2024年3月23日发(作者:法拉利488落地多少钱)
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周晓飞(本刊编委会委员)
河北石家庄市青年岗位能手。1998年开始在4S店学徒并从事一线维修工作数
年,后自立门户至今;期间做过汽车专利、出版多部图书并获奖;系中国质
检协会机动车专委会委员、机工社汽车分社特约顾问、河北省汽车维修行业
协会顾问等。
智能网联汽车基础(一)
——基础概述
◆文/江苏 周晓飞
一、智能汽车
汽车的环境感知、智能决策、自动控制以及协同控制等功能
一般称为智能功能,具备智能功能的汽车称为智能汽车。
智能汽车配备了多种传感器,比如,摄像头、超声波雷达、
毫米波雷达、激光雷达等,实现对周围环境的自主感知,通过一
系列传感器信息识别和决策操作,汽车按照预定控制算法的速度
与预设定交通路线规划的寻径轨迹行驶。
二、网联汽车
汽车的协同控制功能一般需要网联功能支持。车辆利用通信
技术实现与外界信息交互的功能称为网联功能,具备网联功能的
汽车称为网联汽车。
网联汽车采用新一代移动通信技术,实现车辆位置信息、
车速信息、外部信息等汽车信息之间的交互,并由控制器进行计
算,通过决策模块计算后控制车辆按照预先设定的指令行驶,进
一步增强汽车的智能化程度和自动驾驶能力。
GB/T《道路车辆网联车辆方法论第1部分通用信息》中描述
了网联车辆如下文。
1-红色表示物理连接接口;2-蓝色表示网络服务接口;3-黄色表示无线
实时通信接口;4-灰色表示所有接口或网联车辆的所有其他接口(此类
接口无标准化要求)。
图1 网联车辆的代表性网络服务接口
2.网联车辆概念
网联车辆是指能够实现车辆功能的所有技术部件,包括配置
此功能所需的车载和车外数据以及系统。因此,网联车辆也包括
外部接口,图1所示为网联车辆的整体概念和代表性接口。
①由于道路车辆是网联车辆的一部分,因此,网联车辆的一
些接口同时也是道路车辆的物理接口。
②网络服务接口是网联车辆的代表性外部接口之一,网络
服务通过网络服务接口实现网联车辆与服务器的交互,服务提
供商管理的服务器不属于网联车辆,第三方可以通过该服务器
进行通信。
1.车辆系统
满足车辆制造厂的规范要求,但是超出了道路车辆的物理范
围,由道路车辆、外部接口、网联附件,以及通过外部接口产生
的数据通信组成的车辆系统。
在描述中,同时给出了两个相关解释:
①网联车辆可以没有网联附件(实现网联功能的车外系统);
②当通信对象为非网联附件(例如道路基础设施、其他交通参
与者)时,网联车辆由道路车辆、外部接口,以及通过外部接口产
生的数据通信组成,道路基础设施和其他交通参与者不属于网联
车辆。
三、智能网联汽车
1.智能网联汽车定义
与传统汽车相比较,智能网联汽车是功能上的体现,新能源
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图2 智能网联汽车定义范围
汽车是驱动上(驱动燃料或驱动动力源)的区
别。GB/T《智能网联汽车术语和定义》中
这样定义智能网联汽车:
智能网联汽车,英文名:intelligent &
connected vehicle,英文简称:ICV。
智能网联汽车是利用车载传感器、
控制器、执行器、通信装置等,实现环境
感知、智能决策和/或自动控制、协同控
制、信息交互等功能的汽车的总称。
如图2所示,a代表智能汽车,b代表
网联汽车,c既可称为智能汽车又可称为网
联汽车,a、b、c均可称为智能网联汽车。
智能网联汽车核心的智能化和网联化如图3
所示。
图3 智能网联汽车核心的智能化和网联化示意图
最终可实现替代人来操作的新一代汽车。
智能网联汽车的最终技术目标是实现完全
无人驾驶;实现智能交互、智能驾驶和智
能服务。人、车、路、云端架构示意图如
图4所示。
代优化。多元化意味着人们对交互体验的
要求逐步提高,人机交互方式从按键、触
控,到语音控制、人脸识别、手势交互,
甚至是更先进的生物识别。人格化是指通
过语言语义学习,了解人的思维文化,主
动车联网语音服务等。
(2)智能驾驶
智能驾驶包括智能控制和自动驾驶两
个阶段。其中,座舱智能控制功能(智能座
舱)是智能网联汽车的必备功能。辅助驾驶
功能现已经成为市场上中高端车辆的普遍
配置。
2.智能网联汽车技术目标
智能网联汽车搭载先进的车载传感
器、控制器、执行器等装置,并融合现代
通信与网络技术,实现车与人、车、路、
云端等智能信息交换、共享,具备复杂环
境感知、智能决策、协同控制等功能,可
实现安全、高效、舒适、节能的行驶,并
3.智能网联汽车三大体现元素
智能网联汽车有三大元素,即智能交
互、智能驾驶和智能服务。
(1)智能交互
人机交互技术向多元化、人格化方
向发展,同时交互终端及内容架构不断迭
图4 “人-车-路-网-云”比较具体的架构示意图
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2021/10·
汽车维修与保养
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表1 智能网联汽车关键技术、部件和应用功能
类型术语说明
车辆异常行为预警 abnormal vehicle 通过车载通信设备接收或通过传感器探测到对本车行驶有影响的其他车辆的行为状态,并在外部
behavior warning车辆有异常行为时发出警告信息
弱势交通参与者碰撞预警 vulnerable 车辆行驶过程中,通过车载通信设备接收或通过传感器探测周围行人、非机动车等弱势交通参与者
road-users protection的行进状态,并在到本车与弱势交通参与者存在碰撞危险时发出警告信息
功能
应用
自动驾驶功能
automated driving feature
车辆在特定的设计运行条件下代替驾驶员持续执行全部动态驾驶任务的功能
主动车道保持 automated lane keeping在特定的设计运行条件下,通过对车辆的横向和纵向驾驶操控,保持在车道内行驶的自动驾驶功能
列队跟驰 platooning
自动泊车 automated parking
感知 perception
预测 prediction
定位 localization
通过队列内车辆之间的信息交互,队内车辆按照既定的顺序、车间距和变换队形方式实现安全高
效行驶(注:又称编队行驶)
车辆泊车时,在特定的设计运行区间内能够持续执行全部动态驾驶任务
①应能实现路径规划,车位识别,泊入、泊出车位功能;
②可实现车道行驶、路口行驶、跨楼层行驶、闸机通行等功能
驾驶自动化系统获取车辆周围驾驶环境信息的技术;
周围驾驶环境包括可通行区域、道路标志、道路标线、交通参与者、障碍物等
驾驶自动化系统获取车辆周边驾驶环境潜在变化的技术
驾驶自动化系统确定车辆位置的技术;
常见方法包括同步定位与建图技术、卫星导航技术、惯性导航技术、环境特征匹配技术等
驾驶自动化系统确定车辆行驶轨迹的技术
驾驶自动化系统通过横/纵向驾驶操纵完成跟随规划轨迹行驶的技术
关键
技术
规划 planning
运动控制 motion control
驾乘人员状态监控
driver and passenger monitoring 驾驶自动化系统获取驾乘人员状态的技术
system
V2X vehicle to everything
高精地图
high definition map;HD map
车载计算平台
vehicle computing platform
汽车网关
vehicle gateway
实现车辆与外界通信的技术。外界指车辆、行人、云端、基础设施等
相比传统导航地图,能提供精度更高、内容更丰富的道路拓扑、拓扑关系、位置、几何、交通标识、
交通信号设施等地图属性,为智能网联汽车提供环境信息的地图
支撑智能网联汽车驾驶自动化功能实现的软硬件一体化平台,包括芯片、模组、接口等硬件以及系
统软件、功能软件等软件,以适应传统电子控制单元向异构高性能处理器转变的趋势
注:也被称为车载智能计算基础平台
主要功能为安全可靠地在车辆内的多个网络间进行数据转发和传输的电子控制单元,也称中央网
关注:汽车网关通过不同网络间的隔离和不同通信协议间的转换,可以在各个共享通信数据的功能
域之间进行信息交互
安装在车辆上的通信系统,具备下列至少一项功能:
①对外可通过蜂窝网络、短距通信、直连通信等通信技术进行信息交互等功能,对内可通过汽车总
车载信息交互系统
线与电子电气系统进行信息采集、数据传递与指令下发等功能;
on-board information interactive
②实现通话、录音、导航和娱乐等相关服务功能
system
注:车载信息交互系统通常为远程车载信息交互系统(T-BOX)、车载综合信息处理系统(IVI)以及
其综合体
关键
部件
车载通信单元
on board unit ;OBU
安装在车辆上的,用于实现车辆与外界(车辆、行人、云端、基础设施等)通信的设备
自动驾驶数据记录系统
监测、采集并记录具备3级及以上驾驶自动化功能的车辆在达到触发条件前、中和/或后时车辆、驾
data storage system for automated
驶自动化系统、行车环境及驾驶人员数据的系统
driving ;DSSAD
云控基础平台
base cloud computing platform
车用操作系统
vehicle operating system
车控操作系统
vehicle-controlled operating system
车载操作系统
in-vehicle operating system
为智能网联汽车及其用户、管理及服务机构等提供车辆运行、基础设施、交通环境、交通管理等动
态基础数据,具有数据存储、数据运维、大数据分析、云计算、信息安全等基础服务机制,支持智能
网联汽车实际应用需求的基础支撑平台
运行于车内的系统程序集合,以实现管理硬件资源、隐藏内部逻辑提供软件平台、提供用户程序与
系统交互接口、为上层应用提供基础服务等功能,包含车控操作系统和车载操作系统
运行于车载智能计算基础平台异构硬件之上,支撑智能网联汽车驾驶自动化功能实现和安全可靠
运行的软件集合
运行于车载芯片上,管理和控制智能网联汽车车载软件、硬件资源的软件集合,为智能网联汽车提
供除驾驶自动化功能实现以外的服务,包括车载信息娱乐、网联、导航、多媒体娱乐、语音、辅助驾
驶、AI等服务
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(3)智能服务
让服务更智能,构建智能服务,甚
至包括主动且实时为乘驾人员解决车辆故
障。实现车辆售后使用过程中的各项服
务,二手车残值管理、保险金融服务、车
辆道路救援、车辆保养等智能管理,以及
智慧停车、智慧充电加油等。
联娱乐系统、车载宽带管理等)4G移动互
联网时代、智能(车载互联网)时代,以及
到最后的完全的安全可靠的自动或无人驾
驶时代。
5G作为新一代的蜂窝通信技术,可
以提供更高数据速率体验、更大带宽的终
端接入能力,而车联网也是5G技术下应
用空间最广阔、产业配套最齐全的应用场
景之一。
车用无线通信技术(Vehicle to
Everything, V2X),是实现车与车
(V2V)、车与路(V2I)、车与人(V2P)、
车与网(V2N)相连接的新一代信息通信技
术。V2X通过将人、车、路、云等交通参
与要素有机地联系在一起,构建一个智慧
的交通体系(图5、图6)。V2X是实现自动
驾驶和无人驾驶的关键所在。
C-V2X是当前主流的车用无线通信
V2X技术,其中C是指蜂窝(Cellular),它
是基于3G/4G/5G等蜂窝网通信技术演进
形成的车用无线通信技术,包含了两种通
信接口:一种是车、人、路之间的短距离
直接通信接口(PC5),另一种是终端和基
站之间的通信接口(Uu),可实现长距离和
更大范围的可靠通信。
(未完待续)
4.智能网联汽车关键技术、部件和应用
功能
笔者根据《智能网联汽车术语和定
义》罗列了智能网联汽车关键技术、部件
和应用功能(表1)。据笔者现有资料统计,
智能网联汽车相关429项国家标准中,多
数在预研和编制中,还没有出台。少数出
台的标准也不能满足市场技术需求,所以
在实际应用中很多名称各有差异。
四、车联网
车联网源于物联网,即车辆物联网。
发展路径从机械(传统的汽车人工远程服
务)2G语音时代、电子(车内网)、车载通
信(语音、图视频的3G)时代、车际网(网
图6 “人-车-路-网-云”5G全新的网络架构示意图
图5 “车-路-云”三层架构示意图
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2021/10·
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