自動化駕駛系統中車聯網的發展現狀分析

孫鴿 趙家琦

摘 要：近幾年汽車的智能化發展迅速，汽車車機系統的功能正在逐漸變得豐富。車聯網在這一過程中逐漸走入行業發展的熱門領域。信息技術的不斷迭代也給車聯網技術帶來了不同的發展方向。車聯網的發展正在融合最新的通信技術，同時在智能駕駛中扮演更加重要的角色。

關鍵詞：車聯網;智能駕駛;自動駕駛

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）09-0075-02

0 引言

汽車發展已有百年歷史。隨著科學技術不斷更新迭代，每個階段的策劃發展都有其時代的特征。隨著新世紀的到來，汽車技術的發展更是飛速向前，從相對基礎簡單的機械階段，過渡到全車電子化。隨著移動互聯網的飛速發展，汽車的車機系統也在向著聯網化智能化的方向邁進著。但是隨著信息技術的發展，汽車系統的智能化正逐漸擺脫娛樂系統的綁定，更深入的影響改變著車輛中各個功能。近幾年智能輔助駕駛的發展和普及，汽車實現更高層次的自動駕駛已成定局。那么在智能駕駛的發展進程中，車聯網是實現智能駕駛以及自動駕駛的關鍵前提。

1 車聯網的定義

車聯網一般是指以車內執行器網絡、車際互聯網以及車載移動互聯網為基礎，各部分按照規定的通信協議以及數據交互標，在“車toX”（X主要涵蓋行人、車、路、互聯網）間通訊和信息交互的網絡[1]。車輛通過衛星導航定位系統、車載雷達、傳感器、攝像頭圖像處理等環境感知設備完成自身環境、姿態和狀態信息的采集辨別，同時通過移動互聯網技術，車輛可以將自身的數據上傳，并通過移動互聯網獲得更多的信息輔助自身進行狀態的判別。進而實現通過車聯網獲得超過自身信息處理能力的信息以及信息處理結果。

同時，車聯網也是信息化與工業智能化深度融合的重要體現與應用，是5G技術優點應用落地的重點方向。車聯網的產業發展對于帶動汽車行業、交通行業、通信行業以及電子信息行業的產業轉型升級、系統創新和融合發展起到的重要的促進作用。

2 國內外的發展現狀

從專利數量來看，截至目前，美國、中國、日本、韓國是車聯網專利申請數量最多的三大國家或地區。根據中國通信學會提供的數據，目前在車聯網專利全球地域分布中，美國占比30%，中國占比25%，日韓共占比24%;同時中國的專利增長速度遠高于平均水平，由此可見，各國或經濟體均在車聯網領域積極布局。

由于各個方面原因，我們在過去的幾次工業革命所帶來的產業升級中并沒有抓住機會。導致目前國內汽車在品牌、技術實力以及綜合影響力上均與世界其他幾大經濟體有較大差距。汽車產業作為產業經濟的皇冠，關聯了龐大的上下游產業，進而帶來了可觀的產業價值[2]。

在政策上，各國紛紛推出相應的發展規劃以及推進試點部署的方案。我國也加緊在車聯網領域的政策引導。2010年，國務院在863計劃中加入智能車、道路協同關鍵技術研究以及大城市區域交通協同聯動控制關鍵技術的研究。在“十二五”發展規劃期間，工信部從產業規劃、技術標準等多方面著手著力扶持相關產業。

2018年6月，工業和信息化部、國家標準化管理委員會聯合組織發布《國家車聯網產業標準體系建設指南》（以下簡稱《建設指南》）。《建設指南》建立了更為規范的智能網聯汽車標準體系、相關電子產品與服務標準體系、車輛智能管理標準體系、信息通信標準體系和智能交通標準體系，全面推動車聯網產業技術研發和標準指定。我國自上而下的通過加強產業頂層的設計，規范發展標準，推進產業健康發展，由此可見我國對于車聯網產業發展的重視程度。

3 車聯網技術發展現狀

車聯網通過信息通信與移動互聯網技術，實現了車內設備、車與人、車與車、車與路、車與云端服務平臺五種應用場景的網絡連接。同時，以路基設施為補充，實現以上五個通信場景。進而構建汽車和交通服務的升級，進一步優化了交通治理水平，提高了交通效率，改善了駕駛體驗。

為了統一表述這五種通信場景，用V2X來表示這一技術。中V代表車輛，X代表任何與車交互信息的對象。V2X包括 V2V（車與車）、V2I（車與路）、V2P（車與人）、V2N（車與網絡）之間的通信功能。如表1所示。

目前全球存在兩大可用于車聯網通信技術標準流派，即DSRC（專用短程通信技術）以及C-V2X（基于蜂窩技術的車聯網通信）。其中，DSRC標準由IEEE（美國電氣電子工程師學會）于2004年基于WIFI制定。該方案主要基于 IEEE 802.11p，IEEE 1609，SAEJ2735 & SAE J2945三套工業標準，這三套標準分別從物理標準、網絡架構和流程以及報文規范進行標準的描述。

C-V2X由3GPP（移動通信伙伴聯盟）通過拓展通信的LTE標準制定，包含LTE-V2X和5G-V2X。從技術演進角度講，LTE-V2X支持向5G-V2X平滑演進，涵蓋了業務需求、系統架構、安全研究和空口技術4個方面。C-V2X標準化工作主要分為3個階段：第一階段基于LTE技術滿足LTE-V2X基本業務需求，即LTERel-14標準版本;第二階段基于LTE技術升級以滿足部分5G-V2X增強業務需求（LTE-eV2X），即LTERel-15標準版本;第三階段基于5G技術實現全部或大部分5G-V2X增強業務需求。

DSRC系統由車載單元（OnBoardUnit，OBU）和路側單元（RoadSiteUnit，RSU）兩部分構成，OBU提供了車間設備的數據傳輸，同時OBU與RSU提供車路間信息的雙向傳輸，RSU再透過光纖或其他網絡將交通信息傳送至服務器端的運輸系統平臺（ITS）。

C-V2X中C代表的是蜂窩移動通信技術，即C-V2X是基于目前3G、4G以及將來的5G通信技術整合而來的移動網絡應用技術[3]。具體包含了兩種通信接口：一種是短距離直接通信接口（PC5）主要用來車、人、路之間短距離的通信需要;另一種為終端與基站之間的通信接口（Uu），該接口實現遠距離大范圍的通信。C-V2X標準中的LTE-V技術包含（LTE-V-Cell以及LTE-V-Direct）兩種工作模式，針對不同應用場景和需求靈活組合。LTE-V-Cell需要基站作為控制中心，實現大帶寬、大覆蓋通信，具有較好的非視距通信功能，LTE-V-Direct可無需基站作為支撐，可直接實現車輛與車輛，更適用于車輛與周邊環境節點通信，可以實現低時延、高可靠通信。