知名半掛卡車廠商帕卡(PACCAR)剛剛也和英偉達達成了合作。兩家公司宣稱，他們將攜手開發(fā)一套自動駕駛卡車系統(tǒng)。

今年3月中旬，英特爾宣布以153億美元巨資收購以色列的高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）廠商Mobileye。

廣義而言，輔助駕駛目前種類已有多達20種，包括自動導航系統(tǒng)，電子警察系統(tǒng)，自適應巡航，車道偏移報警系統(tǒng)LDWS，車道保持系統(tǒng)，前車碰撞預警系統(tǒng)，夜視系統(tǒng)，自適應燈光控制，行人保護系統(tǒng)等等。

ADAS技術(shù)和功能種類如此之多，頂尖如Mobileye也沒有全部涵蓋。Mobileye熱銷的智能行車預警系統(tǒng)5系列主要實現(xiàn)了前車碰撞預警FCW、車道偏離預警LDW、行人碰撞預警PCW、車距檢測預警HMW、智能遠光控制IHC、限速提示SLI、交通標志識別TSR這7種。Mobileye自有的算法和計算機芯片技術(shù)體現(xiàn)在這些產(chǎn)品中。

自三年前Mobileye上市至今，已經(jīng)和很多家公司競爭各大汽車廠商的智能汽車安全設(shè)備招標，而且每次中標率幾乎是百分之百。包括奧迪、寶馬、豐田、本田、沃爾沃等世界主流汽車廠商都使用其產(chǎn)品。它也是特斯拉車載的autopilot半自動駕駛系統(tǒng)技術(shù)的供應商。早在2015年年底，已經(jīng)有超過一千萬輛汽車裝載了Mobileye的產(chǎn)品。這些設(shè)備都可以幫助英特爾獲得來自于全世界各地的大量路況數(shù)據(jù)。

英特爾CEO科再奇在談及收購Mobileye的原因時已經(jīng)明確指出是數(shù)據(jù)是核心要素：“未來推動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的將會是數(shù)據(jù)與計算能力，而不是馬力。

更便宜、體積更小的激光雷達系統(tǒng)

由于人造系統(tǒng)至今尚無法媲美人類眼睛及大腦的圖像處理能力，所以，工程師在給車輛配置可探測前方路況的傳感器時，采用了“腰帶加背帶”的雙重保障。比如，同時使用攝像頭和超聲波探測器，或同時使用攝像頭和雷達，這樣即便一套系統(tǒng)漏掉了某處潛在危險，其他系統(tǒng)仍可能察覺并指示汽車做出閃避動作。

在自動駕駛汽車目前使用的傳感系統(tǒng)中，攝像頭、超聲波探測器和雷達這三套系統(tǒng)比較便宜且易于部署，而激光雷達系統(tǒng)則不一樣。激光雷達采用激光探測及測距技術(shù)來構(gòu)建汽車所處環(huán)境的詳細三維影像。這非常有用，因為激光雷達很笨重，機械構(gòu)造復雜，而且成本與一臺未加裝車頂系統(tǒng)的汽車一樣高。

雷達能發(fā)射無線電脈沖并接收物體反射回來的信號，從而發(fā)揮探測功能。發(fā)射脈沖和收到反射之間的延時被用于計算該反射物的距離遠近。假如該對象正在移動，其速度也可被測算出來，因為反射信號的頻率會出現(xiàn)輕微改變，這源于多普勒效應（該現(xiàn)象也導致消防車駛過時警笛音調(diào)發(fā)生改變）。

約15年前，雷達傳感器屬于專用配件，成本約為3000美元。德國芯片制造商英飛凌（Infineon）找到方法以標準化的硅基芯片制作工藝來生產(chǎn)這些傳感器，還將雷達的多種功能集成到單一芯片上。產(chǎn)品性能因此提高，價格也隨之下降到幾百美元。結(jié)果，雷達芯片已成為自動駕駛汽車不可或缺的一部分，在常規(guī)汽車中也日益常見，提供自動緊急制動等安全功能。

英飛凌是雷達探測器芯片的最大制造商之一，其科研人員正在研發(fā)更小型廉價的激光雷達系統(tǒng)。在最具前景的技術(shù)中有一種是微型硅芯片系統(tǒng)。其原型產(chǎn)品已交付幾家大型汽車零部件供應商，包括德爾福（Delphi）和采埃孚公司（ZF）。一切順利的話，大約三年內(nèi)，激光雷達芯片應該就會開始應用在汽車上。英飛凌采用微機電系統(tǒng)（MEMS）的激光雷達每秒可掃描一個場景中的5000個數(shù)據(jù)點，探測范圍達250米。預計汽車制造商將為之支付不到250美元。

未來車聯(lián)網(wǎng)中的自動駕駛汽車將運用眾多微型激光雷達、雷達、超聲波傳感器和數(shù)字攝像頭。各種傳感系統(tǒng)各有優(yōu)缺點，結(jié)合運用將會為汽車多穿上一件“安全服”。