數(shù)字化技術(shù)在汽車上的若干應(yīng)用

隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)日趨飽和，汽車?yán)麧?rùn)率也將逐步降到全球行業(yè)的平均水平，在這種嚴(yán)峻形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)汽車制造企業(yè)在管理和技術(shù)上尋求革新勢(shì)在必行。中國(guó)的汽車制造業(yè)正處在一個(gè)機(jī)遇與危機(jī)并存的關(guān)鍵發(fā)展階段。

為了提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，許多企業(yè)都致力于學(xué)習(xí)和推廣先進(jìn)的管理理念，并與先進(jìn)的制造技術(shù)及信息技術(shù)相結(jié)合來(lái)創(chuàng)造新價(jià)值。在這些先進(jìn)的理念和方法中，精益生產(chǎn)或JIT(Just In Time)是影響深遠(yuǎn)的常青樹，基于產(chǎn)品生命周期管理策略的數(shù)字化制造技術(shù)則是后起之秀。

在數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)融合的背景下，并在虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、快速原型、數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體等支撐技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶的需求，迅速收集資源信息，對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能的仿真以及原型制造，進(jìn)而快速生產(chǎn)出達(dá)到用戶要求性能的產(chǎn)品，完成整個(gè)制造全過(guò)程。

1 分布式信息傳遞底層結(jié)構(gòu)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用[1]

車輛的車載傳感器收集大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)，信息數(shù)據(jù)源來(lái)自如道路傳感器和交通信號(hào)等基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)源、手機(jī)等移動(dòng)數(shù)據(jù)源、Twitter等社交媒體以及新聞和天氣數(shù)據(jù)服務(wù)等來(lái)源。

然而，這些數(shù)據(jù)將在數(shù)據(jù)中心處理和檢索時(shí)造成瓶頸，并且需要在數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間部署額外的信息傳輸基礎(chǔ)設(shè)施以支持不同的應(yīng)用。在文中，作者提出了一個(gè)高效低延遲的分布式消息傳遞系統(tǒng)策略（概念構(gòu)架見文中Fig.1），并將其應(yīng)用在分布式消息傳遞平臺(tái)的CV應(yīng)用程序。該策略可以收集、管理大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（道路交通相關(guān)和非道路交通相關(guān)數(shù)據(jù)）并轉(zhuǎn)換為標(biāo)記和自定義主題。再提供給大量訂閱者或消費(fèi)者，例如汽車，移動(dòng)設(shè)備和數(shù)據(jù)中心。作者通過(guò)建立一個(gè)基于開源信息傳遞系統(tǒng)—Apache Kafka模型來(lái)評(píng)估這一策略的表現(xiàn)，并將其性能與CV應(yīng)用程序的延遲要求進(jìn)行了比較。作者提供了兩個(gè)位于克萊姆森大學(xué)的不同的分布式計(jì)算測(cè)試平臺(tái)上的基礎(chǔ)信息傳遞的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：Holocron集群和Palmet?to簇。作者進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)以用于各種測(cè)試場(chǎng)景的消息傳遞系統(tǒng)的延遲，這些實(shí)驗(yàn)表明測(cè)得的延遲小于美國(guó)運(yùn)輸部對(duì)CV應(yīng)用要求的建議延遲，證明了它可以有效應(yīng)用于CV相關(guān)數(shù)據(jù)分發(fā)和管理任務(wù)系統(tǒng)。

Fig.1.A conceptual vision for message delivery infrastructure for a connected transportation system[1].

作者的分析表明消息傳遞系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別多個(gè)CV應(yīng)用程序中的唯一信息流來(lái)減少消息冗余。評(píng)價(jià)分布式消息傳遞系統(tǒng)顯示最高總平均延遲是7.95毫秒。

2 全區(qū)域范圍內(nèi)智能汽車在低能見度條件下安全開發(fā)[2]

在不遠(yuǎn)的將來(lái)，自動(dòng)駕駛車輛將很快廣泛應(yīng)用于日常交通中。使用機(jī)器或深度學(xué)習(xí)算法的高級(jí)對(duì)象檢測(cè)和人工智能（AI）等新技術(shù)將支持滿足不同自動(dòng)化程度所涉及的所有操作需求。對(duì)于自動(dòng)化批量生產(chǎn)，這些車輛在實(shí)際交通中必須在所有天氣條件下都是安全的。因此，系統(tǒng)驗(yàn)證、道德方面和自動(dòng)車輛功能的測(cè)試功能（文中Fig.1）是成功開發(fā)、市場(chǎng)推廣、道德和社會(huì)接受的基本基礎(chǔ)。

為了測(cè)試和驗(yàn)證自動(dòng)駕駛車輛低能見度下發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)的能力進(jìn)行了第一次全區(qū)域分析。因?yàn)槟芤姸炔钕拗屏巳祟惖母兄c機(jī)器認(rèn)知(見文中Fig.6)，相對(duì)應(yīng)的是基于對(duì)128萬(wàn)個(gè)地區(qū)范圍的警察事故報(bào)告的文本分析-隨后對(duì)374個(gè)關(guān)于惡劣天氣情況的確定案例進(jìn)行了深入的逐案分析。為此目的，全國(guó)范圍內(nèi)的分析首次包括了該州所有地區(qū)的所有警方報(bào)告。

Fig.1 Feedback from lifecycle of automated vehicles for safe development,validation and ethical testing[4]

在這個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)中，由于感知限制而發(fā)現(xiàn)374起事故-由“雨”、“霧”引起的，“雪”、“眩光”/“致盲”和“視覺障礙”—的逐案調(diào)查。所有那些影響場(chǎng)景與自動(dòng)駕駛相關(guān)的氣候等將成為安全開發(fā)、驗(yàn)證和測(cè)試的關(guān)鍵方面自動(dòng)駕駛功能中的機(jī)器感知。

第一次全區(qū)域分析不僅像以前的深入分析那樣依賴于樣本。它提供用于測(cè)試自動(dòng)車輛的相關(guān)現(xiàn)實(shí)交通場(chǎng)景。這是第一次進(jìn)行分析每個(gè)事故的地點(diǎn)、時(shí)間和背景超過(guò)整個(gè)聯(lián)邦州的總調(diào)查區(qū)域。因此，事故已經(jīng)分析包括可能在高速公路和主要地區(qū)發(fā)生的各種代表性情況道路，如小巷或城市交通。這些情景可以推斷為包括全球類似的道路網(wǎng)絡(luò)。這些結(jié)果還將考慮制定有關(guān)早期模擬以及早期模擬的標(biāo)準(zhǔn)隨后的實(shí)際測(cè)試。將來(lái)，還可以包括車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)和交通模擬?；谧髡呓ㄗh，從薩克森州聯(lián)邦事故數(shù)據(jù)庫(kù)中挑選出來(lái)的這些相關(guān)的現(xiàn)實(shí)事故進(jìn)一步制定基于道德、法律要求和社會(huì)接受度的國(guó)際有效準(zhǔn)則。

3 使用NFC的自動(dòng)停車認(rèn)證系統(tǒng)和基于An?droid手機(jī)的密鑰加密[3]

如今，汽車比以前更加便宜。因此消費(fèi)者增加了新車的購(gòu)買量。因此使停車服務(wù)遇到汽車信息問(wèn)題管理。一個(gè)問(wèn)題是汽車被盜，因?yàn)樗緳C(jī)可以駕駛他的車進(jìn)出停車場(chǎng)僅使用停車卡進(jìn)行身份驗(yàn)證。從上面討論的原因，汽車盜竊很容易發(fā)生。如果汽車的車主離開他的車時(shí)忘記將停車卡遺忘在車中停車卡被盜。偷車者能夠很容易將車開出停車場(chǎng)。本文介紹了概念以及如何解決這些問(wèn)題。通過(guò)在Android手機(jī)上應(yīng)用NFC技術(shù)公鑰密碼算法，用于自動(dòng)打開停車場(chǎng)的大門(見文中Fig.1)。用戶必須使用他的用戶名和密碼從Android應(yīng)用程序獲取數(shù)字票，然后開車。他的車進(jìn)入停車場(chǎng)并在NFC控制臺(tái)上操作他的Android手機(jī)，門才會(huì)打開。

通過(guò)在Android上應(yīng)用NFC技術(shù)電話和公鑰密碼算法，系統(tǒng)能夠減少驗(yàn)證時(shí)間。在使用NFC和NFC的自動(dòng)停車認(rèn)證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中基于an?droid手機(jī)的公鑰密碼學(xué)，研究者預(yù)期的算法，分為3個(gè)步驟。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，居民對(duì)文化生活的需求不斷增長(zhǎng)，“非遺”傳承與發(fā)展獲得了新的機(jī)遇。江蘇對(duì)“非遺”項(xiàng)目的傳承、保護(hù)和發(fā)展能夠應(yīng)時(shí)而動(dòng)，許多“非遺”傳承人也能夠因地制宜，不斷反思與變革，以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的新需求。但是，由于社會(huì)“非遺”項(xiàng)目傳承、保護(hù)和發(fā)展的宏觀戰(zhàn)略與具體措施存在一些偏誤，以及一些“非遺”項(xiàng)目未能及時(shí)自我調(diào)整以適應(yīng)社會(huì)的變化，江蘇“非遺”項(xiàng)目生態(tài)化傳承、保護(hù)和發(fā)展還存在令人擔(dān)憂的問(wèn)題。

Fig.1 Mobile phone registration to car parking system

第1步，客戶使用手機(jī)注冊(cè)到系統(tǒng)，以創(chuàng)建用戶名和密碼，此步驟客戶將發(fā)送客戶公鑰和客戶手機(jī)號(hào)的IMEI使用散列函數(shù)，將所有數(shù)據(jù)加密到系統(tǒng)并接收停車公鑰存儲(chǔ)在客戶手機(jī)。

第2步，客戶在手機(jī)上運(yùn)行應(yīng)用程序，用戶名登錄系統(tǒng)。密碼和IMEI從上一步開始，正確登錄后系統(tǒng)將隨機(jī)生成number是帶有時(shí)間戳的“ticket”，并使用客戶公鑰對(duì)其進(jìn)行加密并將其發(fā)送回客戶手機(jī)，移動(dòng)應(yīng)用程序從系統(tǒng)獲取票證后，再解密票證用客戶私鑰獲取原始票。

第3步，客戶可以駕駛汽車進(jìn)入停車場(chǎng)網(wǎng)關(guān)并觸摸客戶手機(jī)。在NFC觸摸平臺(tái)（接近0-4英寸），客戶可觸摸移動(dòng)應(yīng)用程序?qū)⒈话l(fā)送到汽車停車公鑰加密的IMEI以及NFC操控臺(tái)，IMEI將使用哈希函數(shù)加密，并且票證將被汽車解密停放私鑰，然后比較IMEI和客戶在數(shù)據(jù)庫(kù)中的票，如果相似，那么相同的哈希值和驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性，門將打開。

4 數(shù)字供應(yīng)鏈中的智能自動(dòng)駕駛汽車：將創(chuàng)新融入可持續(xù)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)框架[4]

這項(xiàng)研究的主要目標(biāo)是提供一個(gè)框架，關(guān)注主要的軟件結(jié)構(gòu)元素，用于開發(fā)高度定制的模擬工具，支持智能自動(dòng)駕駛汽車（IAV）在可持續(xù)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的有效集成(見文中Fig.3)，作為一個(gè)新興領(lǐng)域運(yùn)營(yíng)管理議程。為此，該研究的貢獻(xiàn)有四個(gè)方面，包括：

Fig.3.Technical structure of tier 2-The MCV architectural specifications.

（i）審查用于評(píng)估相互關(guān)聯(lián)的IAV性能的軟件模擬工具和平臺(tái)與供應(yīng)鏈（SC）在生態(tài)系統(tǒng)中不斷衍生。

（ii）集成的軟件框架，用于監(jiān)測(cè)和評(píng)估在運(yùn)營(yíng)中利用創(chuàng)新的IAV定義的SC的可持續(xù)性績(jī)效。

（iii）通過(guò)強(qiáng)大的五階段逐步過(guò)程進(jìn)行應(yīng)用，將建議的SC框架轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的軟件。

（iv）開發(fā)的示范軟件工具，通過(guò)其在可定制倉(cāng)庫(kù)中運(yùn)行的IAV系統(tǒng)的情況下，建立應(yīng)用模型。

作者分析并強(qiáng)調(diào)了分散式軟件管理架構(gòu)帶來(lái)的靈活性，從而實(shí)現(xiàn)了SC網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)重新配置。此外，開發(fā)的駕駛仿真工具可以幫助運(yùn)營(yíng)經(jīng)理捕捉設(shè)施的運(yùn)營(yíng)需求，在考慮可持續(xù)性參數(shù)的同時(shí)評(píng)估IAV系統(tǒng)的性能。

本研究提出了用于開發(fā)在數(shù)字供電網(wǎng)絡(luò)中集成IAV系統(tǒng)的仿真軟件工具系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)仿真和已執(zhí)行任務(wù)的可持續(xù)性評(píng)估。通過(guò)以下方式證明了擬議框架的適用性定制的仿真軟件工具，在案例的基礎(chǔ)上進(jìn)行測(cè)試一個(gè)以概念和高度定制的方式運(yùn)行的IAV系統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)。從過(guò)渡傳統(tǒng)的SC以可行的方式促進(jìn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可持續(xù)性，迫使IAV在不同運(yùn)營(yíng)層面的利用、整合和協(xié)調(diào)。

該研究記錄了環(huán)境可持續(xù)性的表現(xiàn)指標(biāo)，但不量化經(jīng)濟(jì)和/或社會(huì)考慮因素。正在進(jìn)行的研究編程工作旨在擴(kuò)展工具的功能，并提供更大的靈活性和定制化。

5 車輛維護(hù)新興技術(shù)[5]

車輛中的新技術(shù)每天都在出現(xiàn)，并且當(dāng)今運(yùn)輸系統(tǒng)的要求變得越來(lái)越復(fù)雜。今天用于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)正在變得越來(lái)越以電子和機(jī)電一體化為基礎(chǔ)，并且業(yè)務(wù)正朝著未來(lái)完全電子控制的數(shù)字設(shè)備發(fā)展。車輛的發(fā)展為維護(hù)帶來(lái)了新的概念。電子支持成為最終的解決方案，有一個(gè)必須遵循的檢查清單，大多數(shù)維護(hù)操作都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)/遠(yuǎn)程支持進(jìn)行。一切都是今天變化的主題，唯一的選擇是適應(yīng)這些新趨勢(shì)。在發(fā)展中國(guó)家，維護(hù)活動(dòng)不足往往是減緩經(jīng)濟(jì)發(fā)展的因素之一。有必要研究新興技術(shù)在不同情景中的引入和使用，包括：先進(jìn)的技術(shù)場(chǎng)所，很差的技術(shù)場(chǎng)所，一般/很差的基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)文化等。實(shí)施公司維護(hù)策略需要基于邏輯的維護(hù)計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)降低全球成本。該公司的維護(hù)系統(tǒng)可以分為四個(gè)基本子系統(tǒng)，即管理、編程、性能和工程。提供援助和維護(hù)服務(wù)非常方便和重要，且對(duì)正常運(yùn)作運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)有很大影響。發(fā)生事故或道路上的車輛故障，可能會(huì)造成重大干擾交通。發(fā)展中國(guó)家道路上面臨的最大問(wèn)題之一是缺乏援助維修車輛。受控維護(hù)管理系統(tǒng)包括組織、規(guī)劃、監(jiān)督、協(xié)調(diào)和控制職能必要的，以確保設(shè)備執(zhí)行其設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)可能性的功能。

高科技汽車正在推動(dòng)汽車行業(yè)的成功。技術(shù)特征、情感和品牌是重要的汽車成功案例和價(jià)值鏈的要素。目前的客戶仍然對(duì)汽車速度、功率、品牌特征、個(gè)人舒適度感興趣，也包括方便性或更好的個(gè)人形象。知名品牌（如：奧迪、寶馬、梅賽德斯奔馳、通用汽車、豐田和其他）正在努力改善車隊(duì)的可持續(xù)性。對(duì)汽車制造商來(lái)說(shuō)，電動(dòng)交通是一種受歡迎的可持續(xù)性的技術(shù)改進(jìn)，投資銀行、咨詢公司和研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)市場(chǎng)到2020年，電動(dòng)車滲透率從2%提高到25%。在發(fā)展中國(guó)家考慮另一個(gè)問(wèn)題也很重要：這就是不充分和有效的訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，這是第一個(gè)解決方案必須采納的措施，必須由具有一定財(cái)務(wù)和技術(shù)的組織提供這樣的能力，從而以確保車隊(duì)正常運(yùn)作。擬議維修中心定義維護(hù)的概念是未來(lái)的主要工作。

6 總結(jié)

本文介紹了分布式信息傳遞底層結(jié)構(gòu)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，全區(qū)域范圍內(nèi)智能汽車在低能見度條件下安全開發(fā)，使用NFC的自動(dòng)停車認(rèn)證系統(tǒng)和基于An?droid手機(jī)的密鑰加密，數(shù)字供應(yīng)鏈中的智能自動(dòng)駕駛汽車：將創(chuàng)新融入可持續(xù)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)框架以及車輛新興維護(hù)技術(shù)等幾篇論文，從技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程、日常使用角度和維修保養(yǎng)角度等多方面闡述數(shù)字化技術(shù)在汽車上的多種應(yīng)用。在數(shù)字化技術(shù)和汽車制造，創(chuàng)新技術(shù)以及其他學(xué)科相融合的背景下，同時(shí)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、快速原型、數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體等支撐技術(shù)，重點(diǎn)把握用戶的需求，迅速收集資源信息，對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息以及使用信息進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能的仿真以及原型車的制造，進(jìn)而快速生產(chǎn)出達(dá)到用戶要求性能的產(chǎn)品。數(shù)字化需要貫穿整個(gè)制造全過(guò)程，以及在后續(xù)使用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高度數(shù)字化，智能化，也使得汽車產(chǎn)品更加適用于我們的生活。