丁才林

摘要：隨著汽車智能技術(shù)的發(fā)展，無人駕駛技術(shù)達(dá)到了一個新高度，對于汽車邊界技術(shù)及汽車周邊環(huán)境分析的研究逐步升級。本文就汽車邊界技術(shù)的產(chǎn)生、需求、實(shí)用意義進(jìn)行探討，分析了邊界技術(shù)架構(gòu)的相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)和難點(diǎn)。

Abstract： With the development of automotive intelligent technology， unmanned driving technology has reached a new height， and the research on automotive boundary technology and the analysis of automotive surrounding environment is gradually upgraded. This article discusses the generation， demand and practical significance of automotive boundary technology， and analyzes the relevant technical points and difficulties of boundary technology architecture.

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng);邊界技術(shù);無人駕駛;V2X技術(shù)

Key words： internet;border technology;unmanned driving;V2X technology

中圖分類號：TP393.08? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0199-02

0? 引言

道路邊界技術(shù)就是要識別出道路上的障礙物，判別出道路邊界，提取出無人車在道路的可行區(qū)域，保證無人車可以在未知的道路環(huán)境中安全行駛?；ヂ?lián)網(wǎng)及無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為汽車應(yīng)用提供了新的體驗(yàn)，隨著無人駕駛技術(shù)的發(fā)展，云計算和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為無人駕駛技術(shù)滿足實(shí)時服務(wù)需求帶來了全新的生態(tài)系統(tǒng)，這種生態(tài)系統(tǒng)包括汽車、道路基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和云計算。基于汽車邊界技術(shù)的云計算解決方案可為駕駛過程提供不同的服務(wù)（例如高清真實(shí)駕駛），為不同級別的無人駕駛提供邊界云計算功能，包括高度無人駕駛和全無人駕駛，實(shí)時交通監(jiān)控和警報，以及更豐富的乘客體驗(yàn)，并為駕駛員和乘客提供更好的用戶體驗(yàn)和保證，探究無人駕駛邊界技術(shù)具有時代意義。

1? 邊界技術(shù)的影響

1.1 邊界技術(shù)的需求分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)和車載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無人駕駛汽車正以45%年增長率增長。此外，由于嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，無人駕駛汽車技術(shù)將擴(kuò)展到普通汽車上，雖然當(dāng)前大多數(shù)購車者無法獲得這一技術(shù)服務(wù)，但隨著技術(shù)不斷豐富，其價格將會在未來幾年顯著下降。

因此，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下的無人駕駛汽車對于商業(yè)服務(wù)而言非常重要。根據(jù)有關(guān)研究公司的數(shù)據(jù)，2017年互聯(lián)網(wǎng)汽車市場的收入將達(dá)到近82億美元，預(yù)計到2021年美國將增長到超過180億美元。這種增長有可能繼續(xù)，因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)汽車當(dāng)前占比很小。這也為駕駛員、乘客以及汽車制造商和電信運(yùn)營商/服務(wù)提供商帶來了新契機(jī)。例如：①無人駕駛技術(shù)，停車技術(shù)，自動停車技術(shù);②遠(yuǎn)程信息處理技術(shù)，即時交通警報和道路天氣狀況警報技術(shù);③信息娛樂服務(wù)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)交互技術(shù);④旅游和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)，以及智能汽車的遠(yuǎn)程和自動化管理，軟件/固件更新技術(shù)。

這些技術(shù)中，很多都是建立在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，如無人駕駛汽車的關(guān)鍵技術(shù)中邊界技術(shù)及主機(jī)系統(tǒng)處理能力技術(shù)，必須確保汽車自動行駛中與其他汽車及公路邊界保持足夠安全距離，同時確保所需的數(shù)據(jù)處理延遲時間以及減少網(wǎng)絡(luò)流失的需求確保數(shù)據(jù)即時反饋。

當(dāng)前，汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還有待進(jìn)一步完善，特別是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行服務(wù)及道路及汽車周邊邊界的云計算功能有待加強(qiáng)，對于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行服務(wù)可在道路兩旁基礎(chǔ)設(shè)施上接入網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，對于汽車邊界問題可通過云計算功能來解決這一難題。

1.2 邊界技術(shù)的實(shí)用意義

一旦汽車有了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，就可以實(shí)現(xiàn)更多的功能和應(yīng)用。如V2X技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與外界進(jìn)行百分百的互聯(lián)，這是未來智能汽車、自動駕駛、智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。汽車通過移動網(wǎng)絡(luò)，連接到云服務(wù)器，使用云服務(wù)器提供的導(dǎo)航、娛樂、防盜等應(yīng)用功能;汽車之間信息交互和提醒，最典型的應(yīng)用是汽車之間防碰撞安全系統(tǒng);汽車可以獲取道路和其他基礎(chǔ)設(shè)施信息，例如交通燈、路障等通信，獲取交通燈信號時序等道路管理信息;汽車可以給道路上行人或非機(jī)動車安全警告。

使用V2X技術(shù)在汽車，基礎(chǔ)設(shè)施，行人和網(wǎng)絡(luò)之間交換的信息真正實(shí)現(xiàn)了眾多令人興奮的新應(yīng)用。利用邊界處理能力及其智能處理信息能力可以為汽車增加價值，并提供有用的低延遲服務(wù)體驗(yàn)。從經(jīng)濟(jì)角度來看，V2X技術(shù)的市場潛力巨大，預(yù)計未來幾年產(chǎn)量將呈指數(shù)增長。

2? 邊界技術(shù)的架構(gòu)設(shè)計

2.1 邊界技術(shù)的架構(gòu)設(shè)計

邊界技術(shù)并不是一個新概念，這是汽車發(fā)展趨勢共同創(chuàng)造了一個契機(jī)。邊界技術(shù)有效利用了無線電和網(wǎng)絡(luò)資源特性，在汽車運(yùn)行時將大量基于汽車的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為更靠近數(shù)據(jù)源的可操作智能，確保了無與倫比的高質(zhì)量體驗(yàn)，高度環(huán)境化的服務(wù)體驗(yàn)。邊界技術(shù)解決方案可以與移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的基礎(chǔ)架構(gòu)一起部署，同時構(gòu)建管理和編排、安全、隱私和用戶管理框架。通過合理架構(gòu)，邊界應(yīng)用程序能實(shí)現(xiàn)安全管理，成為更適合汽車智能化的關(guān)鍵應(yīng)用程序以及具有高業(yè)務(wù)價值的應(yīng)用程序。邊界技術(shù)在自動駕駛汽車應(yīng)用中尤為突出，可以掃描當(dāng)前環(huán)境中的風(fēng)險并對其數(shù)據(jù)采取行動。邊界技術(shù)為汽車主機(jī)系統(tǒng)提供更廣泛的覆蓋范圍和更多信息，使汽車主機(jī)系統(tǒng)能夠做出更明智的決策。

當(dāng)前汽車?yán)孟鄼C(jī)、雷達(dá)和激光雷達(dá)及其他傳感器套件實(shí)現(xiàn)智能邊界功能，這些先進(jìn)的智能系統(tǒng)可以“看到”周圍汽車，發(fā)現(xiàn)行駛盲點(diǎn)和附近的危險。利用雷達(dá)和相機(jī)處理技術(shù)時，如果駕駛員反應(yīng)遲緩或無法反應(yīng)，汽車會自動轉(zhuǎn)向和制動保證汽車安全。但是，如果利用更廣闊的汽車邊界功能，讓汽車能夠“看到”比汽車周邊、其他汽車周邊、甚至一英里之外的更遠(yuǎn)環(huán)境，汽車就可以彼此“交談”。此時，摩托車、緊急汽車、基礎(chǔ)設(shè)施、交通燈、數(shù)字路標(biāo)和行人，都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，確保行駛安全。

2.2 邊界設(shè)計的功能實(shí)現(xiàn)

在功能實(shí)現(xiàn)上，可以把更多更小的處理器放在車子周圍，用最大的數(shù)據(jù)塊（即視頻流）進(jìn)行“重載”，將信號提煉成分段或分類的元數(shù)據(jù)流，形成詳細(xì)描述對象和坐標(biāo)的加密文本，并將其無線傳輸（或者更安全地物理連接）到中央處理器或更高級別決策的計算機(jī)。這些小得多的系統(tǒng)（如相機(jī)或激光雷達(dá)和附加的數(shù)據(jù)處理器）將更容易驗(yàn)證和證明，并成為現(xiàn)有汽車智能供應(yīng)鏈生態(tài)系統(tǒng)的一部分。

這種下放方法不僅大大減輕了中央處理集線器的負(fù)擔(dān)，還減少了布線重量，改變了機(jī)載存儲要求的性質(zhì)。滾動緩存可以存儲在每個邊界單元并用于診斷，這種方法比大的系統(tǒng)本身更容易認(rèn)證組件，更容易診斷故障（隔離組件，找到缺陷），并且更容易更換硬件。

3? 邊界技術(shù)中的技術(shù)挑戰(zhàn)

3.1 邊界技術(shù)的流量需求挑戰(zhàn)

邊界技術(shù)不是網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用規(guī)劃中的利基技術(shù)或次要考慮因素，邊界技術(shù)是當(dāng)今幾乎所有細(xì)分市場中技術(shù)堆棧的戰(zhàn)略要素。估計，到2025年，汽車和云之間流動的數(shù)據(jù)量可能達(dá)到每月10艾字節(jié)，這比今天的數(shù)量大10，000倍。2020年，一輛無人駕駛汽車每天將使用4，000GB的數(shù)據(jù)，每輛車將產(chǎn)生大約3，000人的數(shù)據(jù)，100萬輛無人駕駛汽車將產(chǎn)生30億人的數(shù)據(jù)，相對于每天平均互聯(lián)網(wǎng)用戶1.5GB。無人駕駛汽車每8小時駕駛將產(chǎn)生并消耗大約40TB的數(shù)據(jù)（例如，城市的HD地圖大約1.5TB，而不計算地圖動態(tài)更新的每日上載和下載）。汽車行業(yè)的革命，會促使無人汽車產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)信息，從帶寬成本及實(shí)時要求的角度來看都是以網(wǎng)絡(luò)資源為代價的，這對云計算方法會產(chǎn)生巨大影響。

聯(lián)網(wǎng)是智能汽車最佳表現(xiàn)之一，智能汽車必須根據(jù)當(dāng)前實(shí)時數(shù)據(jù)做出決策，并在實(shí)際中根據(jù)這些決策即時反應(yīng)。無人駕駛汽車帶來了一個全新的生態(tài)系統(tǒng)，支持新的工作負(fù)載并滿足實(shí)時服務(wù)需求，對云計算和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提出了新要求。隨著越來越多的聯(lián)網(wǎng)汽車智能設(shè)備應(yīng)用，邊界技術(shù)在運(yùn)營、導(dǎo)航、安全功能等方面將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過云計算，未來必須精心策劃邊界技術(shù)和云計算資源的組合，編排各種安全系統(tǒng)是汽車行業(yè)制造商和原始設(shè)備制造商面臨的挑戰(zhàn)。

3.2 邊界技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)連接挑戰(zhàn)

為了實(shí)現(xiàn)邊界技術(shù)網(wǎng)絡(luò)低延遲，需要部署移動運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)之間的動態(tài)的連接點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)盈利和可持續(xù)商業(yè)模式，移動運(yùn)營商、生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴和汽車制造商最終將面臨用戶和監(jiān)管機(jī)構(gòu)構(gòu)建安全集成互聯(lián)汽車平臺的巨大壓力。這需要汽車制造商和移動運(yùn)營商合作共同解決汽車連接和運(yùn)營難題，分清聯(lián)網(wǎng)汽車平臺應(yīng)用程序的所有權(quán)和責(zé)任，將不同組織中標(biāo)準(zhǔn)形成同類型標(biāo)準(zhǔn)化，才能確保汽車網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營下安全可靠。從汽車?yán)嫦嚓P(guān)者的角度來看，邊界技術(shù)必須實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，因?yàn)殚_放標(biāo)準(zhǔn)是開放市場和確保相互協(xié)作的方式，同時也可服務(wù)于其他垂直細(xì)分市場。從標(biāo)準(zhǔn)化的角度來看，只有引入5G網(wǎng)絡(luò)時，才能實(shí)現(xiàn)汽車完全連接互聯(lián)網(wǎng)的可能。

3.3 邊界技術(shù)的人工智能挑戰(zhàn)

人工智能技術(shù)是邊界技術(shù)發(fā)展的支持和保證，運(yùn)用現(xiàn)代傳感技術(shù)，結(jié)合即時反應(yīng)的程序糾偏汽車行駛軌跡，是人工智能在汽車邊界技術(shù)發(fā)展的基本方向。但人工智能技術(shù)發(fā)展迅捷，更多新技術(shù)新工藝的應(yīng)用會給汽車邊界技術(shù)帶來創(chuàng)新和變化，但同時也帶來更多的隱患。人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，同時也意味著更多復(fù)雜問題的到來。任何一個技術(shù)都有其兩面性，其在給人類帶來價值的同時，也會帶來隱藏的災(zāi)難。因此，邊界技術(shù)將面臨人工智能技術(shù)的挑戰(zhàn)，例如，智能傳感的失效、智能傳感的不穩(wěn)定，智能軟件的病毒攻擊、智能軟件技術(shù)的不成熟等，都會成為邊界技術(shù)走向完善的阻礙。在使用人工智能應(yīng)用到汽車邊界技術(shù)時，應(yīng)該有更為完善的方案及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐數(shù)據(jù)。

3.4 邊界技術(shù)的泊車挑戰(zhàn)

邊界技術(shù)的應(yīng)用，不僅在行駛中，還在行駛后。當(dāng)汽車停車到指定車位時，邊界技術(shù)同樣可以發(fā)揮其作用。泊車環(huán)境復(fù)雜程度遠(yuǎn)超于駕駛環(huán)境，泊車邊界技術(shù)遠(yuǎn)難于行駛中的邊界技術(shù)，汽車很多的碰撞，都來源于泊車。邊界技術(shù)更多地研究了周邊環(huán)境，對汽車底部的環(huán)境也缺乏嚴(yán)控，這使得泊車技術(shù)更為困難。此外，如果泊車用時過長，難免會讓車主較為煩惱，即使車位可以停車，駕駛員進(jìn)出是否方便等問題依然存在。當(dāng)前泊車技術(shù)還不夠完善，還有待進(jìn)一步研發(fā)與實(shí)踐。

4? 結(jié)語

邊界技術(shù)是無人駕駛汽車中必須攻克的技術(shù)難題，也是智能汽車得以應(yīng)用和價值提升的保證。邊界技術(shù)的挑戰(zhàn)是多方面的，不僅在技術(shù)下，還在人文上，分析邊界技術(shù)的作用意義，探究邊界技術(shù)架構(gòu)，剖析邊界技術(shù)難點(diǎn)，有助于智能汽車制造商重新認(rèn)識評估未來汽車的發(fā)展。

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