5G技術背景下汽車智能化的發展趨勢

蔡思

(武漢城市職業學院，湖北武漢 430070)

0 引言

任何一項技術的進步都會給人類的生活帶來巨大的革新，尤其是科技發達的現代更是如此，5G技術的出現給汽車行業又會帶來怎樣的變革，將5G技術和汽車相結合，會使汽車與現代通信網絡緊密結合，提高智能化汽車信息共享的速度，從而更好地實現人、車以及環境的信息互聯，使汽車向更加智能化趨勢發展。目前汽車智能化的發展趨勢主要有3個發展方向：網聯式汽車(Connected Vehicle，CV)、自動駕駛汽車(Autonomous Vehicle，AV)以及智能網聯汽車(Intelligent Connected Vehicle，ICV)。

本文作者將介紹5G技術的發展給汽車智能化發展帶來的優勢，分析5G技術背景下網聯式汽車、自動駕駛汽車以及智能網聯汽車的發展趨勢，從而讓讀者更好地了解智能化汽車的相關概念和趨勢。

1 5G技術概述

5G網絡是4G網絡的下一代網絡，是第五代移動通信技術。5G通信技術主要包括兩個方面，分別是網絡技術和無線技術。目前5G網絡和4G網絡相比，5G網絡具有網絡延時低、容量的擴大以及網速的提升3種優點。目前4G網絡在1 Gbps左右的速率，而5G網絡的速率可以達到10 Gbps[1]。5G技術較以往的通信技術而言，其優勢更加突出，網絡的傳輸速度也發生質的飛躍，實現了更快速、更高效、更安全、更可靠的通信要求，因此可被廣泛應用于各個領域智能化發展，尤其汽車智能化網絡、智能交通、智能駕駛等等。

2 網聯式汽車

2.1 網聯式汽車概述

網聯式汽車，其設計是基于通信互聯的網聯式汽車。網聯式汽車指汽車上的通信設備通過無線網絡，可以在信息網絡平臺中對所有車輛動態信息進行有效的提取和分析，給正在使用中的車輛提供多種功能的服務[2]。目前，網聯式汽車上進行信息通信主要采用的是4G網絡，雖然4G網絡通信相較于2G、3G網絡而言有較大優勢，但和5G網絡比較起來，存在帶寬速率低、延時性高而導致無法較好地滿足于網聯汽車的技術要求。因此5G網絡的出現，將使這一情況得到優化，給汽車互聯互通提供了較好的硬件條件。

2.2 基于5G網聯式汽車發展優勢

車聯網其基礎就是物聯網同互聯網的結合，因此網聯式汽車又可稱之為車聯網。車聯網主要依賴遠距離的移動通信技術和短距離無線通信，前者主要是 GPRS、LTE、4G/5G等移動通信技術，后者主要是 RFID 傳感技術及類似WIFI等2.4G通信技術[3]。車聯網通過無線通信技術，實現了車輛與人、車輛與周圍環境以及車輛與道路的互通互聯，而汽車作為這個網絡的節點，其車載計算機、手機、車載系統都是車聯網的終端。而車聯網在實現實時娛樂互動時，每個單用戶均需通過集中核心網進行信息轉發，在這一情況下核心網會面臨很大的集中傳輸壓力，如果采用過去的3G、4G的網絡，會產生較大的延時性，但是5G技術擁有更高傳輸速度、更寬的帶寬以及更低的延時性的優點，會給網聯式提供更加強大的技術支撐。

3 自動駕駛汽車

3.1 自動駕駛汽車概述

自動駕駛汽車技術則是指依靠的技術是雷達、機器視覺激光和無線電信號等來探測行駛的道路，并且利用車輛的自動化功能完成關鍵性的安全識別和駕駛任務[4]。2009年谷歌的自動駕駛汽車首度曝光，但由于這輛自動駕駛的汽車缺乏匹配的網絡通信環境，導致汽車對駕駛指令的延遲響應，極大影響到自動駕駛汽車的安全性，從而延緩自動駕駛汽車的發展。根據美國汽車工程師學會的分級標準，自動駕駛汽車可以分為6個等級， 0級是由駕駛人全權操作，1級是在特定駕駛情形下完成輔助駕駛任務；到2級則在一定程度上可進行自動駕駛完成駕駛任務；3級是由無人駕駛系統完成駕駛操作，人類提供適當應答；4級和5級分別是高度自動化和完全自動化，二者的區別在于5級不限定道路狀況可實現無人駕駛。具體的分級標準見表1。

表1 美國汽車工程師學會(SAE)自動駕駛分級標準

3.2 5G技術下自動駕駛汽車發展趨勢

自動駕駛汽車的發展受到了網絡通信速度的影響，由于過去的網絡通信主要采用的是4G網絡，導致車輛在處理圖像的速度和算法計算速度的延遲，而使控制汽車決策命令的延時，從而導致了汽車的安全性能下降。5G網絡的出現，很好地解決了這一問題，由于5G網絡具有延時低、帶寬寬和速度高的優點，駕駛中的車輛提升了信息處理的速度，能夠幫助汽車加快道路識別、安全標識識別和障礙檢測的速度，因此車輛的行駛安全性得到提升，保障了駕駛員和乘客的安全。此外，因為5G網絡具有高傳輸速度的特點, 所以可以將復雜的運算轉移到高性能的服務器上,或者是超級計算機上進行計算分析, 這樣可以大大地提升其運算的速度[5]。而AI技術引入到自動駕駛的汽車，可以讓汽車通過模仿和學習駕駛人的駕駛習慣，讓自動駕駛汽車更加擬人化，讓駕駛者體會到這輛汽車人性化的駕駛感受。

4 智能網聯汽車

4.1 智能網聯汽車概述

智能網聯汽車(ICV)，是結合了智能汽車和車聯網技術的車輛，并且車上搭載了先進的執行器和控制器以及車載傳感器等設備，與現在的網絡通信技術相融合，實現車輛與人，車輛與車輛以及車輛與周圍環境的信息交互，從而使車輛能夠更加安全、環保和舒適，保持車輛的高效運行，并發展成為替代人類進行駕駛的全新模式的汽車[6]。2015年，科技部發布了中國制造2025，關于重點技術的研究方向，制定了汽車智能化發展趨勢，概括了與智能汽車相關研究方向的關系 (見圖1)。

圖1 智能汽車、車聯網、智能網聯汽車的關系

智能網聯汽車是由網聯式汽車和自動駕駛汽車結合的產物，通過無線通信網絡，是汽車與周圍的環境和道路實現信息互通，將收集到的信息整理融合后再發送至車輛上執行，從而實現V2V(車與車)、V2R(車與路)、V2I(車與網)的互聯互通，自動駕駛則依據自身傳感器收集的信息，指導車輛行駛。從以上可以看出智能網聯汽車結合了網聯式汽車和自動駕駛汽車的優點，從而使汽車向更加智能化的趨勢發展。

4.2 基于5G技術智能網聯汽車的發展

5G網絡在未來如果能夠迅速發展并實現商業化的應用，將會給智能網聯汽車發展帶來新的變革。過去智能網聯汽車主要借助傳感器設備對周圍環境進行感知，很難與周圍的人、車和路進行信息的交互。而5G這一通信技術的革新產品，將會讓汽車實現車輛與道路、車輛與人和車輛與車輛之間的信息互通，并且有效地提升信息的傳遞速度，降低了信息傳遞的延時性，在此基礎上實現交通擁堵信息的共享以及行駛道路的共享，從而避免交通事故造成的交通擁堵問題，為人們的出行提供了便利，也可以有效地減少交通事故的發生。

5 結束語

5G的速度和帶寬的增加讓汽車制造商將更多豐富信息引入車內的儀表系統，其次5G的應用也會提高遠程監控和操控的準確性，從而也保證了未來智能汽車的安全性。未來的智能網聯汽車將會擁有智能座艙，提供更加舒適和智慧的駕駛艙滿足駕駛員和乘客需求。智能網聯汽車會演變成一種高安全、高效率和低排放的智慧生態體系，這一創新模式將于智慧生態城市的建設深度融合而充滿活力。