新一代信息通信技術(shù)影響下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)資源發(fā)展分析

杜志彬 趙鵬超 黃曉延 丁田妹

（中國汽車技術(shù)研究中心，天津 30000）

1 數(shù)據(jù)資源對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的重要性

電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的戰(zhàn)略目標為汽車產(chǎn)業(yè)帶來了良好的發(fā)展機遇，智能網(wǎng)聯(lián)汽車（Intelligence Connected Vehicle，ICV）作為未來10～20年汽車產(chǎn)品的最終形態(tài)，已經(jīng)成為業(yè)界的廣泛共識。近年迅速崛起的新一代信息通信技術(shù)（Information Communication Technology，ICT）是推動數(shù)字信息化汽車產(chǎn)業(yè)與智能網(wǎng)聯(lián)化汽車產(chǎn)品升級革新的重要力量。數(shù)據(jù)資源作為ICT的核心代表，也已成為促進汽車與信息通信融合發(fā)展的新鮮血液。

汽車產(chǎn)業(yè)綜合性較強，同時也是資金密集型、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，將產(chǎn)生大體量的信息。傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)在物料清單、生產(chǎn)工藝、供應鏈條等方面積累了大量的數(shù)據(jù)信息，這些信息的處理統(tǒng)計在一定程度上提高了汽車生產(chǎn)效率并幫助塑造了現(xiàn)代汽車的工業(yè)化形態(tài)。21世紀以來，在國家新型工業(yè)化道路發(fā)展的帶動下，以兩化融合為核心的可持續(xù)化發(fā)展思想為汽車產(chǎn)業(yè)的工業(yè)化、信息化進步提供了進一步上升的驅(qū)動力?！爸袊圃?025”規(guī)劃和“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃的出現(xiàn)，已經(jīng)開始推動云計算、大數(shù)據(jù)與現(xiàn)代制造業(yè)的結(jié)合，并創(chuàng)新性地促進了一系列智能化工業(yè)產(chǎn)品的出現(xiàn)。

對于汽車行業(yè)，大數(shù)據(jù)整合不僅意味著汽車行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)的創(chuàng)新性整合，更代表著汽車產(chǎn)業(yè)內(nèi)不同行業(yè)間的數(shù)據(jù)融合[1]。2016年，智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)取得了飛速發(fā)展，無人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)概念已經(jīng)得到行業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。與智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)的數(shù)據(jù)資源不僅對產(chǎn)品本身在環(huán)境感知、決策控制、信息交互等方面發(fā)揮著舉足輕重的作用，更對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)從研發(fā)設計、生產(chǎn)制造到后市場服務等環(huán)節(jié)產(chǎn)生了關(guān)鍵性的影響。同時，智能網(wǎng)聯(lián)汽車中服務于智慧交通而衍生出的有用信息也屬于數(shù)據(jù)資源。目前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)資源多以數(shù)據(jù)的細分應用或助力智慧交通的數(shù)據(jù)處理為主要研究方向，如智能互聯(lián)汽車的數(shù)據(jù)化媒體服務[2]、互聯(lián)汽車數(shù)據(jù)共享[3]、智能車輛數(shù)據(jù)融合策略[4]、車輛調(diào)度數(shù)據(jù)通信[5]、數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控[6-7]等，學術(shù)屆在整合智能網(wǎng)聯(lián)汽車各系統(tǒng)要素，對數(shù)據(jù)資源進行宏觀研究這一領域缺少系統(tǒng)的研究。智能網(wǎng)聯(lián)汽車利用通信技術(shù)和決策算法實現(xiàn)智能駕駛，智能駕駛的實現(xiàn)又導致相關(guān)產(chǎn)業(yè)服務的誕生，在這樣的產(chǎn)業(yè)格局下，可將用于支撐整個行業(yè)良好運營的大數(shù)據(jù)應用分為4類：決策控制數(shù)據(jù)、網(wǎng)聯(lián)化交互數(shù)據(jù)、評價測試數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)服務數(shù)據(jù)。

2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車決策控制數(shù)據(jù)

感知、決策、控制是智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)實現(xiàn)的基本思路[8]。這一架構(gòu)的形成在一定程度上與自主移動機器人的設計有著相同之處。無論是自主式感知或是網(wǎng)聯(lián)化感知，都對智能網(wǎng)聯(lián)汽車行駛過程中所處的環(huán)境場景進行了大體量數(shù)據(jù)信息的采集。對于自主控制的智能網(wǎng)聯(lián)汽車，這些數(shù)據(jù)將交付給其中央決策系統(tǒng)，即可對多種類、多維度數(shù)據(jù)進行準確高速處理的車載中央處理器。通過實時的數(shù)據(jù)分析、判斷并結(jié)合一定的處理機制，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換加工成可為智能網(wǎng)聯(lián)汽車各類執(zhí)行器所接收的控制數(shù)據(jù)，從而驅(qū)動無人駕駛汽車。由此，這些數(shù)據(jù)構(gòu)成了從環(huán)境流入智能網(wǎng)聯(lián)汽車，再通過決策控制使其由智能網(wǎng)聯(lián)汽車回歸環(huán)境的信息流。例如，將地圖和環(huán)境信息轉(zhuǎn)化為可驅(qū)動汽車按預定的路線行駛的數(shù)據(jù)即為一種決策控制數(shù)據(jù)。

對于數(shù)據(jù)采集，先進傳感器技術(shù)尤為關(guān)鍵。目前已在廣泛測試的智能網(wǎng)聯(lián)汽車，無論是起步較早的谷歌、百度，或是緊隨其后的福特、長安，都大量集成了激光雷達、視覺傳感、毫米波雷達、超聲波傳感、紅外傳感等感知技術(shù)。多傳感器所采集的信息在信息格式、時間頻域與誤差程度上都存在一定的區(qū)別，多傳感器融合是數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)規(guī)范等的重要基礎。

環(huán)境感知技術(shù)的作用是連接感知系統(tǒng)和決策系統(tǒng)。以視覺感知為例，視覺傳感器所采集到的環(huán)境圖像包含行人、車輛、道路、交通標志等多類信息。對這些環(huán)境對象的提取是環(huán)境感知技術(shù)的基礎，也是提高先進駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driver Assistant System，ADAS）性能的關(guān)鍵。利用環(huán)境感知技術(shù)提取的數(shù)據(jù)信息將在車載中央處理單元進一步傳輸?shù)經(jīng)Q策單元。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車對安全性要求很高，其決策需要考慮道路交通法規(guī)、社會道德倫理、傳統(tǒng)駕駛習慣等限制條件。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的智能決策與行人不可預測、不可控的行為間具有很大矛盾，智能決策判斷受到交通法規(guī)、社會倫理的制約，這些困境尚無合適的解決方案，處于爭議討論之中。在技術(shù)層面，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的決策算法不僅是簡單的對單一條件的判斷處理，更是對龐大環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌計算。所以，除對海量數(shù)據(jù)存儲、高速數(shù)據(jù)交換、低延時計算處理等硬件技術(shù)的要求外，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的決策控制對數(shù)據(jù)的計算提出了更高的要求。人工智能作為新一輪科技革命的重要技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的決策需求提供了技術(shù)保障。人工智能在深度學習等新算法的推動下取得了飛速發(fā)展。以百度無人駕駛技術(shù)為例，2015年底，其無人駕駛汽車完成了在實際路況環(huán)境中的測試，2016年11月，第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會期間，其進一步實現(xiàn)了開放城市道路運營。人工智能技術(shù)相對于傳統(tǒng)的信息技術(shù)，具有自學習、自適應、自組織等特性，可以在大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”的疊加效應下，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供更可靠的決策系統(tǒng)。

3 汽車網(wǎng)聯(lián)化交互數(shù)據(jù)

隨著城市化進程的不斷深化與公眾生活水平的普遍提高，人類與汽車相伴的時間持續(xù)增加，對車載娛樂與消費的需求也逐步加強。因而，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)也開始受到人們越來越多的關(guān)注和重視，更多的ICT供應商將目光轉(zhuǎn)向智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品。

目前，全球還處于4G技術(shù)的應用階段，汽車的網(wǎng)聯(lián)化應用以遠程信息交互為主，主要解決出行過程中的信息娛樂、交通信息發(fā)布與交通管理等問題，而代表未來移動通信技術(shù)發(fā)展方向的LTE-V、5G技術(shù)還處于研究階段。同時，基于移動通信技術(shù)的車輛應用僅停留于遠程信息服務階段，真正與交通安全、出行效率、自動駕駛、交通實時調(diào)度等相關(guān)的應用還處于研究的初級階段。

國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖中提出：至2020年，加深對多通信模式的數(shù)據(jù)交互管理平臺的研發(fā)，完成應用層數(shù)據(jù)交互標準，開展V2X的大規(guī)模示范與應用；同時，建立“基礎數(shù)據(jù)-公共服務-應用服務”的三級信息交互平臺架構(gòu)體系，研究各平臺間數(shù)據(jù)交互標準，并計劃未來5年內(nèi)實現(xiàn)全國性基礎數(shù)據(jù)平臺的規(guī)模化運營，實現(xiàn)不同品牌汽車的大規(guī)模接入，三級平臺間通過標準協(xié)議實現(xiàn)實時對接。這在一定程度上為車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展指明了方向。

智能汽車網(wǎng)聯(lián)化應用在前期涉及車輛運行數(shù)據(jù)（如位置數(shù)據(jù)、車輛健康數(shù)據(jù)、行駛軌跡數(shù)據(jù)、道路環(huán)境數(shù)據(jù)等）以及用來保障駕駛出行便利性的資訊數(shù)據(jù)（如導航數(shù)據(jù)、道路實時路況數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、通信數(shù)據(jù)等）的監(jiān)控。在智能汽車網(wǎng)聯(lián)化應用的后期，對智能網(wǎng)聯(lián)汽車與智能交通系統(tǒng)的融合更加重視，網(wǎng)聯(lián)化系統(tǒng)的應用將重新定義。此時，數(shù)據(jù)的交互將以LTE-V、5G或是專用短程通信（Dedicated Short Range Communications，DSRC）等新的無線通信技術(shù)為載體，實現(xiàn)車車通信（V2V）、車與行人通信（V2P）、車路通信（V2I）功能。在有條件自動駕駛（CA）階段，以封閉道路、結(jié)構(gòu)化道路區(qū)域內(nèi)的自動駕駛為起點，更多的路側(cè)單元（Road Side Unit，RSU）等智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transport System，ITS）基礎設施的完善，將構(gòu)成新型的智能化車聯(lián)網(wǎng)體系。屆時，智能網(wǎng)聯(lián)汽車將擺脫單一的自主式控制階段，除去通過車體自身所搭載的各類傳感器對外界環(huán)境信息的采集，更多的環(huán)境數(shù)據(jù)將通過中心遠程控制端（例如城市級別的全局路徑規(guī)劃）、道路基礎設施端（例如交通信號燈數(shù)據(jù)）、同環(huán)境移動車輛端（前車所遇事故數(shù)據(jù)）、非機動車輛端（行人等移動趨勢數(shù)據(jù)）等渠道獲取。這種方式不僅可以在一定程度上降低車載決策控制處理器在性能方面的要求，降低單車成本，更可以把智能網(wǎng)聯(lián)汽車置于智能交通系統(tǒng)全局中統(tǒng)籌考慮，在出行效率、道路分配上給出最優(yōu)解。

由此可以預見，車聯(lián)網(wǎng)體系將更有效地幫助智能網(wǎng)聯(lián)汽車實現(xiàn)與完善自動駕駛功能，并在多區(qū)域內(nèi)多車輛行駛的統(tǒng)籌規(guī)劃中起到良好的推動作用。伴隨環(huán)境數(shù)據(jù)的豐富與數(shù)據(jù)采集準確性的提高，車聯(lián)網(wǎng)也將在智能交通系統(tǒng)甚至物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中更好地發(fā)揮作用。對車聯(lián)網(wǎng)體系與物聯(lián)網(wǎng)體系交互數(shù)據(jù)的深入挖掘，可以開發(fā)出更多的應用場景與功能，實現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)聯(lián)化系統(tǒng)的快速迭代與持續(xù)進步。

4 智能網(wǎng)聯(lián)汽車評價測試數(shù)據(jù)

傳統(tǒng)汽車在研發(fā)階段的測試形成了相對完善的評價機制，并伴隨汽車技術(shù)的革新不斷衍生出新的評價規(guī)程。中國新車評價規(guī)程（China-New Car Assessment Program，C-NCAP）、中國生態(tài)汽車評價規(guī)程（China Eco-Car Assessment Programme，C-ECAP）分別從安全與性能、綠色與生態(tài)等方面出發(fā)，涵蓋了傳統(tǒng)汽車測試的大部分內(nèi)容，為國內(nèi)市場汽車的發(fā)展提供了一定的保障。另一方面，在各企業(yè)發(fā)動機、變速器、底盤、電氣系統(tǒng)等技術(shù)差距逐步縮小的情況下，消費者對駕乘體驗、汽車外觀、附加功能提出了更高的需求，由此形成了造型評價、感官品質(zhì)、設計對標、功能驗證等多個新領域的評價測試方法。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車較傳統(tǒng)汽車實現(xiàn)了有人駕駛到自動駕駛的突破式創(chuàng)新，其對通信系統(tǒng)、信息安全、數(shù)據(jù)處理等層面提出了新的需求，并對多傳感器的數(shù)據(jù)采集性能給予了很大的關(guān)注。除去一些傳統(tǒng)汽車檢測機構(gòu)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車評價測試層面的布局，越來越多的互聯(lián)網(wǎng)公司、智能科技公司等ICT行業(yè)中堅力量參與到這一領域中來。汽車的智能化所帶來的數(shù)據(jù)安全與功能安全面臨著一定的挑戰(zhàn)，目前還沒有形成一定體系與標準的安全性測評方法。未來一段時期，與汽車安全相關(guān)的信息數(shù)據(jù)將受到高頻率、寬維度的攻擊，這就對數(shù)據(jù)通信質(zhì)量與數(shù)據(jù)安全認證方法納入智能網(wǎng)聯(lián)汽車評價規(guī)程形成了迫切需求[9]。

另一方面，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的測試與國家對示范測試區(qū)以及信息安全實驗室的建設密切相關(guān)。2016年，工信部與多地政府簽署“基于寬帶移動互聯(lián)網(wǎng)的智能汽車與智慧交通應用示范”合作框架協(xié)議，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供了可靠的基礎設施保障。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的測試評價不僅要求在評價方法上的提升，更需要一些創(chuàng)新測試技術(shù)的出現(xiàn)。以環(huán)境識別技術(shù)為例，對復雜道路環(huán)境中行人、車輛、標志的識別準確率是重中之重。傳統(tǒng)實際環(huán)境中的測試難以在短時間內(nèi)構(gòu)建符合測試要求的場景，此時，虛擬場景數(shù)據(jù)的出現(xiàn)解決了這一問題。通過三維立體交通環(huán)境的搭建模擬真實道路路況，行人軌跡、車輛動態(tài)、標志種類等虛擬數(shù)據(jù)的組合設定使得在實際環(huán)境中較難出現(xiàn)的場景可以通過這一系統(tǒng)良好組合，并極大了提高了測試效率，縮短了研發(fā)周期。

由此可以看出，以虛擬現(xiàn)實（VR）在環(huán)仿真技術(shù)為代表的ICT將在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的前期測試中起到關(guān)鍵性作用。與之相關(guān)的多地域、多場景的測試數(shù)據(jù)也將成為行業(yè)內(nèi)協(xié)同發(fā)展的寶貴資源。

5 智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)服務數(shù)據(jù)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展離不開汽車產(chǎn)業(yè)的整體進步，汽車產(chǎn)品的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)的工業(yè)化、信息化水平息息相關(guān)。智慧工廠、個性化定制、精準銷售、共享經(jīng)濟的出現(xiàn)得益于大數(shù)據(jù)時代條件下，對豐富的ICT資源的綜合利用。在這一進程中，智能網(wǎng)聯(lián)汽車將配合其豐富的自身數(shù)據(jù)資源與持續(xù)上升的行業(yè)數(shù)據(jù)體系為社會帶來更多系統(tǒng)層面、功能層面的應用理念。

在銷售服務環(huán)節(jié)，通過智能網(wǎng)聯(lián)汽車所分享的用戶信息、車輛信息，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以實現(xiàn)精準營銷[10]?；谲囍餍畔ⅰ⑾M習慣、駕駛行為、車輛狀態(tài)等數(shù)據(jù)，經(jīng)銷服務商能夠完成客戶畫像，有針對性地推送服務信息。在后市場服務環(huán)節(jié)，從維修保養(yǎng)、汽車保險到汽車租賃、停車指引、二手車銷售及回收，均可受益。例如：基于智能網(wǎng)聯(lián)汽車實時產(chǎn)生的車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)可為用戶提供遠程診斷服務與應急解決方案；通過違規(guī)記錄、車主檔案、運行數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)安全、綠色駕駛保險體系構(gòu)建；基于車輛零部件狀態(tài)等數(shù)據(jù)建立科學的二手車認證評測方法等。鑒于智能網(wǎng)聯(lián)汽車還沒有真正實現(xiàn)上路，而產(chǎn)業(yè)服務需要大量的出行數(shù)據(jù)作為支撐，服務數(shù)據(jù)的應用還有待于更深入的研究。但伴隨著汽車產(chǎn)業(yè)價值鏈體系的重塑，服務業(yè)一定會帶來越來越多的利潤增長空間，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車在ICT的驅(qū)動下，將使汽車產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出以人為本的多樣化服務創(chuàng)新，甚至帶來戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè)。

6 結(jié)束語

對智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)的研究發(fā)現(xiàn)，受限于智能駕駛的安全性保障、5G技術(shù)的不成熟以及各國政策法規(guī)的不完善，在數(shù)據(jù)資源研究方面，研究的關(guān)鍵仍集中在底層，即數(shù)據(jù)的決策控制和交互，有關(guān)數(shù)據(jù)評價測試和產(chǎn)業(yè)服務的研究還沒有全面開展。汽車產(chǎn)業(yè)并非孤立的個體，其產(chǎn)業(yè)全生命周期涉及到設計、基建、材料、電氣、機械、物流、營銷等多個層面，所以在數(shù)據(jù)評測和產(chǎn)業(yè)服務層面還需要深入的投入與研究。

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