黃鈺峰，高藝鵬

（長安大學(xué) 汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

前言

2018 年對于汽車行業(yè)來說，可能不是多么順利的一年，整體汽車市場呈現(xiàn)負(fù)增長態(tài)勢，國內(nèi)汽車產(chǎn)銷規(guī)模也已達(dá)到較高基數(shù)，汽車市場競爭越來越激烈。與此同時，隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步，以及人民生活質(zhì)量不斷提升，市場對車輛安全、環(huán)保、智能的渴求也開始增強，于是近幾年一些新型的車輛得以不斷發(fā)展，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車便是其一。

1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義與發(fā)展

1.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義

智能網(wǎng)聯(lián)汽車（ICV, Intelligent Connected Vehicle）是無人駕駛汽車的核心承載主體，是車聯(lián)網(wǎng)與智能車的有機結(jié)合，是搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)人、車、路、后臺等智能信息交換共享，實現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終可替代人來操作的新一代汽車。[1]

1.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展

對智能汽車來講，其實早在20 世紀(jì)50 年代便有了初步的發(fā)展，到八九十年代視覺傳感器的出現(xiàn)對智能駕駛的推動巨大；21 世紀(jì)，激光雷達(dá)特別是LIDAR，成為了智能汽車發(fā)展的重要推動力；一百多年以來，傳感器技術(shù)的發(fā)展、環(huán)境感知能力的不斷增強也加快了智能網(wǎng)聯(lián)的建設(shè)。現(xiàn)今，谷歌、百度等互聯(lián)網(wǎng)公司相繼踏足該領(lǐng)域，無疑又為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展增添了更加強大的生命與活力。

縱觀整個智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)，技術(shù)的突破及產(chǎn)品的革新是智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的根本驅(qū)動力，同時，政策的跟進(jìn)驅(qū)使著新理念、新技術(shù)、新人才投入其中，使得智能網(wǎng)聯(lián)汽車在硝煙彌漫的汽車市場中得以生存與發(fā)展。

2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)

通俗來講，智能網(wǎng)聯(lián)汽車能做到三個事情：攝像頭和傳感器替代人的眼睛、耳朵，先進(jìn)的中央決策系統(tǒng)替代人的大腦，執(zhí)行系統(tǒng)替代人的手腳。從這個角度來說，智能汽車關(guān)鍵技術(shù)便可分三大部分：環(huán)境感知技術(shù)、中央決策技術(shù)、底層控制技術(shù)。

環(huán)境感知技術(shù)：環(huán)境感知包括車輛本身狀態(tài)感知、道路感知、行人感知、交通信號感知等。[2]在復(fù)雜的路況交通環(huán)境下，單一傳感器無法完成環(huán)境感知的全部，必須整合各種類型的傳感器，利用傳感器融合技術(shù)，使其為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供更加真實可靠的路況環(huán)境信息。[2]而車輛整體環(huán)境信息的及時性、準(zhǔn)確性和可靠性都依賴于車輛環(huán)境感知技術(shù)。[3]

底層控制技術(shù)：現(xiàn)有的汽車零部件廠商在底層控制市場已沉淀多年，底層控制系統(tǒng)對于智能網(wǎng)聯(lián)汽車已然不是什么難題。對于無人車來講，這些控制系統(tǒng)最終都能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能，并得到完善。

中央決策技術(shù)：對于人來講，我們駕駛汽車會不斷地學(xué)習(xí)，遇到不同的情況會自行記憶，遭遇各種意外也有應(yīng)急的處理措施，而最為關(guān)鍵的一點是人是可以犯錯的，但相應(yīng)地會有一套完整、完善的法律體系做保障。而無人車正好缺乏，如果車輛對環(huán)境及各種各樣的路況、交通事故不能做到提前預(yù)知，那么一旦遭遇事故就很難處理。中央決策會是無人車發(fā)展過程中的瓶頸，這個瓶頸想要克服，還需要通過環(huán)境感知系統(tǒng)的加強來解決。

圖1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)體系架構(gòu)[4]

除上述三大技術(shù)外，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展還離不開其他各項先進(jìn)科技技術(shù)做支撐，圖1 所示為智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)體系架構(gòu)示意圖，下面對智能網(wǎng)聯(lián)汽車具體關(guān)鍵技術(shù)做簡單介紹。

無線通信技術(shù)：長距離無線通信技術(shù)用于提供即時的互聯(lián)網(wǎng)接入，主要運用4G/5G 技術(shù)，而相比4G 網(wǎng)絡(luò)，5G 技術(shù)具有超大帶寬、超低時延和超大接入量等特點，峰值速率提升在20 倍以上，對自動駕駛亟待提升的行駛數(shù)據(jù)采集、處理和交互控制提升將提供跨越式幫助。數(shù)據(jù)顯示，到2020 年，無人駕駛汽車將消耗至少0.75GB/s 的數(shù)據(jù)流量，龐大的數(shù)據(jù)量需要超高速率、超低時延的傳輸，而5G 技術(shù)能更好的解決這些問題。[5]因此，中國智能汽車?yán)響?yīng)搶先握住5G 時代的翅膀，在通信技術(shù)上進(jìn)行突破。事實上，自2018 年9 月19日，中國移動發(fā)布國內(nèi)第一條5G 自動駕駛車輛測試道路起，國內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展便加速邁入5G 時代。但目前，自動駕駛技術(shù)很大程度上仍舊依賴于4G 技術(shù)、V2V（車對車）和V2I（車對基礎(chǔ)設(shè)施）等技術(shù)的結(jié)合，而V2V 和V2I 技術(shù)主要應(yīng)用DSRC 專用短程通信技術(shù)。[6]

高精度地圖與定位技術(shù)：高精地圖可以為車輛環(huán)境感知提供輔助，提供超視距路況信息，并幫助車輛進(jìn)行規(guī)劃決策。當(dāng)然除了全局性的了解道路狀況外，自動駕駛也需要實時確定車輛自身的確切位置，定位精度越高，自動駕駛的可靠性越高。[7]而這兩項技術(shù)正是整個智能汽車的核心部分，制約著其中央決策系統(tǒng)的優(yōu)劣。

先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)：先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)通過車輛環(huán)境感知技術(shù)和自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對道路、車輛、行人、交通標(biāo)志、交通信號等進(jìn)行檢測和識別，對識別信號進(jìn)行分析處理，傳輸給執(zhí)行機構(gòu)，保障車輛安全行駛。先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車重點發(fā)展的技術(shù)，其成熟程度和使用多少代表了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)水平，是其他關(guān)鍵技術(shù)的具體應(yīng)用體現(xiàn)。

信息安全與隱私保護(hù)技術(shù)：智能網(wǎng)聯(lián)汽車在與網(wǎng)絡(luò)連接的同時，必然會導(dǎo)致部分安全性的丟失。事實上，在汽車使用過程中，信息終端將不斷處理和上傳用戶信息，這些暴露在網(wǎng)絡(luò)中的信息很容易被竊取、干擾甚至篡改從而直接影響智能網(wǎng)聯(lián)汽車體系的安全，因此在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中，必須重視信息安全與隱私保護(hù)技術(shù)的研究。

除去上訴四大關(guān)鍵技術(shù)，智能互聯(lián)技術(shù)、人機界面技術(shù)（HMI）、信息融合技術(shù)、車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合關(guān)鍵技術(shù)、交通大數(shù)據(jù)處理與分析關(guān)鍵技術(shù)、交通云計算與云存儲關(guān)鍵技術(shù)也是當(dāng)前我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的重要突破點。

2.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試

隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的快速發(fā)展，我們的汽車將會變得更加舒適便捷，也更加環(huán)保，不僅能減輕駕駛?cè)说呢?fù)擔(dān)，提高道路的通行能力，還能夠在一定程度上減少交通事故的發(fā)生。但近年來，特斯拉、谷歌、Uber 等公司因其智能網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)不穩(wěn)定、測試不充分導(dǎo)致了一系列交通事故, 從而引發(fā)了人們對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的恐慌。[8]因此，發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車不僅需要研究新功能和新算法，保證汽車在運行過程中的安全和可靠性才是整個開發(fā)過程中的最大難點。只有通過完善的智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試與評價技術(shù)，我們的智能網(wǎng)聯(lián)汽車才能有效確保汽車功能的正常發(fā)揮，才能在激烈的智能汽車市場中獲取競爭力。

據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)現(xiàn)有智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范區(qū)已經(jīng)超過20 個，下面主要結(jié)合“長安大學(xué)車聯(lián)網(wǎng)與智能汽車試驗場”對智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)基本性能測試做部分介紹（試驗場具體功能分區(qū)示意如圖2 所示）。

（1）弱勢交通參與者碰撞避免測試

車輛在道路行駛過程中，若突遇行人（或自行車），將主動鳴笛、減速/剎車或換道行駛，如圖3。本應(yīng)用適用于對我國城市及郊區(qū)普通道路的碰撞危險預(yù)警的測試。

圖3 弱勢交通參與者碰撞避免測試示意圖

（2）前方車輛緊急停車避碰測試

主車（HV，Host Vehicle）在車道上行駛，與在正前方同一車道的遠(yuǎn)車（RV，Remote Vehicle）存在追尾碰撞危險時，主車應(yīng)減速并換道。[9]本應(yīng)用適用于對普通道路或高速公路車輛追尾碰撞危險預(yù)警的測試。

（3）紅綠燈自動識別及無人車速度調(diào)控測試

情形1，當(dāng)無人汽車HV 駛近信號燈控制的路口時，根據(jù)視覺傳感器檢測的結(jié)果，結(jié)合自車的定位和行駛狀態(tài)信息，車輛應(yīng)能按“紅燈停、綠燈行”的規(guī)則自主通過信號燈路口；情形2，當(dāng)無人汽車HV 與紅綠燈相距較遠(yuǎn)時，基于V2X 技術(shù)，在遠(yuǎn)端接收前方紅綠燈的配時情況，并根據(jù)自身車速、剩余紅燈配時，應(yīng)能自動調(diào)節(jié)車速，從而使得自身在不停車的情況下通過紅綠燈停止線。[9]

通過對上訴兩類情形的測試可保障紅綠燈交叉路口車輛的通行能力及流通效率，并在一定程度上緩解十字路口擁堵狀況。

（4）車-路信息交互測試

HV 在道路上行駛的過程中，基于V2I 技術(shù)可實時的與配備RSU 的路側(cè)標(biāo)牌通信，檢測前方道路狀況。[9]根據(jù)檢測結(jié)果，如限速、施工、彎道等內(nèi)容，測試車輛做出的相應(yīng)決策，從而實時預(yù)知交通信息，確保車輛運行安全。

（5）交叉路口碰撞預(yù)警測試

在沒有紅綠燈的十字路口或丁字路口，HV 在路口起步準(zhǔn)備直行時，RV-1 從HV 左側(cè)駛向路口，HV 的視線可能被出現(xiàn)在路口的RV-2 所遮擋，HV 啟動并準(zhǔn)備進(jìn)入路口時，檢測ICW 是否對HV 駕駛員發(fā)出預(yù)警，以提醒駕駛員與側(cè)向來車RV-1 存在碰撞危險；當(dāng)RV-1 通過路口后，檢測是否提醒HV 駕駛員直行，示意圖如圖4。[9]

圖4 交叉路口碰撞預(yù)警測試示意圖

上訴檢測方案分別從行人、遠(yuǎn)車、道路及交通信號等因素對汽車的環(huán)境感知能力進(jìn)行了測試，同時也對車輛自身響應(yīng)的可靠度及穩(wěn)定性做出一定的檢驗，以確保汽車功能的正常發(fā)揮，保障車輛實際道路運行安全。這是目前我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車幾種最基本的測試方式，而更加豐富、更加完備的測試方案也將會隨著技術(shù)的發(fā)展，源源不斷地投入到智能網(wǎng)聯(lián)汽車的測試應(yīng)用當(dāng)中，因篇幅有限，本文便不做詳細(xì)介紹。

3 總結(jié)

結(jié)合我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)及測試現(xiàn)狀，我們能看到，目前國內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車正處于快速發(fā)展階段，相關(guān)技術(shù)不斷創(chuàng)新，道路測試水平也在持續(xù)提升，部分企業(yè)已實現(xiàn)特定區(qū)域無人駕駛運營，現(xiàn)有智能網(wǎng)聯(lián)汽車也表現(xiàn)出較良好的運行態(tài)勢。但值得一提的是，不同于其他國家，我國道路狀況顯得更為復(fù)雜，無人車實際道路運行也更加困難，國家和相關(guān)企業(yè)若想進(jìn)一步推動智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展，還需不斷提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)和道路測試水平，努力完善相關(guān)法律體系。我們期待，智能網(wǎng)聯(lián)將會為未來出行繪制出一幅無比美好的藍(lán)圖。