基于5G技術的智能網聯汽車發展現狀與趨勢分析

周鵬 楊靜

摘 要：分析了5G技術與智能網聯汽車在發展戰略、研究意義和趨勢方面的問題;提出了把5G技術與智能網聯汽車有機融合，可有利于ICV的規模化、定制化技術架構的完善，以期實現ICV車輛間的信息實時換接、均布負載和信息的抗干擾與安全的構想。進行總結展望。

關鍵詞：5G技術 智能網聯汽車 融合驅動 發展現狀 趨勢發展

Abstract：In this paper， some questions were analyzed， which included the development strategy， research significance and trend of 5G technology and intelligent networked vehicles. The organic integration of 5G technology and ICV was put forward. This idea could customize and perfect the ICV large-scale and technical architecture to realize the real-time information exchange， uniform load distribution and information anti-interference and security among ICV vehicles， putting forward future prospect.

Key words：5th-Generation technology， intelligent and connected vehicles， integrated drive， current status， development trend

1 前言

智能網聯汽車[1][2][3]（Intelligent and connected vehicles，ICV），突破單一車輛所能達到的性能提升極限，有機地將智能化汽車置于車聯網環境，通過車輛搭載的先進的行車載傳感器、執行器、控制器等設備與道路、信號燈等基礎設施并融合于現代通信和網絡技術，完成車與人、車—車、車—環境和支持平臺信息共享，從而高效提升車輛安全性、舒適性、環保性、高性能運行，并發展為完全代替人駕駛的新一代汽車。

作為第5代移動電話行動通訊技術標準的5G （5th Generation Mobile Communication Technology）技術，具備超快傳輸速度（為4G的10倍以上）、增強帶寬容量、超低網絡延遲（小于1ms）等優勢。5G技術網絡在大規模商業應用的道路上特別是車聯網的發展上會更為迅速，將對智能交通、智能駕駛和智能網聯汽車產生革命性的顛覆[4][5]。

不久將來發展應用5G技術于智能網聯汽車，對緩解當下交通擁堵、駕駛安全、綠色環保等涉及人、車輛、環境的諸多問題，提供了一個更加快速、有效的解決方案。

2 5G現狀與概念

2.1 概念

5G：作為4G技術的延伸，5G技術從概念到如今處于研究與推廣應用并行期，峰值傳輸速度可達10-20Gbit/s，可滿足智能網聯汽車所需的大量數據傳輸。目前，我國已經建成全球最大規模的5G技術網絡，累計有81.9萬個基站，占全球70%占比，終端用戶連接數高達2.8億。

2.2 路徑發展

2010年，HTC在美國的無線通信展上推出第一款4G手機;2013年，日本電報電話公司（Nippon Telegraph and Telephone）領導著5G研究。韓國三星公司宣布了這項技術的發展。包括華為在內的中國企業開始研究5G。

2020年，5G服務陸續在大城市中推出，全球5G無線網絡基礎設施收入將達到42億美元。至今5G智能手機出貨量約為5.4億部。

中國作為5G技術領域領先的國家，擁有全球最大的5G用戶群。在2009年已經開始研究當時的下一代通信技術，即5G技術。

2.3 部分商用國家及區域

美國，于2019年4月3日開始，首個運營商為Verizon。

歐洲（如英國、德國、法國等），也已于2019年4月份開始，運營首個5G商用網絡技術。

日本，新加坡已于2020年開始將5G技術商業化應用。

3 智能網聯汽車（ICV）

智能網聯汽車能夠在推動社會經濟發展，改造主機廠的傳統生產模式、道路的交通運輸等方面，新時代實現的智能制造領域大有可為。

得益于中國5G技術的市場發展和廣泛應用，在最近的移動通信基礎設施報告《Mobile Infrastructure Market Tracker》中，2021年第一季度華為仍是市場收入第一，占比31%。隨后排名為諾基亞、愛立信和中興。

3.1 智能網聯汽車現實意義

智能網聯汽車ICV—可以對（車—車）間短距預警，從而避免車流密集狀態下的交通安全危險，提升高密度交通流的通行效率。能根據交通參與人的目的路徑，預判制定行車路線，最大限度選擇相對優化的行駛軌跡，從而節約路上時間成本。

3.2 趨勢發展

西方世界的美國最早開展了智能汽車、網聯汽車的國家，首先制定了三階段發展：純自動駕駛車（路況單一）、網聯車輛（多車交融的運行環境）、以及將二者融合關聯的智能化網聯式自動駕駛汽車，見下圖1。

車輛在行駛時，網聯汽車將接收各種信息信號（由GPS、多功能傳感器等發出），對車輛狀態和運行環境進行評估預判，通過共享信息技術，所運行環境車輛的狀態進入中央“云分析處理單元平臺”。智能網聯汽車（ICV）將兩者技術優勢融合，車輛成為真正的智能化、網聯化自動駕駛車。

我國汽車智能網聯化的研究相對較晚，主要在長安、國防科大及清華等高校院所。科技部公布的“中國制造2025”重大技術攻關路線中，規劃了車聯網技術和智能汽車駕駛、智能交通系統等關鍵技術的關系，如圖2。

在該規劃框架中，智能車輛的先進駕駛員輔助系統、智能網聯汽車模塊屬于智能交通系統的大模塊中，與車聯網技術領域有重疊和交叉。

3.3 車載平臺和基礎設施

集成化和一體化的計算機技術，智能化信息傳感技術和通信技術的高速發展，隨著政府交管平臺基礎設施的完善下，我國智能網聯汽車定制化和規模化的發展會更加迅速，當下的車載平臺和基礎設施建設層面的進程如下圖3所示。

4 5G與智能網聯汽車

常見的5G手機和電腦，增強現實AR、虛擬現實VR、智能汽車、遠程醫療、機器人、物聯網、區塊鏈等眾多產品已經開始展示和商用，虛擬與實體并行，涉及智能工廠、智能制造技術、智慧交通、智慧城市、智能駕駛和智能生活等方方面面。未來，在相關產業化、網絡搭建及應用融合下取得積極成就。可以預見，在下一代通信標準來臨之前，5G技術顯然起到了促進節能高效，萬物互通，對保證世紀中葉達到碳中和的國家戰略有重要的幫助。

5G技術的高頻次速率的信息傳遞，能夠保證車輛間的信息能夠實現實時的無縫換接，在。有5G技術作為基礎保障，其高容量的信息融合，可以使得車輛間的信息負載驅動順暢，無須擔心信號重負和車流的密度問題，使得路面車輛流負載均布。

雖然在5G的高利用效率和速度傳遞方面非常有利于智能網聯汽車的發展，但同時也有多信息要素的干擾發生，NAM[4]等科研人員為此設計的接收機科技，在對抗信息干擾方面取得了良好的效果。由此，5G與智能網聯汽車的融合，無論從資源配置上、空閑頻帶的利用與分配上都相應提高了效率，解決了干擾的情況。

5 總結

在5G技術發展的背景下，本文結合智能網聯汽車在交通參與中的發展，將兩者進行有機融合的全智能交通系統的趨勢、背景意義等問題進行了探討分析。有利于ICV的規模化、定制化技術架構的完善，以期實現ICV車輛間的信息的有機融合。

展望未來，以期為新時代我國智能交通系統環境，作有意義的指導建議。

基金項目：昆明冶金高等專科學校科研項目：重型串聯式液壓混合動力汽車控制策略研究（2019XJZK07）。

參考文獻：

[1]王健美等.專利視角下全球智能網聯汽車技術競爭態勢分析[J].汽車技術：1-101000-3703.20201349.

[2]徐澤洲等.智能網聯汽車自動駕駛行為決策方法研究[J].復雜系統與復雜性科學，2021，18（03）：88-94.

[3]張謙.智能網聯汽車系統基礎平臺及其產業化對策[J].時代汽車，2021（11）：9-10.

[4]NAM W，BAI D，LEE J， et al. Advanced interference management for 5G cellular networks[J]. IEEE Communications Magazine，2014，52（5）：52-60.

[5]何志忠.《智能網聯汽車技術》課程思政研究與實踐[J].時代汽車，2021（11）：80-81.

作者簡介

周鵬：（1986—），男，山東鄒平人，講師，工學碩士，主要從事新能源汽車與智能交通系統及控制研究。