淺析智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)

朱小燕 鄒亞強(qiáng) 何壽柏

摘 要：發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車以上升為交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)的國(guó)家戰(zhàn)略，智能網(wǎng)聯(lián)汽車為人民群眾的出行提供了智能、綠色、高效、舒適的選擇模式。文章結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展現(xiàn)狀，主要分析了智能網(wǎng)聯(lián)汽車電子、V2X通信、云平臺(tái)、MEC等關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車;V2X通信;云平臺(tái);MEC

中圖分類號(hào)：U469.7;TP212.6? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）13-20-03

Analysis on Intelligent Networked Automobile Technology

Zhu Xiaoyan， Zou Yaqiang， He Shoubai

（ Changzhou Liu Guojun Higher Vocational and Technical School， Jiangsu Changzhou 213025 ）

Absrtact： The national strategy of developing intelligent network connection automobile is promoted to the construction of transportation power above， and intelligent network connection automobile provides intelligent， green， efficient and comfortable choice mode for people's travel. This paper mainly analyzes the key technologies of Intelligent Networked Automobile Electronics， V2X Communication， Cloud Platform， MEC and so on.

Keywords： Intelligent Netcom Automobile; V2X Communication; Cloud Platform; MEC

CLC NO.： U469.7; TP212.6? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）13-20-03

前言

國(guó)務(wù)院2019年9月頒布的《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》，明確指出大力發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)，形成自主可控完整的產(chǎn)業(yè)鏈。2020年是5G正式商用元年，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車又是5G非常重要實(shí)踐與應(yīng)用場(chǎng)景之一，實(shí)現(xiàn)“人-車-路-云”的高度協(xié)同[1]，從而推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)的進(jìn)步。

1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)概述

1.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車的概念

智能網(wǎng)聯(lián)汽車[2]（intelligent and connected vehicle，ICV）是指裝備了各類先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器，并融合了當(dāng)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，滿足車與X（車、路、人、云等）信息交換，數(shù)據(jù)共享，復(fù)雜行駛環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等需求，可實(shí)現(xiàn)智能、經(jīng)濟(jì)、安全、舒適行駛，并最終實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的新一代汽車。

1.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車和智能汽車、車聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系與區(qū)別

車聯(lián)網(wǎng)[3]是借助全新的信息和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車內(nèi)、車與X（車、路、人、云等）連接的網(wǎng)絡(luò)體系，提高車輛的智能化和自動(dòng)化，打造全新的交通服務(wù)模式，提升交通效率，改善駕乘體驗(yàn)，為使用者提供更安全、更便捷的綜合服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)化、汽車智能化、服務(wù)新業(yè)態(tài)。

車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景（如圖1）。以“兩端一云”為主要載體，道路基礎(chǔ)設(shè)備作為必要補(bǔ)充，將智能網(wǎng)聯(lián)汽車、車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)云平臺(tái)、移動(dòng)智能終端等對(duì)象互聯(lián)互通，包含了車內(nèi)通信、車-路通信、車-車通信、車-人通信、車-云通信這五種通信場(chǎng)景[4]。

智能汽車[5]是指通過(guò)搭載先進(jìn)的電控系統(tǒng)，采用AI、信息通信、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)，具備半自動(dòng)或全自動(dòng)駕駛功能，從簡(jiǎn)單交通運(yùn)輸工具向智能移動(dòng)載體變化的新型汽車。目前，智能汽車正在向網(wǎng)聯(lián)式智能化（CV）、自主式智能化（AV）、智能網(wǎng)聯(lián)汽車（ICV）這三個(gè)方向發(fā)展。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)了汽車與信息、通信、“新基建”等產(chǎn)業(yè)跨界融合，是車聯(lián)網(wǎng)和智能汽車的集合體。

1.3 國(guó)內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展?fàn)顩r

目前，國(guó)內(nèi)網(wǎng)聯(lián)化水平相對(duì)不高，還處于發(fā)展的低級(jí)階段。2015年，國(guó)內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車市場(chǎng)滲透率不足10%;國(guó)內(nèi)車廠搭載T-Box市場(chǎng)滲透率僅有兩成左右;2018年上半年，搭載操作系統(tǒng)的新款手機(jī)APP共26款，不到新上市總量的40%。2018年國(guó)內(nèi)乘用車新車（L1）搭載率約14%，新車駕駛輔助系統(tǒng)（L2）搭載率5%左右[6]。

2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)分析

智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要是由感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)等組成[7]，關(guān)鍵技術(shù)與汽車電子、V2X通信、網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)、MEC、信息安全等密不可分。

2.1 傳感器是智能網(wǎng)聯(lián)汽車感知系統(tǒng)關(guān)鍵單元

感知系統(tǒng)是由攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、高精度地圖和高精度定位等組成， 主要是根據(jù)攝像頭和GPS，自動(dòng)收集信息繪制出高精度地圖。該系統(tǒng)通過(guò)傳感器采集的信息進(jìn)行圖像處理，智能網(wǎng)絡(luò)識(shí)別車輛周圍障礙物，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜道路自主躲避障礙、行車距離控制、車道線識(shí)別、導(dǎo)航等功能。該系統(tǒng)可及時(shí)感知靠近車輛的方位、車速，對(duì)駕駛員的行駛意圖進(jìn)行預(yù)測(cè)，提升車路協(xié)同的效應(yīng)[8]。

目前，由速騰聚創(chuàng)公司研發(fā)的 RS-LiDAR-M1 Smart車規(guī)級(jí)智能固態(tài)激光雷達(dá)（售價(jià)1898$），綜合了AI感知算法及SOC芯片，能運(yùn)算出高分辨率三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，更好的滿足AI智能感知系統(tǒng)的需求。

2.2 V2X通信技術(shù)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車通信系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)

V2X通信技術(shù)[9]（Vehicle to Everything）是指車與車之間（V2V）、 汽車與行人（V2P）、 汽車與道路基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、以及汽車借助移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與云端（V2N）進(jìn)行信息交換的一種通信方式。其主要有2種路線：基于Wi-Fi改變和進(jìn)化來(lái)的DSRC通信技術(shù)與基于邊緣蜂窩網(wǎng)絡(luò)的C-V2X通信技術(shù)。

DSRC（ Dedicated Short Range Communication）專用短程通信[10]是一種ITS智能運(yùn)輸系統(tǒng)中專門用在汽車在高速公路等收費(fèi)點(diǎn)能夠不停車自動(dòng)收費(fèi) EFC的通信技術(shù)，ETC收費(fèi)系統(tǒng) DSRC是其中一項(xiàng)。DSRC最早誕生與在美國(guó)，主要是由美國(guó)政府和通訊企業(yè)界推動(dòng)，經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，確認(rèn)為V2X技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。德國(guó)大眾、日本豐田網(wǎng)聯(lián)汽車等項(xiàng)目均使用DSRC技術(shù)。

C-V2X（Cellular-V2X）[11]是基于3GPP全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的通信技術(shù)，包含LTE-V2X、5G- V2X及后續(xù)演進(jìn)。C-V2X通訊技術(shù)通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，支持蜂窩通信接口和PC5接口，能重復(fù)利用蜂窩網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，基站建設(shè)成本不高，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面大。用在更加密集的場(chǎng)景時(shí)，C-V2X的通信距離更遠(yuǎn)、非視距通信性能更佳、可靠性更強(qiáng)、容量更高、擁塞控制性能更佳。對(duì)比DSRC，C-V2X優(yōu)勢(shì)非常明顯。與美國(guó)不同，中國(guó)更傾向于C-V2X技術(shù)，歐洲主流主機(jī)廠依據(jù)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)，也更多的采用C-V2X技術(shù)。

2.3 云平臺(tái)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車決策系統(tǒng)不可或缺組成部分

云平臺(tái)是基于硬件資源和軟件資源的服務(wù)體系，為用戶提供計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)能力[12]。 云計(jì)算平臺(tái)可以劃分為3類：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)型云平臺(tái)，數(shù)據(jù)處理云平臺(tái)以及計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理兼顧的綜合性云計(jì)算平臺(tái)。云平臺(tái)一般具備如下特征：硬件管理對(duì)于使用者高度抽象：使用者如果需要某些應(yīng)用程序或資源時(shí)，就向“云”發(fā)出指令，很快，就會(huì)呈現(xiàn)結(jié)果，但用戶不知道哪里的服務(wù)器和哪些主機(jī)提供的服務(wù)，隱匿相關(guān)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，最終以整體的形式提供給客戶。智能網(wǎng)聯(lián)汽車其本質(zhì)是大型的移動(dòng)終端，利用云平臺(tái)智能網(wǎng)聯(lián)汽車決策系統(tǒng)穩(wěn)定和安全運(yùn)行提供了有利的支持。

2.4 MEC技術(shù)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車云計(jì)算平臺(tái)從移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部向移動(dòng)接入網(wǎng)邊緣的下沉

多接入邊緣計(jì)算（Multi-access Edge Computing，MEC）[13]，由邊緣、核心和云數(shù)據(jù)中心三個(gè)部分組成。MEC是把云平臺(tái)從移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部引入到移動(dòng)接入網(wǎng)邊緣，有利于拓展和延伸計(jì)算及存儲(chǔ)資源。MEC第三方提供了具備延遲非常低、帶寬高、實(shí)時(shí)訪問(wèn)性強(qiáng)云計(jì)算功能和在網(wǎng)絡(luò)邊緣的進(jìn)行IT服務(wù)條件。這些功能的實(shí)現(xiàn)和高性能的芯片以及虛擬存儲(chǔ)技術(shù)密切相關(guān)。MEC實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)應(yīng)用的“零距離”，支持各類OTT（Over The Top）應(yīng)用場(chǎng)景。

3 AI智能自動(dòng)駕駛技術(shù)引領(lǐng)動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車

高通驍龍研發(fā)的 Ride智能駕駛系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含有安全芯片、安全加速器和自動(dòng)駕駛軟件棧，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛L4/L5的最復(fù)雜運(yùn)算需求。能夠滿足L1/L2級(jí)主動(dòng)安全ADAS、L2+級(jí)ADAS、L4/L5級(jí)自動(dòng)駕駛?cè)轿坏募夹g(shù)需求，實(shí)現(xiàn)高度可拓展、開放、完全可定制化的功能。

三星集團(tuán)開發(fā)了基于5G的 Digital Cockpit 2020數(shù)字座艙（如圖2）。三星的數(shù)字座艙運(yùn)用安卓平臺(tái)，通過(guò)裝備的三星Bixby人工智能助手，采用5 G網(wǎng)絡(luò)連接汽車，實(shí)現(xiàn)與開發(fā)的家居平臺(tái)協(xié)同運(yùn)行，向用戶提供人車一體式的互動(dòng)空間。

奧迪全新智能概念車AI（如圖3）：ME采用AI算法，搭載Level4自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)AI和使用者自身的交互聯(lián)系。此外，奧迪研發(fā)的3D混合實(shí)境HUD 抬頭顯示器能夠讓司機(jī)開車時(shí)視線直視道路前面，不需改變眼球焦點(diǎn)，從而獲得更輕松的駕駛體驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，越來(lái)越多的企業(yè)傾向與基于車路協(xié)同探索自動(dòng)駕駛和道路智能化的解決方案，通過(guò)網(wǎng)聯(lián)化（協(xié)同智能）彌補(bǔ)單車智能的不足。本文僅對(duì)4種智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了探討，提出了AI智能自動(dòng)駕駛技術(shù)是未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)

汽車的發(fā)展趨勢(shì)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)發(fā)展提供一些借鑒，但還是有許多新技術(shù)需要進(jìn)一步的研究。

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