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(lái)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和對(duì)智能汽車的智能化等級(jí)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(cè)方法及智能汽車在交通安全方面的應(yīng)用，簡(jiǎn)介闖紅燈提醒、盲區(qū)來(lái)車提醒、避撞提醒和緊急制動(dòng)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(guò)程中存在的安全問(wèn)題。

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

中圖分類號(hào)：TP212.6 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：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(tái)等在行駛過(guò)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(guó)汽車用戶居多，因此智能網(wǎng)聯(lián)汽車最有潛力的市場(chǎng)在中國(guó)汽車用戶中。相比其他國(guó)家的發(fā)展，中國(guó)市場(chǎng)中用戶對(duì)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(wú)人駕駛車;79%的受訪者表示愿意接受純電動(dòng)汽車或者是混合動(dòng)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(guó)際上智能網(wǎng)的發(fā)展，我國(guó)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(jì)劃在2025年以后可以實(shí)現(xiàn)汽車的完全自動(dòng)駕駛。目前，我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的測(cè)試還處于起步階段，國(guó)家出具了相關(guān)測(cè)試要求文件，并初步開(kāi)始智能網(wǎng)聯(lián)汽車的具體測(cè)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(cè)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(dòng)駕駛。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，國(guó)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(duì)智能系統(tǒng)的研發(fā)行列，對(duì)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(dòng)駕駛功能的汽車，而國(guó)內(nèi)自主品牌的車企，例如一汽、長(zhǎng)安汽車、上汽以及二汽都開(kāi)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(gè)方面的研究，包含智能汽車自動(dòng)駕駛等級(jí)劃分、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)體系劃分、智能汽車的測(cè)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(wèn)題等方面的研究。

2.1 智能汽車智能化等級(jí)劃分

目前，對(duì)智能汽車技術(shù)的發(fā)展階段標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有統(tǒng)一的劃分，常用的智能汽車自動(dòng)駕駛狀態(tài)的劃分標(biāo)準(zhǔn)主要有美國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)的5級(jí)劃分和美國(guó)高速公路安全管理局的4級(jí)分類方式。

5級(jí)劃分方式指L1-L5級(jí)：輔助駕駛、部分自動(dòng)駕駛、條件自動(dòng)駕駛、高度自動(dòng)駕駛以及完全自動(dòng)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(duì)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(dòng)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(jì)工況下自動(dòng)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(dòng)駕駛，替代駕駛員的操作。

4級(jí)分類方式指DA、PA、HA、FA四級(jí)：特定功能、復(fù)合功能、限制條件以及全工況的自動(dòng)駕駛。DA駕駛系統(tǒng)可以控制制動(dòng)系統(tǒng)輔助駕駛員操作制動(dòng);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(dòng)檢測(cè)交通環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特定交通環(huán)境可以自動(dòng)駕駛，駕駛員不需要時(shí)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(duì)其進(jìn)行任何操作。

兩種分級(jí)方式均是以第3階段作為分界線，兩者的前三個(gè)等級(jí)都是中低級(jí)自動(dòng)化駕駛水平，中低級(jí)自動(dòng)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(duì)汽車進(jìn)行駕駛操作，在最后的級(jí)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(guó)遵循DA、PA、HA、FA共計(jì)四個(gè)級(jí)別的智能汽車分級(jí)。

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(duì)交通環(huán)境的感知、評(píng)估繼而對(duì)其進(jìn)行決策的系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的功能開(kāi)發(fā)主要是對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱以及制動(dòng)系統(tǒng)集成控制，從而達(dá)到汽車自動(dòng)跟隨、制動(dòng)、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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)汽車進(jìn)行控制[3]。對(duì)于范圍較大的交通道路的信息，車輛通過(guò)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(duì)列化和自適應(yīng)式巡航系統(tǒng)組成。協(xié)同式對(duì)隊(duì)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(dòng)狀態(tài)自動(dòng)更新車輛的運(yùn)動(dòng)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(dòng)修整自車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可以自動(dòng)進(jìn)行跟車，達(dá)到低油耗的功能，同時(shí)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(cè)及應(yīng)用

2.3.1 智能汽車檢測(cè)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(duì)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的測(cè)試。此流程包括了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真試驗(yàn)，駕駛模擬器模擬試驗(yàn)，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)功能，標(biāo)準(zhǔn)化場(chǎng)地檢測(cè)功能，專家組對(duì)汽車進(jìn)行功能評(píng)價(jià)以及實(shí)車道路測(cè)試六大部分。

對(duì)智能汽車的測(cè)試中安全性的測(cè)試尤為重要，安全性測(cè)試包括四個(gè)方面：

（1）識(shí)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(cè)試;

（3）保障駕駛車輛的支付信息的保密性能力測(cè)試;

（4）汽車駕駛系統(tǒng)防范病毒以及自動(dòng)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(shí)的信息互換，因此能夠?qū)崿F(xiàn)道路中的動(dòng)態(tài)信息和對(duì)車輛智能控制的功能應(yīng)用，汽車在交通過(guò)程中的交通安全應(yīng)用是應(yīng)用之一。可以實(shí)現(xiàn)車輛行駛過(guò)程的緊急制動(dòng)提醒和避撞提醒，在交叉路口行駛時(shí)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(shí)，車輛可以與路側(cè)主機(jī)以及信號(hào)機(jī)信息實(shí)現(xiàn)共享，當(dāng)車輛行駛至路口時(shí)，車輛獲取到交通紅綠燈的指示時(shí)間，根據(jù)車輛的車速以及距離信息，控制系統(tǒng)計(jì)算車輛所需時(shí)間，進(jìn)而對(duì)車輛是否有闖紅燈進(jìn)行提醒。

前車緊急制動(dòng)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(shí)檢測(cè)前車的行駛緊急制動(dòng)狀態(tài)，在前車制動(dòng)初始時(shí)，車輛系統(tǒng)給予駕駛員一個(gè)提示，再綜合目標(biāo)車輛與前車的狀態(tài)以及行駛速度，計(jì)算并分析是否與前車有碰撞危險(xiǎn)，進(jìn)而對(duì)駕駛員進(jìn)行危險(xiǎn)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(gè)圓形整體，當(dāng)汽車檢測(cè)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(shí)，對(duì)駕駛員發(fā)出碰撞提醒。

盲區(qū)來(lái)車提醒：在車輛行駛在道路上時(shí)，車輛可以與路側(cè)主機(jī)以及信號(hào)機(jī)信息實(shí)現(xiàn)共享，可以檢測(cè)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(duì)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(wèn)題

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的興起為汽車行業(yè)帶來(lái)了新的生機(jī)，但同時(shí)也面臨著許多潛在的問(wèn)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(duì)智能汽車技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)政策還未能及時(shí)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(duì)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(chǎng)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(wú)人駕駛汽車也逐漸進(jìn)入人們的生活，對(duì)于無(wú)人駕駛汽車的行駛安全性有一些爭(zhēng)論，Uber的無(wú)人駕駛撞人事故，讓我們?cè)俅螌徱暉o(wú)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(lái)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⒎治鲆约跋鄳?yīng)的安全體系至關(guān)重要，應(yīng)對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)攻擊。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的概念以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)單介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)智能汽車的智能化等級(jí)劃分，以及其技術(shù)體系，并論述了智能汽車的檢測(cè)流程和汽車在交通安全方面的應(yīng)用，最后簡(jiǎn)單敘述智能汽車發(fā)展過(guò)程中可能遇到的潛在問(wèn)題。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展迅速，需要兼?zhèn)涫袌?chǎng)的需要對(duì)其發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

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