智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論 課件

智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論主編：張

鵬CONTENTS目

錄智能網(wǎng)聯(lián)汽車概述智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車高精度地圖與導航定位技術(shù)第1章第2章第3章第4章智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能決策技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制執(zhí)行技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進駕駛輔助第5章第6章第7章第8章第一章

智能網(wǎng)聯(lián)汽車概述1.1汽車的產(chǎn)生早在1801年，法國化學家菲力普·勒本（PhilipsLebon）就制造了一種與蒸汽機工作原理截然不同的、讓燃料在發(fā)動機內(nèi)部燃燒的發(fā)動機，人們后來稱這類發(fā)動機為內(nèi)燃機。其采用煤干餾得到的煤氣和氫氣作燃料，將上述可燃氣體與空氣混合后點燃產(chǎn)生膨脹力來推動活塞運動，這項發(fā)明被譽為內(nèi)燃機發(fā)展史上具有開拓性的一步。只可惜勒本英年早逝，使內(nèi)燃機的出現(xiàn)推遲了幾十年。法國技師艾提力·雷諾（EtienceLenor）在1860年研制了第一臺二沖程實用化煤氣機，讓燃料在發(fā)動機內(nèi)部燃燒，人們后來稱這類發(fā)動機為內(nèi)燃機。從此開始了內(nèi)燃機商品化生產(chǎn)。這臺內(nèi)燃機首次安裝了蓄電池供電的電火花點火系統(tǒng)。同時，由于發(fā)動機在大氣壓下工作，點火前不對可燃氣進行壓縮，因此功率和熱效率都很低。1866年，奧托研制出具有劃時代意義的立式活塞式四沖程奧托內(nèi)燃機。翌年，此物榮獲巴黎博覽會金質(zhì)獎章。1876年，奧托對四沖程內(nèi)燃機又作了改進，試制出第一臺實用的活塞式四沖程內(nèi)燃機（見圖1-1）。1877年8月4日取得專利，并成批投入生產(chǎn)。不過，奧托的內(nèi)燃機以煤氣為燃料，體積較大，質(zhì)量約1t，還不適用于汽車。1.1.1汽車的誕生1.1汽車的產(chǎn)生1879年，德國工程師卡爾.本茨首次試驗成功一臺二沖程試驗性發(fā)動機，并于1885年制成了第一輛本茨專利機動車。該車為三輪汽車，采用一臺二沖程單缸工0.66kW的汽油機，此車具備了現(xiàn)代汽車的一些基本特點，如火花點火、水冷循環(huán)、鋼管車架、鋼板彈簧懸架后輪驅(qū)動。前輪轉(zhuǎn)向和制動手把等。與此同時，德國人戴姆勒在邁巴赫的協(xié)助下，于1886年在巴特坎施塔特制成了世界上第一一輛“無馬之車”。由此，本茨和戴姆勒成為人們公認的以內(nèi)燃機為動力的現(xiàn)代汽車的發(fā)明者，被尊稱為“汽車之父”，1886年被稱為汽車元年。汽車的誕生，逐漸形成以汽車為主圖1-1活塞式四沖程內(nèi)燃機1.1.1汽車的誕生1.1汽車的產(chǎn)生要交通工具的公路交通系統(tǒng)，是近代和現(xiàn)代史上的重要事件之一。19世紀末，法國的帕納爾--勒瓦索公司將發(fā)動機裝在車前部，通過離合器、變速裝置和齒輪傳動裝置把驅(qū)動力傳到后輪，這種方案后來被稱為“帕納爾系統(tǒng)”?，F(xiàn)在人們常稱這種方案為前置后驅(qū)，目前還有一些汽車生產(chǎn)制造廠采用這種方案，其中大多數(shù)是生產(chǎn)大型汽車的廠家，如載貨汽車?！芭良{爾系統(tǒng)”的地位是1901年由當時的戴姆勒發(fā)動機公司真正確立起來的，它被安裝在威廉.邁巴赫設(shè)計的一輛汽車上，這種汽車成為全世界汽車制造的樣板。福特汽車公司于1908年10月1日推出的T型車，是世界上第一種以大量通用零部件進行大規(guī)模流水線裝配作業(yè)的汽車，如圖1-2所示。亨利.福特的T型汽車是一種沒有先例的技術(shù)典型。構(gòu)造簡單的四缸發(fā)動機只有14.7千瓦（20馬力），工作容積為2884毫升，每分鐘轉(zhuǎn)速1600轉(zhuǎn)。工作負荷低，轉(zhuǎn)速慢，使得這種發(fā)動機非常堅固耐用，它可以用最低劣的汽油，甚至可以用煤油比例很大的混合油。直至1927年夏天T型車停售成為歷史，在生產(chǎn)的19年間共售出1500多萬輛。T型車在全世界倍受青睞，1.1.1汽車的誕生1.1汽車的產(chǎn)生它成了便宜和可靠交通的象征。T型車的許多創(chuàng)新永遠地改變了汽車制造業(yè)。流水組裝線是亨利.福特于1913年在福特海蘭公園工廠首創(chuàng)的。這不僅僅為汽車制造業(yè)，乃至整個工業(yè)界帶來了偉大的變革。由T型車推廣開來的創(chuàng)新還有許多，如方向盤左置使乘客出入方便。T型車第一個將發(fā)動機汽缸體和曲軸箱做成單一鑄件，第一個使用可拿掉的汽缸蓋以利檢修，第一個大量使用由福特汽車公司自己生產(chǎn)的輕質(zhì)耐用的釩鋼合金。T型車靈巧的“行星“齒輪變速箱讓新手也覺得換擋輕松自如。諸如此類的創(chuàng)新和改進，加之亨利.福特生產(chǎn)的T型車所固有的價值，使得它在世界進一步趨于城市化之際成為最佳的個人交通工具。盡管在這段時間里汽車技術(shù)有了迅速的發(fā)展，但1.1.1汽車的誕生圖1-2福特汽車1.1汽車的產(chǎn)生它成了便宜和可靠交通的象征。T型車的許多創(chuàng)新永遠地改變了汽車制造業(yè)。流水組裝線是亨利.福特于1913年在福特海蘭公園工廠首創(chuàng)的。這不僅僅為汽車制造業(yè)，乃至整個工業(yè)界帶來了偉大的變革。由T型車推廣開來的創(chuàng)新還有許多，如方向盤左置使乘客出入方便。T型車第一個將發(fā)動機汽缸體和曲軸箱做成單一鑄件，第一個使用可拿掉的汽缸蓋以利檢修，第一個大量使用由福特汽車公司自己生產(chǎn)的輕質(zhì)耐用的釩鋼合金。T型車靈巧的“行星“齒輪變速箱讓新手也覺得換擋輕松自如。諸如此類的創(chuàng)新和改進，加之亨利.福特生產(chǎn)的T型車所固有的價值，使得它在世界進一步趨于城市化之際成為最佳的個人交通工具。盡管在這段時間里汽車技術(shù)有了迅速的發(fā)展，但這種汽車的技術(shù)仍沒有變化，這從今天的角度看是不同尋常的。其原因大概首先在于，這種設(shè)計并不要求汽車很體面，而只把它當成一種“行駛的機器“。價格也起了很大的作用：福特T型汽車有一段時間只賣295美元，普通職業(yè)者也能買得起它。繼威廉.邁巴赫和亨利.福特之后，安德烈.雪鐵龍于1934年在法國樹起了汽車史上的第三個里程碑。1919年這位法國企業(yè)家第一個在歐洲實行汽車的流水線生產(chǎn)。不1.1.1汽車的誕生1.1汽車的產(chǎn)生久，雪鐵龍汽車公司就成了歐洲大型而又成功的廠家之一。20年代中期，汽車生產(chǎn)者討論了把驅(qū)動作用從后輪移到前輪是否更好些的問題。1934年3月24日，一種新型的汽車結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了：一款名叫7A的前驅(qū)動汽車問世。前輪驅(qū)動、無底盤的車身結(jié)構(gòu)、通過扭桿實現(xiàn)單輪減振以及液壓制動等等，這些都曾有人采用過的，但從未有人把這些集中在一輛汽車上，并且是成批生產(chǎn)的。受雪鐵龍委托的安德烈.勒費弗爾及其助手莫里斯.圣蒂拉創(chuàng)造的這種汽車，其設(shè)計方案在60多年后的今天由于在安全性能方面證優(yōu)于其他驅(qū)動形式，成為家用汽車的主流構(gòu)造方式。智能化和網(wǎng)聯(lián)化是未來汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢日前，

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展還處于初級階段.輔助駕駛、半自動駕駛沈和全自動駕敦智能網(wǎng)聯(lián)汽車逐漸成熟并得到泛應用所必經(jīng)的階沒通過智能化和網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展提高汽車的安全性，

可以通過及時預警、合理的路徑規(guī)劃、主動控制來避免交通事故、降低能源消耗、減輕交通擁堵壓力，滿足消費者更多的安全、節(jié)能、舒適等功能需求，隨著各項技術(shù)的進步.發(fā)展成熟以及消費者日益提升的需求，汽車的智能化和網(wǎng)聯(lián)化勢在必行。1.1.1汽車的誕生1.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的誕生1.1汽車的產(chǎn)生智能網(wǎng)聯(lián)汽車未來的發(fā)展趨勢，從宏觀角度看，是一個非常重要的移動終端。既滿足出行需求又提供了各類可能的交互場景：從微觀角度看，是.個具備高度集成化的智能移動空間。新一代智能汽車的發(fā)展方向出現(xiàn)了新的趨勢，就是自主式的自動駕駛和網(wǎng)聯(lián)汽車兩者的結(jié)合，所形成的ICV或CAV的新形式，我們稱之為智能網(wǎng)聯(lián)汽車。這是一種新產(chǎn)品，研發(fā)模式、開發(fā)模式-一定會發(fā)生改變，隨之而來白用場景，包括一些增值服務等也會改變，對所有企業(yè)都是機遇和挑戰(zhàn)并存。智能網(wǎng)聯(lián)汽車已經(jīng)在全球進入快速發(fā)展期，未來汽車智能化方向是不是百分之百的自動駕駛、是不是高度自動駕駛不重要，但是在現(xiàn)有汽車上，通過新一代移動互聯(lián)技術(shù)，讓它很好的具有基于連接方式的自動化，定是一個發(fā)展趨勢，在國際上仍然方興未艾。當然，研究主體可能不僅僅是傳統(tǒng)汽車企業(yè)，也不僅僅是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、ICT企業(yè)，可能兩類企業(yè)融合的企業(yè)生態(tài)是很好的發(fā)展模式。從汽車企業(yè)的角度看，輔助駕駛已經(jīng)取得突破，正在聚焦有條件自動駕駛。但是真正意義上在各種工況、各種條件下的高度自動駕駛還有很長的路要走。高度自動駕1.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的誕生1.1汽車的產(chǎn)生駛特定的場景，比如代客泊車，在特定的區(qū)域、特定的場景，仍然是汽車量產(chǎn)化的競爭點。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是一種新的產(chǎn)品形式、新的商業(yè)模式.新的生態(tài)，跟傳統(tǒng)汽車發(fā)展模式不一樣可能會從出行服務的角度推進發(fā)展，國際上系列企業(yè)，不管是傳統(tǒng)汽車

企業(yè)還是（CT企業(yè)。都在做這方面的探索。新一輪基于新一代移動互聯(lián)技術(shù)，包括大數(shù)據(jù)、云計算、AI等技術(shù)已經(jīng)進入這個領(lǐng)域，對產(chǎn)品發(fā)展和開發(fā)模式產(chǎn)生了很大的影響，需要再次強調(diào)的是汽車產(chǎn)品的安全問題，包括各種功能安全問題、信息安全問題，也是發(fā)展的聚焦點。2017年12月29日，工信部網(wǎng)站發(fā)布了由工信部、國家標準委員會共同制定的《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標準體系建設(shè)指南》（下簡稱《指南》）系列文件中對智能網(wǎng)聯(lián)汽車標準體系柜架做出了規(guī)定，其中基礎(chǔ)類標準主要包括智能網(wǎng)聯(lián)汽車術(shù)語和定義、分類和編碼、標識和符號等類。（1）術(shù)語和定義標準用于統(tǒng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)的基本概念，為各相關(guān)行業(yè)協(xié)調(diào)妝容奠定基礎(chǔ)，同時為其他各部分標準的制定提供支撐。1.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的誕生1.1汽車的產(chǎn)生（2）分類和編碼標準用于幫助各方統(tǒng)認識和理解智能網(wǎng)聯(lián)標準化的對象、邊界以及各部分的層級關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系。標識和符號標準用于對智能網(wǎng)聯(lián)汽車中各類產(chǎn)品、技術(shù)和功能對象進行標識與解析、為人機界面的統(tǒng)一和簡化奠定基礎(chǔ)。1.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的誕生1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車伴隨著第三次工業(yè)革命和信息革命，汽車技術(shù)逐漸從機械化向電子化.電控化方向轉(zhuǎn)。近年來，隨著電子技術(shù)，計算機技術(shù)和信息技術(shù)的應用，汽車電子技術(shù)，電子控制技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，大致經(jīng)歷了四個階段：初級階段，迅速發(fā)展階段、電子技術(shù)逐漸向智能化發(fā)展階段和電子技術(shù)向智能化，網(wǎng)聯(lián)化、自動化發(fā)展階段。1．汽車電子技術(shù)發(fā)展的初級階段20世紀五六1年代是汽車電子技術(shù)發(fā)展的初級階段，該階段主要是一些汽車廠家開始研發(fā)單一的電子零部件，用于改唐汽車某些機械部件的性能。此外，采用此簡單的電

子設(shè)備取代以前的機械部件。這階段具有代表性的汽車電子器件主要有電子式間歇

刮水控制器、電壓調(diào)節(jié)器、晶體管無觸點點火裝置、電子閃光器等。2．汽車電子技術(shù)迅速發(fā)展階段20世紀七十年代初到八十年代中期是汽車電子技術(shù)迅速發(fā)展階段，該階段主要是開發(fā)汽車各系統(tǒng)專用的獨立控制部分，將電子裝置應用于某些機械裝置無法解決的復1.2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車雜控制功能方面，如發(fā)動機控制系統(tǒng)、防抱死制動（ABS）系統(tǒng)等。對于電動汽車，電子控制技術(shù)還有整車控制、電機控制和電池管理等主要滿足用戶對能源利用率和汽車性能的需求。3．電子技術(shù)逐漸向智能化發(fā)展階段二十世紀八十年代中期到九十年代中期是微型計算機在汽車上應用日趨成熟并向智能化發(fā)展階段。該階段主要是開發(fā)可完成各種功能的綜合系統(tǒng)及各種汽車整體系統(tǒng)的微機控制，如果發(fā)動機控制可自動交速器控制為體的動力傳動系統(tǒng)控制，防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)等。4．電子技術(shù)向智能化、網(wǎng)聯(lián)化、自動化發(fā)展階段20世紀九十年代中明至今是汽車電子技術(shù)向智能化網(wǎng)聯(lián)化、自動化發(fā)展的階段。該階段微機運算速度和存取位數(shù)大大提高，網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)迅速發(fā)展車輛的智能控制和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應運而生。這階段具有代表性的系統(tǒng)主要有通信與導航協(xié)調(diào)系統(tǒng)、安全駕駛檢測與警告系統(tǒng)、自動防追尾碰撞系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)和電子地圖等。1.2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能汽車的“智能”有兩種模式：1．智能汽車自主式智能汽車（AutonomousVehicle）：依靠自車所搭載的各類傳感器對車輛周圍環(huán)境進行感知，依靠車載控制器進行決策和控制并交由底層執(zhí)行，實現(xiàn)自動駕駛。網(wǎng)聯(lián)式智能汽車（ConnectedVehicle）：車輛通過V2X通信的方式獲取外界的環(huán)境信息并幫助車輛進行決策與控制。1.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義及相關(guān)術(shù)語圖1-3圖1-41.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車這兩種智能的模式都在各自往前發(fā)展，同時也在融合，其融合的結(jié)果就是智能網(wǎng)聯(lián)汽車（IntelligentandConnectedVehicle）。并且當“智能”和“網(wǎng)聯(lián)”一詞一起出現(xiàn)，“智能”一般做狹義理解，即“自主式智能”；當“智能”單獨出現(xiàn)，一般做廣義理解，即涵蓋了“自主式智能”和“網(wǎng)聯(lián)式智能”。所以才有上文的智能汽車也就代表了智能網(wǎng)聯(lián)汽車一說。2．車聯(lián)網(wǎng)以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車云網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交換標準實現(xiàn)車與X（人、車、路、云等系統(tǒng)）之間進行無線通訊和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，是能夠?qū)崿F(xiàn)智能交通管理、智能動態(tài)信息服務和車輛智能化控制的一體化網(wǎng)絡(luò)。車聯(lián)網(wǎng)包括了車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車云網(wǎng)三個網(wǎng)絡(luò)層次，三網(wǎng)的融合才是一個完整的“車聯(lián)網(wǎng)”的概念。1.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義及相關(guān)術(shù)語1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車3．智能網(wǎng)聯(lián)汽車到現(xiàn)在你應該很清楚智能網(wǎng)聯(lián)汽車由智能和網(wǎng)聯(lián)兩部分組成，現(xiàn)在就讓我們給智能網(wǎng)聯(lián)汽車下一個明確的定義吧。定義：搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器的裝置，并融合了現(xiàn)代的通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。實現(xiàn)了車與X（人、車、路、云等系統(tǒng)）之間進行智能化的信息交換、共享，具備復雜的環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可綜合實現(xiàn)安全、高效、舒適、節(jié)能行駛，并最終實現(xiàn)替代人類操作的新一代汽車。1.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義及相關(guān)術(shù)語圖1-51.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車1．智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義《指南》明確了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義：智能網(wǎng)聯(lián)汽車是指搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)投不，實現(xiàn)車與入（車、路、人云等）智能信息交換、共享，具備復雜環(huán)境感知智能決策、協(xié)同控制等功能，可實現(xiàn)“安全、高效、舒適、節(jié)能”行駛，并最終可實現(xiàn)替代人來操作的新-代汽車，如圖1-6所示。智能汽車是在一般的汽車上增加雷達、攝像頭等先進傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝1.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義及相關(guān)術(shù)語圖1-61.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車置，通過車載環(huán)境感知系統(tǒng)和信息終端實現(xiàn)與車、路、人等的信息交換，使車輛具備智能環(huán)境感知能力，能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態(tài)，并使車輛按照人的意愿到達目的地，最終實現(xiàn)替代人來操作的目的。智能汽車是智能交通的重要組成部分，智能汽車的初級階段是具有ADAS的汽車，終極目標是無人駕駛汽車。2．無人駕駛汽車如圖1-7所示，無人駕駛汽個是通過個載環(huán)境感知系統(tǒng)、感知道路環(huán)境.自動規(guī)劃和個別行年路線并控制車輛到達預定目標的智能汽車。它是利用環(huán)境感知系統(tǒng)來感知車輛周圍境，并根據(jù)感知所獲得的道路狀況、車輛位置和障礙物信息等，控制車輛的行駛方向和度，從而使車輛能夠安全、可靠地行駛。無人駕駛汽車是傳感器、計算機、人工智能、無通信、導航定位、模式識別、機器視覺、智能控制等多種先進技術(shù)融合的綜合體。無人駕汽車是汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的終極發(fā)展目標。1.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義及相關(guān)術(shù)語1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車3．IOV車聯(lián)網(wǎng)IOV是以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的體系架構(gòu)及其通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標準，實現(xiàn)V2X（V代汽車，X代表車、路、行人及應用平臺等）無線通信和信息交換，以實現(xiàn)智能化交通管理、智能動態(tài)信息服務和車輛智能化控制的一體化網(wǎng)絡(luò)，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通無處不在的系統(tǒng)領(lǐng)域的延伸。1.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義及相關(guān)術(shù)語圖1-71.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車車聯(lián)網(wǎng)是指通過應用成熟的總線技術(shù)建立一個標準化的整車網(wǎng)絡(luò)：車際網(wǎng)是指基于特定的無線馬域網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)；元車載移動互聯(lián)網(wǎng)通過4G/5G等通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)進行無線連接，三網(wǎng)融合是車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢。IOV是智能交通系統(tǒng)與聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的融合產(chǎn)物，是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，目前主要停留在導航系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)、自檢測系統(tǒng)等基礎(chǔ)階段，在信息安全和節(jié)能減排等方面還有待開發(fā)。4．智能交通（ITS）ITS是未來交通系統(tǒng)的發(fā)展方向，它是將先進的信息技術(shù)、計算機處理機器術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子控制技術(shù)、運籌學、人工智能等有效地集成運用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一.種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實時、準確、高效的綜合交通運輸管理系統(tǒng)。ITS是隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能交通的發(fā)展面不斷發(fā)展的，聯(lián)網(wǎng)的終極目標是智能交通。5．智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)術(shù)語的關(guān)系從上文中可以發(fā)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能汽車、IOV、ITS有著密切相關(guān)性，它們之1.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義及相關(guān)術(shù)語1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車間的關(guān)系如圖1-8所示。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是ITS中的智能汽車與IOV交集的產(chǎn)品。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是IOV的重要組成部分。也是ITS的核心組成部分。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是IOV體系的一個結(jié)點，通過車載信息終端實現(xiàn)與道路、行人、業(yè)務平臺等之間的無線通信和信息交換。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的聚焦點是在車上，發(fā)展重點是提高汽車安全性，其終極目標是無人駕駛汽車。IOV系統(tǒng)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能ITS汽車最重要的載體、只有充分利用聯(lián)技術(shù)才能保障智能網(wǎng)聯(lián)汽車真正擁有充分的智能和網(wǎng)聯(lián)。車聯(lián)網(wǎng)的聚焦點是建立一個比較大的交通體系，發(fā)展重點是給交通參與者提供信息服務，其終極目標是智能交通系統(tǒng)。由此可見智能網(wǎng)聯(lián)汽車與車聯(lián)網(wǎng)應該并行推進、協(xié)同發(fā)展，最終相互結(jié)合形成無人駕駛汽車。1.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義及相關(guān)術(shù)語圖1-81.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車間的關(guān)系如圖1-8所示。一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的主要功能從功能角度上講，智能網(wǎng)聯(lián)汽車與般汽車相比，主要增加了環(huán)境感知與定位系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、年載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和先進駕駛輔助系統(tǒng)等。1．環(huán)境感知與定位系統(tǒng)如圖1-9所示，環(huán)境感知與定位系統(tǒng)主要功能是通過各種傳感技術(shù)和定位技術(shù)感知車輛本身狀況和車輛周圍狀況，為車輛決策模塊提供數(shù)據(jù)。傳感器主要包括車輪轉(zhuǎn)速傳感器、加速度傳感器、微機械陀螺儀、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、超聲波雷達、激光雷達、毫米波雷達、視覺傳感器等，通過這些傳感器，感知車輛行駛速度、行駛方向、運動姿態(tài)、道路交通情況等。定位技術(shù)主要使用GPS、中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展也很快，是中國大力推廣的位置定位系統(tǒng)。2．無線通信系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)主要功能是各種數(shù)據(jù)和信息的傳輸，分為短距離無線通信和遠距離無線通信，如圖1-10所示。短距離無線通信技術(shù)為車輛安全系統(tǒng)提供實時響應的保障并為1.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能及其技術(shù)分級1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車基于位置信息服務提供有力支持。用于智能網(wǎng)絡(luò)汽車上的短距離無線通信技術(shù)沒有統(tǒng)一標準，處于起步階段，但短距離無線通信技術(shù)在其他領(lǐng)域應用比較廣泛，如藍牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)、WiFi技術(shù)、UWB技術(shù)、60GHZ技術(shù)、IrDA技術(shù)、DFID技術(shù)、NFC技術(shù)、專用短程通信技術(shù)等。遠距離無線通信技術(shù)用于提供即時的互聯(lián)網(wǎng)接入，主要有移動通信技術(shù)、微博通信技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應用主要是4G/5G技術(shù)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車無線通信技術(shù)標準有望世界統(tǒng)一。3．車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)車載自組織網(wǎng)絡(luò)依靠短距離無線通信技術(shù)實現(xiàn)V2X之間的通信，它是在一定通信范1.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能及其技術(shù)分級圖1-9環(huán)境感知與定位系統(tǒng)與決策層的交互圖1-10無線通信系統(tǒng)1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車圍內(nèi)可以實現(xiàn)V2V、V2I、V2P之間相互交換各自的信息，并自動連接建立起一個移動的網(wǎng)絡(luò)。典型應用包括車輛行駛安全預警、輔助駕駛、分布式交通信息發(fā)布以及基于通信的縱向車輛行駛控制等。4．ADASADAS（見圖1-11）主要功能是提前感知車輛及其周圍情況，發(fā)現(xiàn)危險及時報警，保障車輛安全行駛，是防止交通事故的新一代前沿技術(shù)，先進駕駛輔助系統(tǒng)是智能網(wǎng)絡(luò)汽車的重要組成部分，是無人駕駛汽車的關(guān)鍵技術(shù)。1.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能及其技術(shù)分級圖1-11ADAS1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分級2020年3月9日，工信部官網(wǎng)公示了《汽車駕駛自動化分級》推薦性國家標準報批稿，擬于2021年1月1日開始實施。自動駕駛汽車將以5個要素為主要依據(jù)，被劃分為0級（應急輔助）、1級（部分駕駛輔助）、2級（組合駕駛輔助）、3（有條件自動駕駛）、4級（高度自動駕駛）、5級（完全自動駕駛）共6個不同的等級，見表1-4。和SAE分級標準相比，兩者在整體分級思路和分級劃分標準上大體一致，且都把汽車的自動化程度劃分為6種不同的等級。對每一等級自動駕駛汽車的具體界定，兩種標準也大體相同，僅在某些方面存在一些區(qū)別。智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的4個階段如下。ICV的發(fā)展可大致分為：自主式駕駛輔助（對應美國汽車工程師學會SAE分級L1~L2）、網(wǎng)聯(lián)式駕駛輔助（對應SAE分級L1~L2）、人機共駕（對應SAE分級L3）、高度自動/無人駕駛（對應SAE分級L4~L5）4個階段。目前在全球范圍內(nèi)，自主式駕駛輔助系統(tǒng)已經(jīng)開始大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)的應用已經(jīng)進入大規(guī)模測試和產(chǎn)業(yè)化前期準備階段，人機共駕技術(shù)和無人駕駛技術(shù)還處于研1.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能及其技術(shù)分級1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)和小規(guī)模測試階段。1．自主式駕駛輔助（ADAS）自主式駕駛輔助系統(tǒng)（AdvancedDriverAssistanceSystems，ADAS）是指依靠車載傳感系統(tǒng)進行環(huán)境感知并對駕駛員進行駕駛操作輔助的系統(tǒng)（廣義上也包括網(wǎng)聯(lián)式駕駛輔助系統(tǒng)），目前已經(jīng)得到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，主要可分為預警系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩類。其中，常見的預警類系統(tǒng)包括：前向碰撞預警（ForwardCollisionWarning，F(xiàn)CW）、車道偏離預警（LaneDepartureWarning，LDW）、盲區(qū)預警（BlindSpotDetection，BSD）、駕駛員疲勞預警（DriverFatigueWarning，DFW）、全景環(huán)視（TopViewSystem，TVS）、胎壓監(jiān)測（TirePressureMonitoringSystem，TPMS）等。常見的控制類系統(tǒng)包括：車道保持系統(tǒng)（LaneKeepingSystem，LKS）、自動泊車輔助（AutoParkingSystem，APS）、自動緊急剎車（AutoEmergencyBraking，AEB）、自適應巡航（AdaptiveCruiseControl，ACC）等。美日歐等發(fā)達國家和地區(qū)已經(jīng)開始將ADAS系統(tǒng)引入了其相應的新車評價體系。美1.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能及其技術(shù)分級1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車國新車評價規(guī)程（UnitedStatesNewCarAssessmentProgram，USNCAP）從2011年起引入LDW與FCW作為測試加分項，美國公路安全保險協(xié)會（IIHS）從2013年起將FCW系統(tǒng)作為評價指標之一；而歐洲新車評價規(guī)程（EuropeanNewCarAssessmentProgram，E-NCAP）也從2014年起引入了LDW/LKA與AEB系統(tǒng)的評價，2016年增加了行人防撞AEB的測試，并將在2018年加入自動車防撞AEB系統(tǒng)的測試。2014年起，汽車駕駛輔助技術(shù)已經(jīng)成為獲取E-NCAP四星和五星的必要條件。中國的C-NCAP已將LDW/FCW/AEB等駕駛輔助系統(tǒng)納入其評價體系之中。在引入新車評價體系之外，各國也紛紛開始制定強制法規(guī)推動ADAS系統(tǒng)安裝。2015年11月開始，歐洲新生產(chǎn)的重型商用車將強制安裝車道偏離警告系統(tǒng)（LDW）及車輛自動緊急制動系統(tǒng)（AEB）。2016年5月起，美國各車企將被強制要求對其生產(chǎn)的10%的車輛安裝后視攝像頭，這一比例在隨后2年中將快速提升至40%與100%。而從2017年開始，中國也將逐步在大型客車上開始強制安裝LDW與AEB系統(tǒng)。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度，目前ADAS核心技術(shù)與產(chǎn)品仍掌握在境外公司手中，尤其是在基礎(chǔ)的車載傳感器與執(zhí)行器領(lǐng)域，博世、德爾福、天合、法雷奧等企業(yè)壟斷了大部分國內(nèi)1.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能及其技術(shù)分級1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車市場，Mobileye等新興的高技術(shù)公司在環(huán)境感知系統(tǒng)方面占據(jù)了全球大部分市場；TTE等一些中國臺灣省企業(yè)也有一定市場份額。近年來，中國內(nèi)地也涌現(xiàn)了一批ADAS領(lǐng)域的自主企業(yè)，在某些方面與境外品牌形成了一定競爭，但總體仍有較大差距。2．網(wǎng)聯(lián)式駕駛輔助網(wǎng)聯(lián)式駕駛輔助系統(tǒng)是指依靠信息通信技術(shù)（InformationCommunicationTechnology，ICT）對車輛周邊環(huán)境進行感知，并可對周圍車輛未來運動進行預測，進而對駕駛員進行駕駛操作輔助的系統(tǒng)。通過現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，汽車、道路、行人等交通參與者都已經(jīng)不再是孤島，而是成了智能交通系統(tǒng)中的信息節(jié)點。在美國、歐洲、日本等汽車發(fā)達國家和地區(qū)，基于車一路通信（Vehicle-to-Infrastructure，V2I）/車-車通信（Vehicle-to-Vehicle，V2V）的網(wǎng)聯(lián)式駕駛輔助系統(tǒng)正在進行實用性技術(shù)開發(fā)和大規(guī)模試驗場測試。典型的是美國在密歇根州安娜堡開展的示范測試，在美國交通部與密歇根大學等支持下，SafetyPilot項目于2013年完成了第1期3000輛車的示范測試，目前正在開展第2期9000輛以上規(guī)模的示范測試，并建設(shè)了智能汽車模擬城市（M-City），作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的專用測試場。通過此示范測試，1.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能及其技術(shù)分級1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車得到了車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠減少80%交通事故的結(jié)論，直接推動了美國政府宣布將強制安裝車一車通信系統(tǒng)以提高行駛安全，預計相關(guān)強制標準將于2020年左右開始實施。美國交通部在2015年遞交國會的報告中預測，到2040年美國90%的輕型車輛將會安裝專用短距離通信（DedicatedShortRangeCommunication，DSRC）系統(tǒng)。除美國外，歐洲以及日本等都開展了大量對車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究與應用示范。歐盟eCoMove項目展示了車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于降低排放和提高通行效率的作用，綜合節(jié)油效果可達到20%，sim項目2014年起開展「荷蘭—德國—奧地利」之間的跨國高速公路測試，驗證基于車聯(lián)網(wǎng)的智能安全系統(tǒng)。日本Smartway系統(tǒng)2007年開始使用，可提供導航、不停車收費（ElectronicTollCollection，ETC）、信息服務、駕駛輔助等多種功能，基于車路協(xié)同的駕駛安全支援系統(tǒng)（DrivingSafetySupportSystems，DSSS）2011年開始使用，可以提供盲區(qū)碰撞預警、信號燈預警、停止線預警等多種功能。中國清華大學、同濟大學、長安汽車等高校與企業(yè)合作，在國家「八六三」高新技術(shù)研究開發(fā)計劃項目的支持下開展了車路協(xié)同技術(shù)應用研究，并進行了小規(guī)模示范測試，各汽車企業(yè)也在開展初步研究。2015年開始，在工業(yè)和信息化部支持下，上海、北京、1.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能及其技術(shù)分級1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車重慶等多地都開始積極建設(shè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范區(qū)，網(wǎng)聯(lián)式駕駛輔助系統(tǒng)均為測試區(qū)設(shè)計時考慮的重要因素。中國華為、大唐等企業(yè)力推的車間通信長期演進技術(shù)（LongTermEvolution-Vehicle，LTE-V）系統(tǒng)相比DSRC，具有兼容蜂窩網(wǎng)、可平穩(wěn)過渡至5G系統(tǒng)等優(yōu)勢，目前已發(fā)展成為我國特色的車聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)，并在國際市場與DSRC形成了競爭之勢。但中國內(nèi)地也存在缺少類似美日歐的大型國家項目支撐、各企業(yè)間未能形成合力等問題，導致網(wǎng)聯(lián)式駕駛輔助系統(tǒng)發(fā)展相對較慢。3．人機共駕人機共駕指駕駛?cè)撕椭悄芟到y(tǒng)同時在環(huán)，分享車輛控制權(quán)，人機一體化協(xié)同完成駕駛?cè)蝿铡Ｅc一般的駕駛輔助系統(tǒng)相比，共駕型智能汽車由于人機同為控制實體，雙方受控對象交聯(lián)耦合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移相互制約，具有雙環(huán)并行的控制結(jié)構(gòu)，因此要求系統(tǒng)具備更高的智能化水平，如圖1-12所示。系統(tǒng)不僅可以識別駕駛?cè)说囊鈭D，實現(xiàn)行車決策的步調(diào)一致，而且能夠增強駕駛?cè)说牟倏v能力，減輕其操作負荷。1.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能及其技術(shù)分級1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車廣義的人機共駕包含感知層、決策層和控制層3個層次。感知層主要是利用特定傳感器（如：超聲波雷達、攝像頭、紅外熱釋電等）向人提供環(huán)境信息，增強人的感知能力。例如：Mulder等通過方向盤的力反饋協(xié)助駕駛?cè)诉M行車道保持，既減輕了駕駛負擔又提高了車輛安全性。決策層主要技術(shù)包括駕駛?cè)藳Q策意圖識別、駕駛決策輔助和軌跡引導。例如：Morris和Doshi等人采用多層壓縮方法，建立基于實際道路的駕駛?cè)藫Q道意圖預測模型，結(jié)果表明系統(tǒng)能夠在實際換道行為發(fā)生前3s有效預測駕駛?cè)藫Q道意圖。Thomas等人考1.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能及其技術(shù)分級圖1-12人機共駕1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車慮交通管制和物理避障等約束，結(jié)合車輛非線性動力學特性，根據(jù)模型預測控制方法提出預測軌跡引導模型，輔助駕駛員決策并利用人機交互進行軌跡引導。人機共駕主要指控制層的控制互補，不同于傳統(tǒng)駕駛過程，人機共駕中狹義的人和系統(tǒng)同時在環(huán)，駕駛?cè)瞬倏貏恿W與智能系統(tǒng)操控動力學互相交叉，交互耦合，具有雙環(huán)交叉的特點。4．高度自動/無人駕駛處于高度自動/無人駕駛階段的智能汽車，駕駛員不需要介入車輛操作，車輛將會自動完成所有工況下的自動駕駛。其中高度自動駕駛階段（對應SAE分級L4），車輛在遇到無法處理的駕駛工況時，會提示駕駛員是否接管，如駕駛員不接管，車輛會采取如靠邊停車等保守處理模式，保證安全。在無人駕駛階段（對應SAE分級L5），車輛中可能已沒有駕駛員或乘客，無人駕駛系統(tǒng)需要處理所有駕駛工況，并保證安全。目前，以谷歌為代表的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)公司，其發(fā)展思路是跨越人機共駕階段，直接推廣高度自動/無人駕駛系統(tǒng)，而傳統(tǒng)汽車企業(yè)大多數(shù)還是按照漸進式發(fā)展路線逐級發(fā)展，如圖1-13所示。1.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能及其技術(shù)分級1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車當前，以萬物互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等為代表技術(shù)的新一輪科技變革

方興未艾，正在引領(lǐng)全球制造業(yè)的全面轉(zhuǎn)型升級，并引發(fā)產(chǎn)業(yè)格局和生態(tài)的重構(gòu)。面對這變局，世界各工業(yè)強國都制定了相應的應對策略，加大科技創(chuàng)新力度，推動前沿技術(shù)發(fā)展，欲搶先建立智能制造體系，占得制造業(yè)未來發(fā)展的戰(zhàn)略先機。其中，具有代表性的包括德國的“工業(yè)4.0”、美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和日本的“機器人革命”等。在這些1.2.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能及其技術(shù)分級圖1-13谷歌人機共駕試車1.2.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展戰(zhàn)略中，汽車產(chǎn)業(yè)和技術(shù)都占據(jù)了至關(guān)重要的位置，各國紛紛選擇汽車產(chǎn)業(yè)作為制造業(yè)整體升級的突破口，依托汽車產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性、關(guān)聯(lián)性和帶動性，加快推進制造業(yè)轉(zhuǎn)型。這一戰(zhàn)略指向帶動全球汽車技術(shù)進入了加速進步和融合發(fā)展的新時期，并呈現(xiàn)出電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化四大發(fā)展趨勢，如圖1-14所示。1．汽車技術(shù)發(fā)展趨于“四化”（1）電動化1.2.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢圖1-14電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化關(guān)系1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車電動化代表若汽車產(chǎn)業(yè)不斷降低能源消耗和污染物排放的技術(shù)趨勢。新月異的電池技術(shù)，越發(fā)嚴格的排放法規(guī)即將顛覆汽車行業(yè).電動汽車將成為未來的主流。各國電動化緊跟政策導向，市場取得飛躍式增長。（2）智能化智能化代表者車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置為基礎(chǔ)，實現(xiàn)車輛對復雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能的技術(shù)趨勢。各級別的自動駕駛技術(shù)、人工智能在汽車上的應用都是這一趨勢的表征技術(shù)。（3）網(wǎng)聯(lián)化網(wǎng)聯(lián)化代表著以網(wǎng)絡(luò)、通信及電子技術(shù)為基礎(chǔ)，信息技術(shù)不斷在汽車產(chǎn)品上得到更多應用的技術(shù)趨勢，這一趨勢實際上涵蓋了信息技術(shù)在汽車產(chǎn)品和汽車產(chǎn)業(yè)鏈整體兩方面的應用，包括車聯(lián)網(wǎng)，基于網(wǎng)聯(lián)的設(shè)計/制造/服務一體化等技術(shù)。（4）共享化共享化代表著汽車整個生產(chǎn)鏈條都要貫穿始終，從研發(fā)到制造，從銷售到服務、到使用，各個環(huán)節(jié)都應實現(xiàn)共享。汽車共享化的背后，帶來的是出行服務的巨大變革。1.2.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車2．四大趨勢間的關(guān)系汽車技術(shù)電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的發(fā)展趨勢是密切相關(guān)的。其中，阿聯(lián)化技術(shù)與智能化技術(shù)相互關(guān)聯(lián)，相互影響、網(wǎng)聯(lián)化是智能化的基礎(chǔ)，沒有充分的網(wǎng)聯(lián)化作為支撐，智能化就不可能達到較高的水平。反之智能化技術(shù)的應用義對網(wǎng)聯(lián)化起到了促進作用，使網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)可網(wǎng)聯(lián)化以得到更好的效果。網(wǎng)聯(lián)化和智能化兩者共同指向高度網(wǎng)聯(lián)化共享化和高度智能化技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的有效集成，基于充分網(wǎng)聯(lián)的智能Ir和智能汽車是其最終的核心目標。與此同時，網(wǎng)聯(lián)化和智能化又對電動化具有極強的推進作用，高度網(wǎng)聯(lián)智能的汽車產(chǎn)品將實現(xiàn)更大程度地節(jié)能減排，從而使汽車低碳化技術(shù)發(fā)揮更大的效用。汽車的“四化”中，電動化是基礎(chǔ)，智能化是關(guān)鍵，網(wǎng)聯(lián)化是條件，共享化是趨勢。智能化主要體現(xiàn)在軟件.萬物互聯(lián)的每個結(jié)點汽車的終端全部在互聯(lián)網(wǎng)上，

共享化是未來的生態(tài)，將出現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)的重新“洗牌”。1.2.4智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能網(wǎng)聯(lián)汽車是以汽車為主體、利用環(huán)境感知技術(shù)實現(xiàn)車輛序安全行駛，通過無線信網(wǎng)絡(luò)等手段為用戶提供多樣化信總服務。智能網(wǎng)聯(lián)汽車由環(huán)境感知層、智能決策以及制執(zhí)行層組成，如圖1-15所示。1．環(huán)境感知層環(huán)境感知層的主要功能是通過車載環(huán)境感知技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、4G/5G及V2X無線通信技術(shù)等，實現(xiàn)對車輛自身屬性和車輛外在屬性（如道路、車輛和行人等）1.2.5智能網(wǎng)聯(lián)汽車的系統(tǒng)構(gòu)成圖1-15智能網(wǎng)聯(lián)汽車的系統(tǒng)構(gòu)成1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車靜、動態(tài)信息的提取和收集，并向智能決策層輸送信息。是車輛各類功能實現(xiàn)的前提。2．智能決策層智能決策層的主要功能是接收環(huán)境感知層的信息并進行融合，對道路、車輛、行人、交通標志和交通信號等進行識別、決策分析和判斷車輛駕駛模式及將要執(zhí)行的操作，并向控制和執(zhí)行層輸送指令。是智能網(wǎng)聯(lián)汽車各項功能得以實現(xiàn)的核心。3．控制執(zhí)行層控制和執(zhí)行層的主要功能是按照智能決策層的指令，對車輛進行操作和協(xié)同控制，并為聯(lián)網(wǎng)汽車提供道路交通信息、安全信息、娛樂信息、救援信息以及商務辦公、網(wǎng)上消費等，保障汽車安全行駛、舒適駕駛以及智能交互等功能?？刂茍?zhí)行層主要依賴于車輛底盤（轉(zhuǎn)向、制動、驅(qū)動等）線控和車身電子電器（轉(zhuǎn)向燈、儀表等）。用于實現(xiàn)車輛的自動及智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)與車內(nèi)駕乘人員的交互。1.2.5智能網(wǎng)聯(lián)汽車的系統(tǒng)構(gòu)成本章總結(jié)本章主要講解了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義與分級，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的層次結(jié)構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)和技術(shù)路線，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢，我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展總體思路、發(fā)展目標、發(fā)展重點及關(guān)鍵零部件等，通過知識的學習，學生可以較全面地掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車的基本知識。一、名詞解釋1．智能汽車2．網(wǎng)聯(lián)汽車

3．智能網(wǎng)聯(lián)汽車4．自動駕駛汽車5．無人駕駛汽車二、填空題1．智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的終極目標是

。2．自動駕駛汽車至少包括

、

、

、

，比較高級的車型還應課后習題本章總結(jié)該配備

。3．我國把智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能化劃分為5個等級，1級為

，2級為

，3級為

，4級為

，5級為

。4．我國把智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)聯(lián)化劃分為3個等級，1級為

；2級為

，3級為

。5．對應美國SAE分級標準，無人駕駛專指

、

階段，汽車能夠在限定環(huán)境乃至全部環(huán)境下完成全部的駕駛?cè)蝿?。三、選擇題1．不屬于自動駕駛汽車的是（

）。A．L0級 B．L1級 C．L2級 D．L3級2．屬于無人駕駛汽車的是（

）。A．L1級 B．L2級 C．L3級 D．L4級3．能夠?qū)崿F(xiàn)V2X通信的是（

）。A．藍牙 B．Wi-Fi C．DSRC D．4G本章總結(jié)4．不屬于智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵零部件的是（

）。A．近距離超聲波雷達 B．中程毫米波雷達C．激光雷達 D．短程毫米波雷達5．自主式駕駛輔助不包括（

）。A．前向碰撞預警系統(tǒng) B．車道偏離預警系統(tǒng)C．盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng) D．車道內(nèi)自動駕駛系統(tǒng)四、問答題1．智能汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、自動駕駛汽車和無人駕駛汽車之間是什么關(guān)系？2．駕駛員對車輛控制權(quán)分幾種？本章總結(jié)3．智能網(wǎng)聯(lián)汽車“三橫兩縱”技術(shù)結(jié)構(gòu)具體包含哪些內(nèi)容？4．智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵零部件有哪些？5．智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵共性技術(shù)有哪些？

智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)架構(gòu)

及關(guān)鍵技術(shù)第二章

2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架從國外看，智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)應用可以追溯到20世紀80年代。80年代初美國就開始智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的軍事化應用，例如，美國國防部高級研究計劃局（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，簡稱DARPA）大規(guī)模資助了自動駕駛陸地車輛的軍事化應用研發(fā)。自2004年開始，DARPA連續(xù)舉辦無人駕駛機器人挑戰(zhàn)賽，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)學研結(jié)合和產(chǎn)業(yè)技術(shù)合作交流開辟了空間。歐洲從80年代中期開始進行自動駕駛技術(shù)研發(fā)，初期比較強調(diào)單車自動化和智能化的研究，并呈現(xiàn)“產(chǎn)學研”相結(jié)合的特點，開發(fā)測試了不同程度的自動化、智能化車輛，例如，戴姆勒集團1987年在歐洲啟動了普羅米修斯計劃，研發(fā)無人駕駛技術(shù)，該計劃持續(xù)到1995年，既定目標在奔馳S600上完成。日本的自動駕駛研發(fā)雖然略晚于歐美，但技術(shù)應用較為領(lǐng)先，90年代末已開始陸續(xù)將盲區(qū)監(jiān)測、車道保持等ADAS技術(shù)應用到車輛上。2009年，美國科技巨頭谷歌宣布布局自動駕駛，在全球范圍內(nèi)掀起了智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱潮。隨之，美、日、歐將智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新發(fā)展上升到國家戰(zhàn)略，從國家、行業(yè)層面協(xié)作，形成頂層設(shè)計。2010年，美國交通運輸部提出《ITS戰(zhàn)略計2.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)發(fā)展2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架劃2010～2014》，提出大力發(fā)展網(wǎng)聯(lián)技術(shù)及汽車應用，將智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展上升到美國國家戰(zhàn)略。2014年，美國交通運輸部與ITS聯(lián)合項目辦公室又共同提出《ITS戰(zhàn)略計劃2015～2019》，提出了美國ITS未來5年汽車網(wǎng)聯(lián)化與智能化的發(fā)展目標和方向。此后，美國交通部強勢主導智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展，成立了交通變革研究中心進行智能網(wǎng)聯(lián)汽車大規(guī)模示范測試，積極推動智能網(wǎng)聯(lián)汽車法律法規(guī)及標準化工作。2010～2012年，歐盟委員會先后發(fā)布“Horizon2020”戰(zhàn)略、《一體化歐盟交通發(fā)展路線——競爭能力強、資源高效的交通系統(tǒng)》白皮書、《歐盟未來交通研究與創(chuàng)新計劃》等，部署智能交通和智能汽車戰(zhàn)略目標，推動關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新應用研究。2013年，日本內(nèi)閣提出《創(chuàng)造世界領(lǐng)先IT國家宣言》，并啟動《國家戰(zhàn)略性創(chuàng)新創(chuàng)造項目（SIP）計劃》，設(shè)立了自動駕駛項目Adus，成立了包括內(nèi)閣府、警察廳、總務省、經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省、國土資源省在內(nèi)的推進委員會推動項目的實施，提出2020年自動駕駛?cè)蝾I(lǐng)跑并引領(lǐng)全球自動駕駛、車聯(lián)網(wǎng)標準的戰(zhàn)略目標。從國內(nèi)看，自20世紀90年代起，各高校和研究機構(gòu)已經(jīng)陸續(xù)開展自動駕駛的研2.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)發(fā)展2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架發(fā)工作，例如，國防科技大學先后研制了CITAVT-Ⅰ、CITAVT-Ⅱ型無人駕駛車，并在2011年7月與一汽合作完成長沙到武漢286公里的紅旗HQ3車型的無人駕駛試驗，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境下單車智能化的技術(shù)儲備。自2009年以來，國家自然科學基金委員會舉辦“中國智能車未來挑戰(zhàn)賽”，吸引多個高校和研究機構(gòu)參與，為自動駕駛技術(shù)的交流和發(fā)展起到了良好的促進作用，同時，工信部、科技部、交通部等國家部委都以不同的方式支持智能汽車的發(fā)展。從2011年開始，工信部連續(xù)多年發(fā)布物聯(lián)網(wǎng)專項，智能網(wǎng)聯(lián)汽車是其支持的重點領(lǐng)域之一；科技部在車路協(xié)同、車聯(lián)網(wǎng)等方面已經(jīng)進行了多個“863計劃”的國家立項和政策支持；交通部要求“兩客一危”車輛和貨運車輛必須安裝符合規(guī)定的車聯(lián)網(wǎng)終端并上報數(shù)據(jù)，已形成了全國聯(lián)網(wǎng)的大型交通管理平臺。2015年，國務院發(fā)布《中國制造2025》，將發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車上升為國家戰(zhàn)略重要發(fā)展方向之一，北汽、上汽、長安等車企相繼公布智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展戰(zhàn)略，2016年以來，大批初創(chuàng)企業(yè)投身智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)領(lǐng)域，中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)已2.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)發(fā)展2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架經(jīng)進入爆發(fā)式增長預備階段。智能網(wǎng)聯(lián)汽車集中運用了汽車工程、人工智能、計算機、微電子、自動控制、通信與平臺等技術(shù)，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、控制執(zhí)行、信息交互等于一體的高新技術(shù)綜合體，擁有相互依存的價值鏈、技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈體系。1．智能網(wǎng)聯(lián)汽車的價值鏈智能網(wǎng)聯(lián)汽車在提高行車安全、減輕駕駛員負擔方面具有重要作用，并有助于節(jié)能環(huán)保和提高交通效率。研究表明，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的初級階段，通過先進智能駕駛輔助技術(shù)有助于減少30%左右的交通事故，交通效率提升10%，油耗與排放分別降低5%。進入智能網(wǎng)聯(lián)汽車的終極階段，即完全自動駕駛階段，甚至可以完全避免交通事故，提升交通效率30%以上，并最終把人從枯燥的駕駛?cè)蝿罩薪夥懦鰜恚@也是智能網(wǎng)聯(lián)汽車最吸引人的價值魅力所在。2.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)發(fā)展2.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系架構(gòu)2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架2．智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)鏈從技術(shù)發(fā)展路徑來說，智能汽車分為3個發(fā)展方向：網(wǎng)聯(lián)式智能汽車（ConnectedVehicle，CV）、自主式智能汽車（AutonomousVehicle，AV），及前二者的融合，即智能網(wǎng)聯(lián)汽車（ConnectedandAutomatedVehicle，CAV或ICV）。2.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系架構(gòu)圖2-1中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈全景圖譜2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架智能網(wǎng)聯(lián)汽車融合了自主式智能汽車與網(wǎng)聯(lián)式智能汽車的技術(shù)優(yōu)勢，涉及汽車、信息通信、交通等諸多領(lǐng)域，其技術(shù)架構(gòu)較為復雜，可劃分為「三橫兩縱」式技術(shù)架構(gòu)：「三橫」是指智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要涉及的車輛、信息交互與基礎(chǔ)支撐3個領(lǐng)域技術(shù)，「兩縱」是指支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的車載平臺以及基礎(chǔ)設(shè)施條件。ICV的「三橫」架構(gòu)涉及的3個領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)可以細分為以下9種：環(huán)境感知技術(shù)：包括利用機器視覺的圖像識別技術(shù)，利用雷達（激光、毫米波、2.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系架構(gòu)圖2-2智能網(wǎng)聯(lián)汽車「三橫兩縱」技術(shù)架構(gòu)2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架超聲波）的周邊障礙物檢測技術(shù)，多源信息融合技術(shù)，傳感器冗余設(shè)計技術(shù)等。智能決策技術(shù)：包括危險事態(tài)建模技術(shù)，危險預警與控制優(yōu)先級劃分，群體決策和協(xié)同技術(shù)，局部軌跡規(guī)劃，駕駛員多樣性影響分析等。控制執(zhí)行技術(shù)：包括面向驅(qū)動/制動的縱向運動控制，面向轉(zhuǎn)向的橫向運動控制，基于驅(qū)動/制動/轉(zhuǎn)向/懸架的底盤一體化控制，融合車聯(lián)網(wǎng)（V2X）通信及車載傳感器的多車隊列協(xié)同和車路協(xié)同控制等。V2X通信技術(shù)：包括車輛專用通信系統(tǒng)，實現(xiàn)車間信息共享與協(xié)同控制的通信保障機制，移動自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，多模式通信融合技術(shù)等。云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)：包括智能網(wǎng)聯(lián)汽車云平臺架構(gòu)與數(shù)據(jù)交互標準，云操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)高效存儲和檢索技術(shù)，大數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析和深度挖掘技術(shù)等。信息安全技術(shù)：包括汽車信息安全建模技術(shù)，數(shù)據(jù)存儲、傳輸與應用三維度安全體系，汽車信息安全測試方法，信息安全漏洞應急響應機制等。高精度地圖與高精度定位技術(shù)：包括高精度地圖數(shù)據(jù)模型與采集式樣、交換格式2.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系架構(gòu)2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架和物理存儲的標準化技術(shù)，基于北斗地基增強的高精度定位技術(shù)，多源輔助定位技術(shù)等。標準法規(guī)：包括ICV整體標準體系，以及涉及汽車、交通、通信等各領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)標準。測試評價：包括ICV測試評價方法與測試環(huán)境建設(shè)。3．智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)鏈ICV的產(chǎn)品體系可分為傳感系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)3個層次，分別可類比人類的感知器官、大腦以及手腳，如圖2-3所示。2.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系架構(gòu)圖2-3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的3個產(chǎn)品層次2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架ICV的產(chǎn)業(yè)鏈涉及汽車、電子、通信、互聯(lián)網(wǎng)、交通等多個領(lǐng)域，按照產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)系主要包括：芯片廠商：開發(fā)和提供車規(guī)級芯片系統(tǒng)，包括環(huán)境感知系統(tǒng)芯片、車輛控制系統(tǒng)芯片、通信芯片等。傳感器廠商：開發(fā)和供應先進的傳感器系統(tǒng)，包括機器視覺系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)（激光、毫米波、超聲波）等。汽車電子/通信系統(tǒng)供應商：能夠提供智能駕駛技術(shù)研發(fā)和集成供應的企業(yè)，如自動緊急制動、自適應巡航、V2X通信系統(tǒng)、高精度定位系統(tǒng)等。整車企業(yè)：提出產(chǎn)品需求，提供智能汽車平臺，開放車輛信息接口，進行集成測試。平臺開發(fā)與運營商：開發(fā)車聯(lián)網(wǎng)服務平臺、提供平臺運營與數(shù)據(jù)挖掘分析服務。內(nèi)容提供商：高精度地圖、信息服務等的供應商。（1）智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈形態(tài)1）芯片/計算平臺供應商。開發(fā)和供應智能網(wǎng)聯(lián)汽車感知、決策、控制所需的芯片2.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系架構(gòu)2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架計算平臺，支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車語音識別、圖像識別、不同等級自動駕駛等算法的硬件資源提供CPU、GPU、ASIC等。2）先進的傳感器供應商開發(fā)和供應智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進的傳感器，主要包括機器視器（單目攝像頭、雙目攝像頭）、雷達（激光、毫米波、超聲波）、地圖與定位傳高精度地圖、位置數(shù)據(jù)）等。3）車載操作系統(tǒng)供應商管理和控制車載硬件與車載軟件資源的底層程序系統(tǒng)，包括提供Linux、Android、QNX、IOS等。4）通信設(shè)備供應商開發(fā)和供應車載移動互聯(lián)設(shè)備、車載短程通信設(shè)備等，包括提供4G/5G通信模塊、V2V短程通信模塊等。5）信息安全方案供應商提供覆蓋車聯(lián)網(wǎng)（端—管一云）和車輛（車載終端一車載網(wǎng)關(guān)—車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)—車載控制器）縱深防御的信息安全解決方案，可實現(xiàn)關(guān)鍵信息和一般信息的分域隔離。6）系統(tǒng)集成供應商能夠提供智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛技術(shù)研發(fā)和集成、車載信息系2.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系架構(gòu)2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架統(tǒng)技術(shù)研發(fā)和集成的軟硬件供應企業(yè)，包括提供自動緊急制動系統(tǒng)、自適應巡航系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車載信息系統(tǒng)等。7）整車企業(yè)，包括傳統(tǒng)車企和新興車企設(shè)計智能網(wǎng)聯(lián)汽車體系架構(gòu)，確定產(chǎn)品需求，構(gòu)建智能汽車開發(fā)平臺，開放車輛信息接口，進行系統(tǒng)集成、匹配及測試，其中新興車企以新能源整車開發(fā)為主。8）車聯(lián)網(wǎng)服務提供商主要提供通信運營服務、車載平臺運營服務以及娛樂資訊服務等。9）出行服務提供商，指出行運營商主要提供共享出行服務。（2）智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈特征1）傳統(tǒng)車企爭先發(fā)布智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展規(guī)劃，加快智能化、網(wǎng)聯(lián)化轉(zhuǎn)型與布局智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，給傳統(tǒng)車企轉(zhuǎn)型升級帶來了緊迫感。寶馬、豐田、沃爾沃、通用等傳統(tǒng)車企為了維護其在傳統(tǒng)汽車制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中的核心地位，相繼發(fā)布智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展規(guī)劃，明確PA級、CA級、HA級及以上智能化車輛的時間節(jié)點，2.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系架構(gòu)2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架同時設(shè)立專門研發(fā)中心加大感知、決策和控制等技術(shù)的研發(fā)資金投入，與Tierl供應商、互聯(lián)網(wǎng)科技企業(yè)、初創(chuàng)公司、通信設(shè)備商和運營商、高校及科研機構(gòu)等開展多方合作，推動智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用。我國自主車企也緊隨其后，例如，一汽發(fā)布“摯途”技術(shù)戰(zhàn)略，明確了智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的各階段的目標，長安汽車也制定了智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，明確搭建基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的設(shè)計、制造、服務一體化技術(shù)平臺；節(jié)能與新能源動力總成與底盤機電一體化平臺；整車和總成電子控制嵌入式軟件技術(shù)平臺；汽車智能移動技術(shù)平臺；D-Partner+信息服務技術(shù)平臺五大平臺。同時包含了手機叫車、擁堵跟車、自主泊車、自主駕駛等四項智能化功能。2）互聯(lián)網(wǎng)公司初創(chuàng)介業(yè)利用智能為智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)的重要公與名讓/芯片等各自優(yōu)勢加快智能網(wǎng)聯(lián)汽車的布局，成國家物聯(lián)網(wǎng)，本計月；大牧據(jù)移動因特網(wǎng)等新代信息技術(shù)1代統(tǒng)汽車融合步伐的加新模式對汽車進行顏覆性改造與革新它們：在高度智能化數(shù)據(jù)分析和決策軟硬件2.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系架構(gòu)2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架能力方面具有優(yōu)勢，開將日光聚焦在智能網(wǎng)聯(lián)汽車年收感知、決策關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)及驚體解決方茶上，谷職、單果、微軟等國際互聯(lián)網(wǎng)區(qū)頭以及中國三大互聯(lián)網(wǎng)巨關(guān)BAT已著手布局智能網(wǎng)職汽傳感器、計算平臺、自動檢驗系統(tǒng)、高精度地圖等核心領(lǐng)域，Dmea.OrTO.京能科技，地平線機器人、的來汽車：趨勢、智行者等批國內(nèi)外初創(chuàng)企業(yè)也積極入局。它們已成為智能岡聯(lián)汽車發(fā)展的重要分與者甚至推動者。3）傳統(tǒng)汽車零部件巨頭立足自身汽車電子技術(shù)優(yōu)勢不斷完善智能阿聯(lián)汽車感知/決策控制的戰(zhàn)略布局博世、大陸、電裝、德爾福等企業(yè)被稱為傳統(tǒng)零部件供應商，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的快速發(fā)展，它們各自在智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛軟硬件技術(shù)解決方案領(lǐng)域進行雄厚的技術(shù)儲備和戰(zhàn)略布局：例如，美國德爾福公司2014年與卡內(nèi)基梅隆大學的商業(yè)公司Otomanka進行合作，利用Ottomatika的自動駕駛軟件優(yōu)勢，結(jié)合德爾福的主動安全技術(shù)共同打造自動駕駛技術(shù)平臺，增強自動駕駛決策能力，加入寶馬-英特爾-Mobileye的自動駕駛聯(lián)盟，股2.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系架構(gòu)2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架權(quán)投資激光雷達廠商Innoviz和Quanergy，可以看到，德爾福在感知、決策、控制等自動駕駛核心環(huán)節(jié)已形成比較完整的產(chǎn)業(yè)布局，為后續(xù)與整車企業(yè)之間的合作奠定基礎(chǔ)：被稱為汽車電子領(lǐng)域的帝國的博世，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域也深耕多年，據(jù)統(tǒng)計，博世目前擁有約450項專利，涉及傳感器、控制、軟件等領(lǐng)域。從20世紀90年代起，電裝就開始面向ADAS研發(fā)攝像頭、毫米波雷達等。近年來，隨著各家布局自動駕駛的動作越來越積極，電裝也加快了布局步伐，與東芝合作開展自動駕駛系統(tǒng)研發(fā)，收購從事雷達研究企業(yè)富士通天股權(quán)等動作：一方面，通過投資并購的方式完善其自動駕駛技術(shù)空白：另一方面，通過與其他企業(yè)合作來研發(fā)新技術(shù)。4）產(chǎn)業(yè)鏈跨界合作進入深度整合期，各方合縱連橫、優(yōu)勢互補。尋求在智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的主導地位。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、執(zhí)行控制等功能于一體的綜合系統(tǒng)，其高級形式的高度自動駕駛/無人駕駛更是人工智能的重要應用場景，產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成錯綜復雜，傳統(tǒng)4：金有強大的硬件制造能力及輔助駕駛系統(tǒng)應用經(jīng)驗，零部件供應商有強2.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系架構(gòu)2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)構(gòu)架大的整車系統(tǒng)集成能力，出行服務商有流量和數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)科技巨頭在算法、芯片等方面技術(shù)領(lǐng)先，為了能在智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈上占據(jù)主導地位，各方跨界合作動作頻頻，整個智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈正進入深度整合期。2.1.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的體系架構(gòu)2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)未來汽車的發(fā)展趨勢是智能網(wǎng)聯(lián)汽車。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的終極目標是大幅度降低駕駛員的勞動程度，提高駕乘者的安全性、舒適度、便捷性，依靠科技技術(shù)力量提升汽車的安全、節(jié)能和環(huán)保性能。新一代科技革命驅(qū)動汽車從交通工具向智能終端轉(zhuǎn)變，全球汽車產(chǎn)業(yè)正加速向新能源化、智能網(wǎng)聯(lián)化、高端化、綠色化發(fā)展，由此帶來產(chǎn)業(yè)形態(tài)、能源消費結(jié)構(gòu)、交通出行模式和社會運行方式的深刻變革。2022年，新能源汽車的滲透率提高至22.6%，智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超3500億元。隨著中國政策扶持力度的不斷加大、相關(guān)技術(shù)的日趨成熟，我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車進入快速發(fā)展通道。結(jié)合國外技術(shù)發(fā)展路徑和服務能力的提升，可以劃分為三個階段，第一階段實現(xiàn)基礎(chǔ)性聯(lián)網(wǎng)信息服務，主要是定位導航、車載娛樂、遠程管理和緊急救援等基本功能，第二階段實現(xiàn)安全預警、高寬帶業(yè)務和部分自動駕駛服務，第三階段實現(xiàn)完全自動駕駛和全部聯(lián)網(wǎng)，目前我國基本處于第二階段。智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展技術(shù)路線圖如圖

2-4所示。2.2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的未來發(fā)展趨勢2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)1．智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制系統(tǒng)發(fā)展歷程車載電腦和CAN總線：在過去，汽車電子電氣架構(gòu)一直遵循著“一個功能一個盒子”的分布式架構(gòu)模式，如今，一輛先進的汽車上已經(jīng)存在超過70個電子控制器，電子控制器之間連接的總線網(wǎng)絡(luò)上傳遞著超過1200個信號。汽車域控制與中央控制（EE架構(gòu)）：在未來，分布式電子電氣架構(gòu)不再滿足未來智能網(wǎng)聯(lián)汽車的需求，將出現(xiàn)域控制器用于集成特定領(lǐng)域的功能特性，最終可能向基2.2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的未來發(fā)展趨勢圖2-4智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展技術(shù)路線圖2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)于中央計算機的車輛集中式電子電氣架構(gòu)，甚至車-云協(xié)同控制發(fā)展。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：車輛網(wǎng)技術(shù)從車的內(nèi)部拓展到車的外部，包括車與車之間的通訊、車與路的通訊、車與云的通訊、車與外部人的通訊。2．智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)、出行服務轉(zhuǎn)型方向新能源汽車技術(shù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型：純電動力驅(qū)動系統(tǒng)、混合動力增程系統(tǒng)、燃料電池動力系統(tǒng)、新型電動底盤結(jié)構(gòu)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型：高級駕駛輔助系統(tǒng)、環(huán)境感知決策控制、車路協(xié)同安全出行、智能座艙體驗愉悅。智慧城市與出行服務轉(zhuǎn)型：網(wǎng)約車出行服務、公交車出行服務、移動平臺商務服務、自動駕駛移動送貨。新能源與智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)發(fā)展趨勢智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)發(fā)展主要分為自動駕駛技術(shù)、智能輔助駕駛技術(shù)（ADAS）以及智能座艙。2.2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的未來發(fā)展趨勢2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)3．智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展趨勢五大趨勢：人、車、生活融為一體；零事故，零違章，千人千面將成為未來智能網(wǎng)聯(lián)發(fā)展的方向；智能汽車從功能架構(gòu)向智能架構(gòu)發(fā)展，呈現(xiàn)出大集成、高安全、高體驗，快迭代、低延時等特點；智能駕駛將圍繞高效便捷、安全輔助兩個維度，以及高速、城區(qū)、停車場三大場景持續(xù)發(fā)展；軟件定義汽車成為實現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車最關(guān)鍵手段。2.2.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車的未來發(fā)展趨勢2.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)智能阿聯(lián)汽車在傳統(tǒng)汽車技術(shù)基礎(chǔ)上融合大量信息感知、智能決策.車輛自動控制、網(wǎng)絡(luò)通信等新技術(shù)。對相關(guān)技術(shù)發(fā)展提出了巨大挑戰(zhàn)。在諸多的技術(shù)中，新型電子電器信息架構(gòu)、多類別傳感器融合感知、新型智能終端、車載智能計算平臺、車用無線通信網(wǎng)絡(luò)、高精度地圖與定位、云控基礎(chǔ)平臺等七大共性關(guān)鍵技術(shù)的突破直接決定了我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展水平。智能阿聯(lián)汽車在傳統(tǒng)汽車技術(shù)基礎(chǔ)上融合大量信息感知、智能決策車輛自動控制、2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)2.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)網(wǎng)絡(luò)通信等新技術(shù)。對相關(guān)技術(shù)發(fā)展提出了巨大挑戰(zhàn)。在諸多的技術(shù)中，新型電子電器信息架構(gòu)、多類別傳感器融合感知、新型智能終端、車載智能計算平臺、車用無線通信網(wǎng)絡(luò)、高精度地圖與定位、云控基礎(chǔ)平臺等七大共性關(guān)鍵技術(shù)的突破直接決定了我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展水平。1．環(huán)境感知技術(shù)環(huán)境感知系統(tǒng)的任務是利用攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達等主要車載傳感器以及V2X通信系統(tǒng)感知周圍環(huán)境，通過提取路況信息、檢測障礙物，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供決策依據(jù)由于車輛行轉(zhuǎn)環(huán)境復的。當前感如技術(shù)在檢測與識別精度方面無法滿足自動氣駛發(fā)展儒愛、深度學習被證明在復雜環(huán)境感知方面有巨大優(yōu)勢、許多學者采用“保度學習”方法對行人、自行車等傳統(tǒng)算法識別較為困難的目標物的識別方法進行了研究。

在傳感器領(lǐng)域，激光雷達由于具有分辨率高的優(yōu)勢，已經(jīng)成為越來越多自動駕駛車輛的標配傳感器，低成本小型化的固態(tài)激光雷達成為研發(fā)熱點。此外，針對單-傳感器

2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)2.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)

感知能力有限，目前涌現(xiàn)了不同車載傳感器融合的方案，用以獲取豐富的周邊環(huán)境信息，具有優(yōu)良的環(huán)境適應能力。高精度地圖與定位技術(shù)也是車輛重要的環(huán)境信息來源。目前，我國幾大圖商都在積極推進建設(shè)面向自動駕駛的高精度地圖?；诒倍返鼗鰪娤到y(tǒng)的高精度定位系統(tǒng)也已在我國開展應用，將為自動駕駛車輛提供低成本廣覆蓋的高精度定位方案。針對復雜行駛環(huán)境下行人及騎車人的有效識別，清華大學研究團隊建立了基于車載圖像的行人及騎車人聯(lián)合識別方法，其架構(gòu)如圖2-5所示。圖2-5行人及騎車人聯(lián)合識別架構(gòu)2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)2.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)多示例目標輸入圖像候選區(qū)域生成目標分類與定位輸出識別結(jié)果行人及騎車人的聯(lián)合識別架構(gòu)主要包括圖像輸入、目標候選區(qū)域選擇、目標檢測、多目標跟蹤及結(jié)果輸出等功能模塊：1）目標候選區(qū)域選擇模塊的作用是從輸入圖像中選出可能包含待檢測目標的區(qū)域，該過程要在盡量少地選擇背景區(qū)域的前提下，保證較高的目標召回率。2）目標檢測模塊的主要作用是在保證盡量少誤檢和漏檢的同時，將這些候選區(qū)域正確分類為待檢測目標與背景，并進一步優(yōu)化目標定位。該模塊基于快速區(qū)域卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)目標檢測框架，使用綜合考慮案例提取、多層特征融合、多目標候選區(qū)域輸入等多種改進方法的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，可以將輸入目標候選區(qū)域?qū)男腥?、騎車人及背景清楚區(qū)分，并實現(xiàn)檢測目標定位的回歸優(yōu)化。3）多目標跟蹤模塊的作用是綜合連續(xù)時間內(nèi)的目標檢測結(jié)果，先借助P-N專家在線學習方法，實現(xiàn)單個跟蹤目標的在線學習與檢測，再在粒子濾波目標跟蹤方法的基礎(chǔ)上，融合離線檢測器及在線檢測器的檢測結(jié)果，實現(xiàn)多類型目標的長時間穩(wěn)定跟蹤。2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)2.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)2．智能決策技術(shù)決策系統(tǒng)的任務是根據(jù)全局行車目標、自車狀態(tài)及環(huán)境信息等，決定采用的駕駛行為及動作的時機。決策機制應在保證安全的前提下適應盡可能多的工況，進行舒適、節(jié)能、高效的正確決策。常用的決策方法包括有狀態(tài)機、決策樹、深度學習、增強學習等。確志幾種簡便的決策方法。共用有問因長不決須機制，決策樹是一種簡單但是廣泛使用的分類器，從根到葉子節(jié)點實現(xiàn)分類，每個非葉子節(jié)點為個屬性上的測試，邊為測試的結(jié)果。決策樹具有可讀的結(jié)構(gòu)，同時可以通過樣本數(shù)據(jù)的訓練來建立，但是有過擬合的傾向，需要廣泛的數(shù)據(jù)訓練。在部分工況的自動駕駛上應用，效果與狀態(tài)機類似，如圖

2-6所示。圖2-6決策樹的剪枝2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)2.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)深度學習與增強學習是熱門的機器學習方法在處理自動駕我大最方面，它能通過大量的學習實現(xiàn)對復雜工況的決策，并能進行在線的學習優(yōu)化；但是其綜合性能不易評價.對未知工況的性能也不易明確。深度學習由于需要較多的計資源，一般是計算機與互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域研究自動駕駛采用的熱門技術(shù)。3．控制執(zhí)行技術(shù)控制系統(tǒng)的任務是控制車輛的速度與行駛方向，使其跟蹤規(guī)劃的速度曲線與路徑現(xiàn)有自動駕駛汽車多數(shù)針對常規(guī)工況，因而較多采用傳統(tǒng)的控制方法，如比例一積分微分（PID）控制，滑?？刂啤⒛：刂?，模型預測控制。自適應控制、魯棒控制等這些控制方法性能可靠、計算效率高，已在主動安全系統(tǒng)中得到應用。對于現(xiàn)有的控制器，工況適應性是一個難點，可行的方法是：根據(jù)工況參數(shù)進行控制器參數(shù)的適應性設(shè)計，如根據(jù)車速規(guī)劃與參考路徑曲率調(diào)整控制器參數(shù)，可靈活地調(diào)整不同工況下的性能，線控執(zhí)行機構(gòu)是實現(xiàn)車輛自動控制的關(guān)鍵所在。國內(nèi)目前對制動、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)已有一定研發(fā)基礎(chǔ)，但是相比博世、德爾福等國外大型企業(yè)，在控制2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)2.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)穩(wěn)定性、產(chǎn)品致性和市場規(guī)模方面仍有一定差距。（1）多目標協(xié)同式自適應巡航控制自適應巡航控制系統(tǒng)中，同時具備自動跟車行駛、低燃油消耗和符合駕駛員特性三類功能對于全面提升行車安全性、改善車輛燃油經(jīng)濟性、減輕駕駛疲勞強度具有重要的意義。目前的研究多針對單一功能的實現(xiàn)，未考慮三者之間的制約關(guān)系，以及車輛建模的不確定性和駕駛員行為的非線性，這導致現(xiàn)有的線性最優(yōu)控制方法難以解決三類功能之間的矛盾性。針對此問題，清華大學李克強課題組的研究首次提出并建立了車輛多目標協(xié)調(diào)式自適應巡航控制（Multi-ObjectiveCoordinatedAdaptiveCruiseControl，MOCACC）系統(tǒng)。其控制架構(gòu)如2-7所示。圖2-7MOCACC控制構(gòu)架2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)2.2.2智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵性技術(shù)仿真與實車實驗結(jié)果表明，所開發(fā)的多目標協(xié)調(diào)式自適應巡航控制系統(tǒng)，在保障跟蹤性能的前提下可有效降低車輛油耗，且符合期望車距、動態(tài)跟車和乘坐舒適性等多類駕駛員特性。圖2-8是MOCACC系統(tǒng)與傳統(tǒng)自適應巡航控制（AdaptiveCruiseControl，ACC）系統(tǒng)的性能對比圖。其中：LQACC為線性二次型自適應巡航控制系統(tǒng)。（2）多車隊列協(xié)同式控制車輛隊列化是將單一車道內(nèi)的相鄰車輛進行編隊，根據(jù)相鄰車輛信息自動調(diào)