自動化駕駛系統(tǒng)中車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

孫鴿 趙家琦

摘 要：近幾年汽車的智能化發(fā)展迅速，汽車車機(jī)系統(tǒng)的功能正在逐漸變得豐富。車聯(lián)網(wǎng)在這一過程中逐漸走入行業(yè)發(fā)展的熱門領(lǐng)域。信息技術(shù)的不斷迭代也給車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來了不同的發(fā)展方向。車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展正在融合最新的通信技術(shù)，同時(shí)在智能駕駛中扮演更加重要的角色。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng);智能駕駛;自動駕駛

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

0 引言

汽車發(fā)展已有百年歷史。隨著科學(xué)技術(shù)不斷更新迭代，每個(gè)階段的策劃發(fā)展都有其時(shí)代的特征。隨著新世紀(jì)的到來，汽車技術(shù)的發(fā)展更是飛速向前，從相對基礎(chǔ)簡單的機(jī)械階段，過渡到全車電子化。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，汽車的車機(jī)系統(tǒng)也在向著聯(lián)網(wǎng)化智能化的方向邁進(jìn)著。但是隨著信息技術(shù)的發(fā)展，汽車系統(tǒng)的智能化正逐漸擺脫娛樂系統(tǒng)的綁定，更深入的影響改變著車輛中各個(gè)功能。近幾年智能輔助駕駛的發(fā)展和普及，汽車實(shí)現(xiàn)更高層次的自動駕駛已成定局。那么在智能駕駛的發(fā)展進(jìn)程中，車聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)智能駕駛以及自動駕駛的關(guān)鍵前提。

1 車聯(lián)網(wǎng)的定義

車聯(lián)網(wǎng)一般是指以車內(nèi)執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)、車際互聯(lián)網(wǎng)以及車載移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，各部分按照規(guī)定的通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)交互標(biāo)，在“車toX”（X主要涵蓋行人、車、路、互聯(lián)網(wǎng)）間通訊和信息交互的網(wǎng)絡(luò)[1]。車輛通過衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、車載雷達(dá)、傳感器、攝像頭圖像處理等環(huán)境感知設(shè)備完成自身環(huán)境、姿態(tài)和狀態(tài)信息的采集辨別，同時(shí)通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，車輛可以將自身的數(shù)據(jù)上傳，并通過移動互聯(lián)網(wǎng)獲得更多的信息輔助自身進(jìn)行狀態(tài)的判別。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通過車聯(lián)網(wǎng)獲得超過自身信息處理能力的信息以及信息處理結(jié)果。

同時(shí)，車聯(lián)網(wǎng)也是信息化與工業(yè)智能化深度融合的重要體現(xiàn)與應(yīng)用，是5G技術(shù)優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用落地的重點(diǎn)方向。車聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展對于帶動汽車行業(yè)、交通行業(yè)、通信行業(yè)以及電子信息行業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、系統(tǒng)創(chuàng)新和融合發(fā)展起到的重要的促進(jìn)作用。

2 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀

從專利數(shù)量來看，截至目前，美國、中國、日本、韓國是車聯(lián)網(wǎng)專利申請數(shù)量最多的三大國家或地區(qū)。根據(jù)中國通信學(xué)會提供的數(shù)據(jù)，目前在車聯(lián)網(wǎng)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(shí)中國的專利增長速度遠(yuǎn)高于平均水平，由此可見，各國或經(jīng)濟(jì)體均在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域積極布局。

由于各個(gè)方面原因，我們在過去的幾次工業(yè)革命所帶來的產(chǎn)業(yè)升級中并沒有抓住機(jī)會。導(dǎo)致目前國內(nèi)汽車在品牌、技術(shù)實(shí)力以及綜合影響力上均與世界其他幾大經(jīng)濟(jì)體有較大差距。汽車產(chǎn)業(yè)作為產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的皇冠，關(guān)聯(lián)了龐大的上下游產(chǎn)業(yè)，進(jìn)而帶來了可觀的產(chǎn)業(yè)價(jià)值[2]。

在政策上，各國紛紛推出相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃以及推進(jìn)試點(diǎn)部署的方案。我國也加緊在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的政策引導(dǎo)。2010年，國務(wù)院在863計(jì)劃中加入智能車、道路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)研究以及大城市區(qū)域交通協(xié)同聯(lián)動控制關(guān)鍵技術(shù)的研究。在“十二五”發(fā)展規(guī)劃期間，工信部從產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等多方面著手著力扶持相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

2018年6月，工業(yè)和信息化部、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會聯(lián)合組織發(fā)布《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》（以下簡稱《建設(shè)指南》）。《建設(shè)指南》建立了更為規(guī)范的智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系、相關(guān)電子產(chǎn)品與服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系、車輛智能管理標(biāo)準(zhǔn)體系、信息通信標(biāo)準(zhǔn)體系和智能交通標(biāo)準(zhǔn)體系，全面推動車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)指定。我國自上而下的通過加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)頂層的設(shè)計(jì)，規(guī)范發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，由此可見我國對于車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重視程度。

3 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

車聯(lián)網(wǎng)通過信息通信與移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了車內(nèi)設(shè)備、車與人、車與車、車與路、車與云端服務(wù)平臺五種應(yīng)用場景的網(wǎng)絡(luò)連接。同時(shí)，以路基設(shè)施為補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)以上五個(gè)通信場景。進(jìn)而構(gòu)建汽車和交通服務(wù)的升級，進(jìn)一步優(yōu)化了交通治理水平，提高了交通效率，改善了駕駛體驗(yàn)。

為了統(tǒng)一表述這五種通信場景，用V2X來表示這一技術(shù)。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(wǎng)絡(luò)）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(lián)網(wǎng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)流派，即DSRC（專用短程通信技術(shù)）以及C-V2X（基于蜂窩技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)通信）。其中，DSRC標(biāo)準(zhǔn)由IEEE（美國電氣電子工程師學(xué)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這三套標(biāo)準(zhǔn)分別從物理標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和流程以及報(bào)文規(guī)范進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的描述。

C-V2X由3GPP（移動通信伙伴聯(lián)盟）通過拓展通信的LTE標(biāo)準(zhǔn)制定，包含LTE-V2X和5G-V2X。從技術(shù)演進(jìn)角度講，LTE-V2X支持向5G-V2X平滑演進(jìn)，涵蓋了業(yè)務(wù)需求、系統(tǒng)架構(gòu)、安全研究和空口技術(shù)4個(gè)方面。C-V2X標(biāo)準(zhǔn)化工作主要分為3個(gè)階段：第一階段基于LTE技術(shù)滿足LTE-V2X基本業(yè)務(wù)需求，即LTERel-14標(biāo)準(zhǔn)版本;第二階段基于LTE技術(shù)升級以滿足部分5G-V2X增強(qiáng)業(yè)務(wù)需求（LTE-eV2X），即LTERel-15標(biāo)準(zhǔn)版本;第三階段基于5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)全部或大部分5G-V2X增強(qiáng)業(yè)務(wù)需求。

DSRC系統(tǒng)由車載單元（OnBoardUnit，OBU）和路側(cè)單元（RoadSiteUnit，RSU）兩部分構(gòu)成，OBU提供了車間設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)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(wǎng)絡(luò)將交通信息傳送至服務(wù)器端的運(yùn)輸系統(tǒng)平臺（ITS）。

C-V2X中C代表的是蜂窩移動通信技術(shù)，即C-V2X是基于目前3G、4G以及將來的5G通信技術(shù)整合而來的移動網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)[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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大范圍的通信。C-V2X標(biāo)準(zhǔn)中的LTE-V技術(shù)包含（LTE-V-Cell以及LTE-V-Direct）兩種工作模式，針對不同應(yīng)用場景和需求靈活組合。LTE-V-Cell需要基站作為控制中心，實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)車輛與車輛，更適用于車輛與周邊環(huán)境節(jié)點(diǎn)通信，可以實(shí)現(xiàn)低時(shí)延、高可靠通信。