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        智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)(一)—基礎(chǔ)概述

        2022-01-26 06:18:38江蘇周曉飛
        汽車維修與保養(yǎng) 2021年10期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)聯(lián)智能網(wǎng)道路

        ◆文/江蘇 周曉飛

        一、智能汽車

        汽車的環(huán)境感知、智能決策、自動(dòng)控制以及協(xié)同控制等功能一般稱為智能功能,具備智能功能的汽車稱為智能汽車。

        智能汽車配備了多種傳感器,比如,攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等,實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境的自主感知,通過一系列傳感器信息識(shí)別和決策操作,汽車按照預(yù)定控制算法的速度與預(yù)設(shè)定交通路線規(guī)劃的尋徑軌跡行駛。

        二、網(wǎng)聯(lián)汽車

        汽車的協(xié)同控制功能一般需要網(wǎng)聯(lián)功能支持。車輛利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)與外界信息交互的功能稱為網(wǎng)聯(lián)功能,具備網(wǎng)聯(lián)功能的汽車稱為網(wǎng)聯(lián)汽車。

        網(wǎng)聯(lián)汽車采用新一代移動(dòng)通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)車輛位置信息、車速信息、外部信息等汽車信息之間的交互,并由控制器進(jìn)行計(jì)算,通過決策模塊計(jì)算后控制車輛按照預(yù)先設(shè)定的指令行駛,進(jìn)一步增強(qiáng)汽車的智能化程度和自動(dòng)駕駛能力。

        GB/T《道路車輛網(wǎng)聯(lián)車輛方法論第1部分通用信息》中描述了網(wǎng)聯(lián)車輛如下文。

        1.車輛系統(tǒng)

        滿足車輛制造廠的規(guī)范要求,但是超出了道路車輛的物理范圍,由道路車輛、外部接口、網(wǎng)聯(lián)附件,以及通過外部接口產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通信組成的車輛系統(tǒng)。

        在描述中,同時(shí)給出了兩個(gè)相關(guān)解釋:

        ①網(wǎng)聯(lián)車輛可以沒有網(wǎng)聯(lián)附件(實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)功能的車外系統(tǒng));

        ②當(dāng)通信對(duì)象為非網(wǎng)聯(lián)附件(例如道路基礎(chǔ)設(shè)施、其他交通參與者)時(shí),網(wǎng)聯(lián)車輛由道路車輛、外部接口,以及通過外部接口產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通信組成,道路基礎(chǔ)設(shè)施和其他交通參與者不屬于網(wǎng)聯(lián)車輛。

        2.網(wǎng)聯(lián)車輛概念

        網(wǎng)聯(lián)車輛是指能夠?qū)崿F(xiàn)車輛功能的所有技術(shù)部件,包括配置此功能所需的車載和車外數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)。因此,網(wǎng)聯(lián)車輛也包括外部接口,圖1所示為網(wǎng)聯(lián)車輛的整體概念和代表性接口。

        圖1 網(wǎng)聯(lián)車輛的代表性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口

        ①由于道路車輛是網(wǎng)聯(lián)車輛的一部分,因此,網(wǎng)聯(lián)車輛的一些接口同時(shí)也是道路車輛的物理接口。

        ②網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口是網(wǎng)聯(lián)車輛的代表性外部接口之一,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)車輛與服務(wù)器的交互,服務(wù)提供商管理的服務(wù)器不屬于網(wǎng)聯(lián)車輛,第三方可以通過該服務(wù)器進(jìn)行通信。

        三、智能網(wǎng)聯(lián)汽車

        1.智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義

        與傳統(tǒng)汽車相比較,智能網(wǎng)聯(lián)汽車是功能上的體現(xiàn),新能源汽車是驅(qū)動(dòng)上(驅(qū)動(dòng)燃料或驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源)的區(qū)別。GB/T《智能網(wǎng)聯(lián)汽車術(shù)語和定義》中這樣定義智能網(wǎng)聯(lián)汽車:

        智能網(wǎng)聯(lián)汽車,英文名:intelligent &connected vehicle,英文簡稱:ICV。

        智能網(wǎng)聯(lián)汽車是利用車載傳感器、控制器、執(zhí)行器、通信裝置等,實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、智能決策和/或自動(dòng)控制、協(xié)同控制、信息交互等功能的汽車的總稱。

        如圖2所示,a代表智能汽車,b代表網(wǎng)聯(lián)汽車,c既可稱為智能汽車又可稱為網(wǎng)聯(lián)汽車,a、b、c均可稱為智能網(wǎng)聯(lián)汽車。智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心的智能化和網(wǎng)聯(lián)化如圖3所示。

        圖2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義范圍

        圖3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心的智能化和網(wǎng)聯(lián)化示意圖

        2.智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)目標(biāo)

        智能網(wǎng)聯(lián)汽車搭載先進(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(shí)現(xiàn)車與人、車、路、云端等智能信息交換、共享,具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能,可實(shí)現(xiàn)安全、高效、舒適、節(jié)能的行駛,并最終可實(shí)現(xiàn)替代人來操作的新一代汽車。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的最終技術(shù)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)完全無人駕駛;實(shí)現(xiàn)智能交互、智能駕駛和智能服務(wù)。人、車、路、云端架構(gòu)示意圖如圖4所示。

        圖4 “人-車-路-網(wǎng)-云”比較具體的架構(gòu)示意圖

        3.智能網(wǎng)聯(lián)汽車三大體現(xiàn)元素

        智能網(wǎng)聯(lián)汽車有三大元素,即智能交互、智能駕駛和智能服務(wù)。

        (1)智能交互

        人機(jī)交互技術(shù)向多元化、人格化方向發(fā)展,同時(shí)交互終端及內(nèi)容架構(gòu)不斷迭代優(yōu)化。多元化意味著人們對(duì)交互體驗(yàn)的要求逐步提高,人機(jī)交互方式從按鍵、觸控,到語音控制、人臉識(shí)別、手勢交互,甚至是更先進(jìn)的生物識(shí)別。人格化是指通過語言語義學(xué)習(xí),了解人的思維文化,主動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)語音服務(wù)等。

        (2)智能駕駛

        智能駕駛包括智能控制和自動(dòng)駕駛兩個(gè)階段。其中,座艙智能控制功能(智能座艙)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的必備功能。輔助駕駛功能現(xiàn)已經(jīng)成為市場上中高端車輛的普遍配置。

        (3)智能服務(wù)

        讓服務(wù)更智能,構(gòu)建智能服務(wù),甚至包括主動(dòng)且實(shí)時(shí)為乘駕人員解決車輛故障。實(shí)現(xiàn)車輛售后使用過程中的各項(xiàng)服務(wù),二手車殘值管理、保險(xiǎn)金融服務(wù)、車輛道路救援、車輛保養(yǎng)等智能管理,以及智慧停車、智慧充電加油等。

        4.智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)、部件和應(yīng)用功能

        筆者根據(jù)《智能網(wǎng)聯(lián)汽車術(shù)語和定義》羅列了智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)、部件和應(yīng)用功能(表1)。據(jù)筆者現(xiàn)有資料統(tǒng)計(jì),智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)429項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)中,多數(shù)在預(yù)研和編制中,還沒有出臺(tái)。少數(shù)出臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)也不能滿足市場技術(shù)需求,所以在實(shí)際應(yīng)用中很多名稱各有差異。

        表1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)、部件和應(yīng)用功能

        四、車聯(lián)網(wǎng)

        車聯(lián)網(wǎng)源于物聯(lián)網(wǎng),即車輛物聯(lián)網(wǎng)。發(fā)展路徑從機(jī)械(傳統(tǒng)的汽車人工遠(yuǎn)程服務(wù))2G語音時(shí)代、電子(車內(nèi)網(wǎng))、車載通信(語音、圖視頻的3G)時(shí)代、車際網(wǎng)(網(wǎng)聯(lián)娛樂系統(tǒng)、車載寬帶管理等)4G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代、智能(車載互聯(lián)網(wǎng))時(shí)代,以及到最后的完全的安全可靠的自動(dòng)或無人駕駛時(shí)代。

        5G作為新一代的蜂窩通信技術(shù),可以提供更高數(shù)據(jù)速率體驗(yàn)、更大帶寬的終端接入能力,而車聯(lián)網(wǎng)也是5G技術(shù)下應(yīng)用空間最廣闊、產(chǎn)業(yè)配套最齊全的應(yīng)用場景之一。

        車用無線通信技術(shù)(Vehicle to Everything, V2X),是實(shí)現(xiàn)車與車(V2V)、車與路(V2I)、車與人(V2P)、車與網(wǎng)(V2N)相連接的新一代信息通信技術(shù)。V2X通過將人、車、路、云等交通參與要素有機(jī)地聯(lián)系在一起,構(gòu)建一個(gè)智慧的交通體系(圖5、圖6)。V2X是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛和無人駕駛的關(guān)鍵所在。

        圖5 “車-路-云”三層架構(gòu)示意圖

        圖6 “人-車-路-網(wǎng)-云”5G全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

        C-V2X是當(dāng)前主流的車用無線通信V2X技術(shù),其中C是指蜂窩(Cellular),它是基于3G/4G/5G等蜂窩網(wǎng)通信技術(shù)演進(jìn)形成的車用無線通信技術(shù),包含了兩種通信接口:一種是車、人、路之間的短距離直接通信接口(PC5),另一種是終端和基站之間的通信接口(Uu),可實(shí)現(xiàn)長距離和更大范圍的可靠通信。

        (未完待續(xù))

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