王 維 回 春 蔡 博 文 /圖

當(dāng)下，汽車正向著智能化與網(wǎng)聯(lián)化的方向發(fā)展，從而衍生出智能網(wǎng)聯(lián)汽車的概念，國內(nèi)外一些機(jī)構(gòu)已經(jīng)給出了比較通俗易懂的解釋。智能網(wǎng)聯(lián)汽車指通過搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等設(shè)備，或同時(shí)融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，擁有V2X(即車與人、車、路等)信息交互能力，具備復(fù)雜的環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能的汽車[1]。

按照美國家公路交通安全管理局(NHTSA)的分級標(biāo)準(zhǔn)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車分為駕駛輔助(1 級)、半自動駕駛(2 級)、高度自動駕駛(3 級)、完全自動駕駛(4 級)4 個(gè)階段(與其他表述或有別，編者注)。網(wǎng)聯(lián)化是智能化技術(shù)得以推廣應(yīng)用的重要支撐條件，包括網(wǎng)聯(lián)輔助信息交互、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同感知、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同決策與控制等技術(shù)。

在不同發(fā)展階段，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的使用特點(diǎn)及應(yīng)用場景有所不同。在更高的發(fā)展階段，往往能適應(yīng)的應(yīng)用場景更加多樣化、復(fù)雜化，因此相關(guān)技術(shù)要求也越高；不同類別的車輛其應(yīng)用場景和技術(shù)特點(diǎn)也有一定差異。

從當(dāng)前推廣應(yīng)用情況來看，要實(shí)現(xiàn)完全自動駕駛還有很長的路，但專用汽車在特定區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)半自動駕駛或高度自動駕駛是有可能的。

1 智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車的概念

專用汽車是汽車產(chǎn)品中的重要類別，是用于承擔(dān)專門運(yùn)輸任務(wù)或兼?zhèn)鋵ｍ?xiàng)作業(yè)功能的車輛，其使用要求與乘用車存在較大區(qū)別。

專用汽車從智能化和網(wǎng)聯(lián)化角度大致可分為2 部分功能：一是完成駕駛功能；二是完成作業(yè)功能[2]。

本文所指的智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車指既具有一般智能網(wǎng)聯(lián)汽車擁有的共性技術(shù)特征，同時(shí)還兼有智能化作業(yè)的一些特征的車輛。專用汽車產(chǎn)品類別較多。由于專用汽車使用領(lǐng)域廣泛，具有功能特殊性、行駛路線相對固定、工作環(huán)境特殊等特點(diǎn)，因此在提高工作效率、降低危險(xiǎn)、緩解勞動強(qiáng)度等方面，能夠更好地發(fā)揮智能駕駛技術(shù)的優(yōu)勢，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。

2 智能專用汽車的應(yīng)用場景

開發(fā)或測試智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車，需要對其應(yīng)用場景進(jìn)行系統(tǒng)的分析。針對智能駕駛工況，車輛對特定路徑下各種交通信號、道路狀況、障礙物體等具有感知識別能力，可以進(jìn)行路徑規(guī)劃以及適應(yīng)天氣、溫度等自然環(huán)境的變化。在需要時(shí)，啟動智能作業(yè)功能，進(jìn)行識別、控制，并與智能行駛系統(tǒng)相互協(xié)同。智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車特色化場景大致分類如下：

2.1 社會公開道路的交通場景

智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車在作業(yè)工況下的測試場景，有別于其他車輛，是沿著固定路線在社會道路上進(jìn)行作業(yè)，因此在應(yīng)用場景方面也存在特殊性。例如，護(hù)欄清洗車，沿著護(hù)欄從一個(gè)固定點(diǎn)到另一個(gè)固定點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)作業(yè)工作；綠化噴灑車，沿著路邊的綠化帶進(jìn)行噴灑工作；搶險(xiǎn)救援車，在惡劣的工作環(huán)境中，攜帶專用裝置完成救援工作等等。這類車輛由于受到作業(yè)對象(如綠化帶、護(hù)欄等)的限制，因而應(yīng)用場景主要是社會道路上某固定路線或區(qū)域的交通場景與作業(yè)類場景(如圖1)，同時(shí)也要適應(yīng)從單位出發(fā)到作業(yè)區(qū)域的交通場景。

2.2 特定區(qū)域的場景

機(jī)場、港口、礦區(qū)、工業(yè)園區(qū)和旅游景區(qū)等特定區(qū)域，因其道路結(jié)構(gòu)化，行人、社會車輛較少，車速較低，不屬于社會道路，一般不受現(xiàn)行交通法規(guī)的制約，便于進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，易于實(shí)現(xiàn)自動駕駛。例如，港口集裝箱運(yùn)輸車在港口區(qū)域進(jìn)行運(yùn)輸，環(huán)衛(wèi)垃圾運(yùn)輸車在小區(qū)內(nèi)進(jìn)行垃圾清理，校園通勤車在校園內(nèi)對乘客進(jìn)行接送服務(wù)，快遞服務(wù)車在工業(yè)園區(qū)或小區(qū)進(jìn)行自動投送、公園自動駕駛服務(wù)車流動售貨等等。這類車輛主要是在特定區(qū)域內(nèi)行駛與作業(yè)(如圖2)，場景相對固定，更易于實(shí)現(xiàn)。

圖1 基于Prescan 道路交通的場景(PreScan 是一個(gè)用于先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)和主動安全系統(tǒng)開發(fā)驗(yàn)證的仿真工具，編者注)

圖2 基于Prescan 特定區(qū)域的場景

圖3 基于Prescan 列隊(duì)出行的場景

2.3 列隊(duì)出行的場景

在物流運(yùn)輸行業(yè)，車輛編隊(duì)出行具有很高的商業(yè)價(jià)值，能夠有效降低人力成本，提高運(yùn)輸效率。車輛完成出發(fā)點(diǎn)與目的地之間的路徑規(guī)劃，車車之間通過信息交互，實(shí)時(shí)保證距離和速度，完成距離與路徑的調(diào)整。這類車輛主要是在高速區(qū)域完成行駛與作業(yè)任務(wù)或大型工地從事運(yùn)輸任務(wù)(如圖3)。

3 智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車的技術(shù)特點(diǎn)

智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車運(yùn)動過程可大致描述為：獲取并處理所處環(huán)境信息，基于數(shù)據(jù)和算法確定當(dāng)前所處位置，并根據(jù)所設(shè)定的目標(biāo)規(guī)劃一條合理或最優(yōu)的運(yùn)動路徑，從而驅(qū)動車輛向目標(biāo)移動并規(guī)避移動過程中的障礙物，或?qū)o急情況采取必要的安全措施；所涉及的技術(shù)包括導(dǎo)航定位、路徑規(guī)劃、圖像識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、感知融合、判斷決策、系統(tǒng)執(zhí)行等。

發(fā)展專用汽車智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)不僅能有效提高運(yùn)行效率，降低運(yùn)營成本，還能減少交通事故發(fā)生，保障車輛行駛安全。

3.1 高精地圖技術(shù)

高精度地圖作為自動駕駛中重要的一部分，為自動駕駛汽車提供精準(zhǔn)的定位、輔助環(huán)境感知，實(shí)現(xiàn)決策規(guī)劃，提高自動駕駛的安全性。與傳統(tǒng)地圖不同，高精度地圖包含大量行車輔助信息、交通元素信息等，同時(shí)絕對坐標(biāo)精度的要求也更高，為自動駕駛的定位與路徑規(guī)劃提供依據(jù)。智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車駕駛場景固定，與傳統(tǒng)轎車相比，除了完成行駛功能，還需要完成作業(yè)功能，因此對周邊環(huán)境感知以及精度要求更高，高精度地圖必不可少[3]。

3.2 環(huán)境感知技術(shù)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車在行駛過程中，通過攝像頭、雷達(dá)、傳感器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)道路環(huán)境感知、車與物的感知、車輛位置感知等[4]。而智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車除了滿足行駛要求，還需要滿足作業(yè)要求，因此不僅對感知設(shè)備的精度要求高，而且由于感知信息量大，對車輛進(jìn)行運(yùn)算決策的要求也高。

3.3 判斷決策技術(shù)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的決策過程是對車輛運(yùn)行情況以及周圍環(huán)境等信息進(jìn)行處理、分析和決策的過程。在這個(gè)過程中，智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車在這個(gè)過程中還需要實(shí)時(shí)監(jiān)測作業(yè)裝置的狀態(tài)，例如：清掃車水箱內(nèi)水量不足能及時(shí)得到提醒，提前規(guī)劃返程路線；垃圾車內(nèi)垃圾已存儲滿了，需要及時(shí)清倒等。

3.4 系統(tǒng)執(zhí)行技術(shù)

智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車的執(zhí)行系統(tǒng)分為2 個(gè)部分：正常行駛功能的控制和作業(yè)功能的控制。一是正常行駛時(shí)，能滿足車輛的橫向(方向)控制和縱向(速度)控制及其組合對車輛行駛狀態(tài)的調(diào)整和控制。這個(gè)過程復(fù)雜，涉及發(fā)動機(jī)、變速器、制動、轉(zhuǎn)向等多個(gè)系統(tǒng)；二是車輛在作業(yè)時(shí)，能配合行駛系統(tǒng)完成對其作業(yè)裝置的智能化控制。

4 智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車的應(yīng)用障礙

4.1 關(guān)鍵零部件自主研發(fā)基礎(chǔ)薄弱

當(dāng)前，我國汽車企業(yè)對發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵部件和關(guān)鍵共性技術(shù)的研發(fā)能力不足，尤其是高精度地圖方面的技術(shù)水平薄弱。專用汽車在特定區(qū)域內(nèi)行駛，對高精度地圖的需求高。同時(shí)，在芯片、雷達(dá)、攝像頭等方面的技術(shù)水平也有待加強(qiáng)。

4.2 相關(guān)配套環(huán)境和政策環(huán)境發(fā)展不完善

智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)布局包括車輛、配套基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)體系等多個(gè)方面，涉及車輛與車輛間、車輛與信號燈等基礎(chǔ)設(shè)施間、車輛與出行服務(wù)平臺間的信息交互，存在出行安全和數(shù)據(jù)安全等問題。而目前，我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車缺乏智能化交通體系、商業(yè)保險(xiǎn)制度、信息安全制度等建設(shè)及道路交通法規(guī)修訂及事故責(zé)任認(rèn)定等方面的研究，不利于推動市場培育。

4.3 專用汽車企業(yè)研發(fā)投入少

由于我國專用汽車企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小，產(chǎn)品種類多，個(gè)性化要求高，市場需求少，且共性技術(shù)研究少，針對專用車場景的研究幾乎空白，研發(fā)相對滯后。同時(shí)，智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車在其推廣應(yīng)用過程中也存在難度，產(chǎn)品受眾對象相對保守。

圖4 智能網(wǎng)聯(lián)專用汽車實(shí)現(xiàn)路徑

5 智能網(wǎng)聯(lián)專用車推廣路徑

由于智能網(wǎng)聯(lián)乘用車推廣應(yīng)用的場景過于廣泛，車輛安全和信息安全技術(shù)難題在短期內(nèi)還無法完全解決。而專用汽車因可以在特殊或有限的環(huán)境、道路、場景約束下使用，因而相關(guān)智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)會率先在專用汽車上落地。

專用汽車要實(shí)現(xiàn)智能駕駛，首先需要對場景進(jìn)行深入研究，采集與搭建所需場景，通過仿真模擬測試場景，確定車輛的功能及系統(tǒng)特性；接著進(jìn)行部件與車輛的實(shí)際測試，并將實(shí)際測試結(jié)果與仿真測試結(jié)果對比分析。在這個(gè)過程中，進(jìn)行循環(huán)改進(jìn)，完善整個(gè)流程(如圖4)。S