調(diào)研報告-智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)調(diào)研報告概況中國的智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展已上升至國家戰(zhàn)略層面，發(fā)展定位從原來以車聯(lián)網(wǎng)的概念體現(xiàn)并作為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，向智能制造、智能網(wǎng)聯(lián)等智能化集成轉(zhuǎn)移。2015年工信部關(guān)于《中國制造2025》的解讀中首次提出了智能網(wǎng)聯(lián)汽車概念，明確了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展目標(biāo):2020年掌握智能輔助駕駛總體技術(shù)及各項關(guān)鍵技術(shù)，初步建立智能網(wǎng)聯(lián)汽車自主研發(fā)體系及生產(chǎn)配套體系;2025年掌握自動駕駛總體技術(shù)及各項關(guān)鍵技術(shù)，建立較完善的智能網(wǎng)聯(lián)汽車自主研發(fā)體系、生產(chǎn)配套體系及產(chǎn)業(yè)群，基本完成汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。同時，提出重點發(fā)展基于車聯(lián)網(wǎng)的車載智能信息服務(wù)系統(tǒng)、公交及營運車輛網(wǎng)聯(lián)化信息管理系統(tǒng)和裝備自動駕駛系統(tǒng)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域。國家智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃目前，我國主要整車企業(yè)紛紛制定了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的戰(zhàn)略規(guī)劃，并通過跨界合作尋求產(chǎn)業(yè)融合和商業(yè)模式創(chuàng)新發(fā)展。上汽與阿里巴巴互聯(lián)網(wǎng)汽車領(lǐng)域戰(zhàn)略合作，以及智能駕駛相關(guān)的前瞻技術(shù)研發(fā);一汽“摯途”智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)戰(zhàn)略，明確表示將在2025年實現(xiàn)智能商業(yè)服務(wù)平臺運營;東風(fēng)與華為已簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議;長安面向2025智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)發(fā)展的“654”戰(zhàn)略，并已和長安、高德、百度開展多方面的戰(zhàn)略合作;北汽與樂視聯(lián)手打造全新一代互聯(lián)網(wǎng)智能汽車及汽車生態(tài)系統(tǒng)，并創(chuàng)立輕資產(chǎn)品牌等。我國于2016年10月頒布《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》。該路線圖的總體框架為“1+7”，即一個總報告再加7個報告分會，分別是節(jié)能汽車、純電動和混合動力汽車、燃料電池汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車和汽車制造、動力電池、輕量化的技術(shù)路線圖，如下圖所示。圖SEQ圖\*ARABIC1節(jié)能與新能源汽車總體技術(shù)路線圖參與編寫技術(shù)路線圖的專家們關(guān)于世界汽車技術(shù)發(fā)展趨勢達(dá)成的共識包括三方面，即低碳化、信息化、智能化。信息化是指通過移動互聯(lián)網(wǎng)、V2V、V2X等技術(shù)提升汽車的聯(lián)網(wǎng)水平，從人性的角度而言，通信是人的基本需求，移動互聯(lián)網(wǎng)普及之后，人幾乎24小時掛在網(wǎng)上，自然期待在汽車場景下依然保持在線，享受車載娛樂服務(wù);此外，聯(lián)網(wǎng)也可使OTA(Over-the-Air)變成提升系統(tǒng)軟件性能的常規(guī)手段。智能化是指利用大數(shù)據(jù)與機(jī)器智能實現(xiàn)ADAS與無人駕駛技術(shù)，解放人類的雙手雙腳，是人類免于駕車的苦役，每天變向延長人類1~2個小時的壽命，同時也是實現(xiàn)汽車主動安全的終極技術(shù)。而信息化與智能化二者的結(jié)合，亦可大幅提升道路的通行效率，是建設(shè)智慧城市不可缺少的一環(huán)?！豆?jié)能與新能源汽車路線圖》對圖2中的7大方向提出了以下量化指標(biāo)：據(jù)預(yù)測，其中智能網(wǎng)聯(lián)汽車市場占有率：駕駛輔助(DriverAssistance，DA)、部分自動駕駛(PartiallyAutonomous，PA)車輛市場占有率約50%(2020年)、DA與PA車輛占有率保持穩(wěn)定以及高度自動駕駛(HighlyAutonomous，HA)車輛占有率約10%~20%(2025年)、完全自主駕駛(fullyAutonomous，F(xiàn)A)車輛市場占有率近10%(2030年)?！豆?jié)能與新能源汽車路線圖》針對燃料電池汽車規(guī)劃的總體思路為：（1）近期推進(jìn)以自主環(huán)境感知為主，推進(jìn)網(wǎng)聯(lián)信息服務(wù)為輔的部分自動駕駛(即PA級)應(yīng)用;（2）中期重點形成網(wǎng)聯(lián)式環(huán)境感知能力，實現(xiàn)可在復(fù)雜工況下的半自動駕駛(即有條件駕駛CA級);（3）遠(yuǎn)期推動可實現(xiàn)V2X協(xié)同控制、具備高度/完全自動駕駛功能的智能化技術(shù)，這是智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展目標(biāo)、技術(shù)路徑和技術(shù)重點。路線圖中規(guī)劃的具體量化發(fā)展目標(biāo)如下圖所示：2020年：有條件自動駕駛及以下級(DA、PA、CA)新車裝備率50%，交通事故減少30%，交通效率提升10%，油耗與排放降低5%;2030年：DA、PA、HA、CA、FA新車裝備率達(dá)80%，汽車交通事故減少80%，普通道路的交通效率提升30%，油耗與排放均降低20%。圖SEQ圖\*ARABIC2智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展目標(biāo)、技術(shù)路徑與發(fā)展重點由于智能網(wǎng)聯(lián)汽車是近幾年才剛出現(xiàn)的新東西，因此在《節(jié)能與新能源汽車路線圖》中，專家們專門歸納出來了一個技術(shù)構(gòu)架，可簡稱為“兩縱三橫”：兩縱：車載平臺和基礎(chǔ)設(shè)施;三橫：車輛/設(shè)施關(guān)鍵技術(shù)：環(huán)境感知技術(shù)，智能決策技術(shù)以及控制執(zhí)行技術(shù);信息交互關(guān)鍵技術(shù)：V2X通訊技術(shù)，云平臺大數(shù)據(jù)技術(shù)以及信息安全技術(shù);基礎(chǔ)支撐技術(shù)：高精度地圖，高精度地位以及標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)與測試評價。智能網(wǎng)聯(lián)汽車可分為自主式和協(xié)同式，自主式是指整車自主的智能化，協(xié)同式是通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行相關(guān)的控制，所以可以做出兩個坐標(biāo)：智能化和網(wǎng)聯(lián)化(如圖15所示)。目前尚處于以自適應(yīng)巡航(AdaptiveCruiseControl，ACC)、自動緊急制動(AutomaticEmergencyBrake，AEB)等為代表的輔助駕駛(DA)的推廣期，2020年開始類似在高速公路工況下實現(xiàn)無人駕駛的有條件自動駕駛(CA)的推廣，2025年之后完全自動駕駛(HA/FA)開始推廣。圖SEQ圖\*ARABIC3節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖：智能網(wǎng)聯(lián)乘用車?yán)锍瘫甐2X智能網(wǎng)聯(lián)通信技術(shù)V2X是車與外界進(jìn)行互聯(lián)，是未來智能汽車、自動駕駛、智能交通運輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。V2X主要包括V2N(Vehicle-To-Network，車-互聯(lián)網(wǎng))、V2V(Vehicle-To-Vehicle，車-車)、V2I(Vehicle-To-Infrastructure，車-基礎(chǔ)設(shè)施)、V2P(Vehicle-To-Pedestrian，車-行人)。其主要有DSRC和LTE-V兩大技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)陣營。按照通信交互對象的不同，車聯(lián)網(wǎng)中的通信場景大致可以分成V2V、V2R和V2I3種。V2V是車輛之間的通信，V2R是車輛與道路的通信，V2I是車輛與后臺設(shè)施的通信。每種場景針對的應(yīng)用不同、需求不同，會采用不同的通信技術(shù)，如紅外通信、WLAN、DSRC、移動通信網(wǎng)絡(luò)（蜂窩網(wǎng)絡(luò)）、地面廣播、衛(wèi)星廣播等。從傳輸距離看，這些通信技術(shù)主要分為短距離傳輸和中遠(yuǎn)距離傳輸兩大類。隨著V2X的普及以及5G通信技術(shù)發(fā)展，V2X車聯(lián)網(wǎng)將帶來智慧交通的升級，同時智慧交通逐漸成型也將帶來事故和擁堵的下降。對人-車-路進(jìn)行協(xié)同式管理，有助于實現(xiàn)智慧城市的高效運行。而智慧出行場景下的交通便捷化和物流交通場景下的運輸集成化也都將依賴于V2X車聯(lián)網(wǎng)。目前V2X在汽車智能化中的應(yīng)用還處于探索階段，其技術(shù)應(yīng)用帶來的交通安全問題、信息安全問題及各類應(yīng)用穩(wěn)定性、互通性及各類車載無線設(shè)備的頻譜共存和電磁兼容性問題等尚未驗證，所以測試和示范運行是智能網(wǎng)聯(lián)汽車研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。從2015年起，智能網(wǎng)聯(lián)汽車示范區(qū)（基地）便開始在國內(nèi)落地發(fā)芽，至今已有包括北京、上海、杭州、重慶、深圳等在內(nèi)的多處示范區(qū)。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，智能網(wǎng)聯(lián)汽車將成為未來最具發(fā)展?jié)摿Φ娘L(fēng)口行業(yè)，2020年可能成為無人駕駛車輛商業(yè)化的元年，并從此進(jìn)入爆發(fā)增長時期。故而國內(nèi)諸多城市紛紛申報建設(shè)智能網(wǎng)聯(lián)示范區(qū)（基地），試圖搶占先機(jī)領(lǐng)先一步。圖SEQ圖\*ARABIC4DSRC技術(shù)示意圖圖SEQ圖\*ARABIC5LTE-V技術(shù)示意圖2016年6月，國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車（上海）試點示范區(qū)封閉測試區(qū)開園，建設(shè)有GPS差分基站、LTE-V2X通訊基站、DSRC和LTE-V2X路側(cè)單元、智能紅綠燈和各類攝像頭，整個園區(qū)道路實現(xiàn)了北斗系統(tǒng)的厘米級定位和Wi-Fi的全覆蓋。2016年11月，重慶智能汽車集成系統(tǒng)測試示范區(qū)（i-VISTA）開園，園區(qū)占地402.7畝，測試道路全長5km，10多種做道路環(huán)境，11個十字路口，GPS/北斗/GLONASS差分基站1個，LTE-V2X分布式通信基站10個，LTE-V2X路側(cè)單元8套，信號燈組11個，城市模擬道路測試評價試驗區(qū)道路交通場景50個。試點示范區(qū)將為我國城市開展智能交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和組織開展V2X無線通信技術(shù)研究與測試評估提供環(huán)境支撐和資源保障。2016年11月，大唐電信集團(tuán)基于自主研發(fā)制造的LTE-V2X芯片級解決方案，完成LTE-V2X通信設(shè)備預(yù)商用設(shè)備開發(fā)，包括LTE-V2X車載單元（OBU）和路側(cè)單元（RSU）預(yù)商用產(chǎn)品。產(chǎn)品接口豐富，包括CAN、USB、RJ45、以太網(wǎng)口等，能滿足測試階段用戶的多樣化需求。此外，該系列LTE-V2X設(shè)備均支持LTE-V-Cell和LTE-V-Direct兩種工作模式，既能夠支持大帶寬、廣覆蓋的通信傳輸支撐，滿足信息服務(wù)類的應(yīng)用需求，又能夠提供低時延、高可靠的通信服務(wù)，滿足安全及交通效率類應(yīng)用的需求。根據(jù)《關(guān)于同意車載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟開展智能交通無線電技術(shù)頻率研究試驗的批復(fù)》（工信部無函[2016]450號）文件，中國將5905－5925MHz作為LTE－V2X的研究試驗工作頻段。車載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟（TIAA）和中國信息通信研究院將在北京、上海、杭州、長春、重慶、武漢等地組織整車、通信、電信、科研和測試機(jī)構(gòu)開展無線電功率、功耗、效率、輻射、干擾、效能等多項技術(shù)指標(biāo)的研究試驗和測試工作。DSRC國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國際上，目前主要國家和地區(qū)已經(jīng)基于IEEE802.11p（Wave）技術(shù)制定了各自的專用短程通信（dedicatedshortrangecommunication，DSRC）標(biāo)準(zhǔn)。目前國際上已形成以歐洲CEN/TC278、美國ASTM/IEEE、日本ISO/TC204為核心的DSRC標(biāo)準(zhǔn)化體系。TC278及TC204選擇5.8GHz作為DSRC通信頻率，ASTM/IEEE頻率為5.8~5.9GHz。我國目前采用的是源于ISOTC204（國內(nèi)編號為SAC／TC268）的5.795~5.815GHzISM頻段。在1999年，美國聯(lián)邦通信委員會提議將5.9GHz頻譜處的75MHz(5.85～5.925GHz)專門用作V2V和V2I通信。工作范圍大約為1000m，此網(wǎng)絡(luò)支持私人數(shù)據(jù)通信和公眾通信(主要是安全類通信)，但是公眾通信應(yīng)當(dāng)有較高的優(yōu)先級。美國在2006年批準(zhǔn)的5.9GHz處的DSRC標(biāo)準(zhǔn)系列，主要是為公共安全應(yīng)用設(shè)想的，在這個頻譜處的ITS可能應(yīng)用包括碰撞避免、先進(jìn)的車輛控制、旅行信息、增加的貨運支持、運輸、停車和在修車場處的ITS系統(tǒng)上下載的交通管理自動化汽車維修信息、電子不停車收費，同時也支持了一些其他的私人應(yīng)用。專用短程通信(DSRC)/車載環(huán)境下的無線接入(WAVE)協(xié)議棧物理層標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.11p，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了MAC層和物理層的技術(shù)方案。802.11p標(biāo)準(zhǔn)已于2010年7月頒布，該標(biāo)準(zhǔn)將目標(biāo)鎖定在車載環(huán)境下的無線通信，主要用于車上用戶與路邊目標(biāo)之間、汽車之間等的通信。IEEE1609標(biāo)準(zhǔn)則是以IEEE802.11p通訊協(xié)定為基礎(chǔ)的高層標(biāo)準(zhǔn)，于2008或2009年成為正式使用的標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用示范和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)美國在MCity示范區(qū)以及安娜堡地區(qū)對DSRC專用短程無線通信技術(shù)進(jìn)行了大規(guī)模的測試驗證，并擁有了大量的數(shù)據(jù)集（SafetyPilotModelDeployment，SPMD），可用于進(jìn)行DSRC通信性能和應(yīng)用有效性的分析；美國交通部出資4200萬美元在紐約、懷俄明州、弗羅里達(dá)州3個地方開展安全測試，利用DSRC技術(shù)減少交通擁堵和加快道路通行速度，預(yù)計截止2017年將試裝1萬輛。此外，美國汽車廠商通用在2017款凱迪拉克CTX已經(jīng)前裝DSRC通信模塊。荷蘭、德國和奧地利聯(lián)合建立歐洲協(xié)同式智能交通走廊，基于ETSIITS-G5技術(shù)，探索ITS與智能汽車發(fā)展。日本將ITSConnect車路、車車間通訊系統(tǒng)作為合作式智能交通的重要部分，豐田、本田、電裝等積極推進(jìn)DSRC專用短程無線通信技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)和試驗驗證。2016年12月，美國交通部正式發(fā)布《聯(lián)邦機(jī)動車安全標(biāo)準(zhǔn)——第150號》（FMVSSNo.150），要求所有輕型車輛強(qiáng)制安裝V2V通訊設(shè)備，確保車輛和車輛之間能夠發(fā)送和接收基本安全信息，V2V選擇DSRC專用短程無線通信技術(shù)作為車車通信統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。DSRC應(yīng)用前景DSRC由路邊單元RSU和車載單元OBU，控制中心以及一些輔助設(shè)備組成。DSRC車載通信技術(shù)具有相當(dāng)豐富的應(yīng)用場景，主要集中在以下幾個方面:安全，通過安裝在汽車上的DSRC設(shè)備與其他車輛通信，實時監(jiān)測周圍危險信號;交通管理，交通法規(guī)的制定，交通流量管理以及交通堵塞及時處理;駕駛輔助系統(tǒng)，路邊設(shè)備可以幫助駕駛員更好掌握周圍可用資源信息;執(zhí)法，警察可以在以下方面應(yīng)用車載通信網(wǎng);電子支付，例如高速公路使用費、停車費等;導(dǎo)航和路線選擇，到達(dá)目的地有多種路線，通過搜集相關(guān)信息，可以發(fā)現(xiàn)優(yōu)化駕駛時間或者經(jīng)濟(jì)(高速費、汽油費)的最優(yōu)路線;出行信息提示，例如地圖、加油站等;Internet信息服務(wù);高速公路自動駕駛。目前國內(nèi)車聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用主要還是在V2I層面，除了衛(wèi)星定位技術(shù)的應(yīng)用外，集中在基于車輛定位信息回傳后臺和小數(shù)據(jù)指令下發(fā)的各種派生應(yīng)用，如出租車定位調(diào)度、車隊定位調(diào)度、乘用車互動導(dǎo)航、路況信息廣播等。部分車廠開始涉及車輛診斷數(shù)據(jù)回傳、車內(nèi)上網(wǎng)等娛樂應(yīng)用。V2X無線通信技術(shù)V2X最重要的目是提高交通安全，其需求集中體現(xiàn)在：1、低時延，端到端在5ms以內(nèi)；2、高可靠，誤包率在99.999%以下，而且能在車輛發(fā)生擁塞，大量節(jié)點共享有限頻譜資源時，仍能夠保證傳輸?shù)目煽啃裕?、可能需要支持高速移動，考慮到汽車之間的相對移動，最高相對時速可達(dá)500km/h；4、傳輸數(shù)據(jù)包至少能承載1600字節(jié)的信息數(shù)據(jù)。目前，V2X的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有DSRC和LTE-V兩種。DSRC（DedicatedShortRangeCommunications）即專用短程通信技術(shù)是一種成熟且高效的無線通信技術(shù)，可以理解為“wifi”的增強(qiáng)版。它可以實現(xiàn)在特定小區(qū)域內(nèi)對高速運動下的移目標(biāo)識別和雙向通信，是目前廣泛應(yīng)用于智能交通領(lǐng)域的通信技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)由美國、歐洲和日本主導(dǎo)。LTE-V是移動通信LTE（4G）的第四代演化版本，專用于實現(xiàn)車輛間和車輛與道路通信設(shè)施間的通信，能夠處理多應(yīng)用類型，從智能互聯(lián)車輛安全應(yīng)用到智能互聯(lián)車輛智能移動應(yīng)用均有涉及，用于提升效能，使用戶、系統(tǒng)和車輛能夠適應(yīng)節(jié)省燃料和減少行程延誤等形式策略。LTE-V針對車輛應(yīng)用定義了兩種通信方式：集中式（LTE-V-Cell）和分布式（LTE-VDirect）。相對于同樣提供V2X通信的DSRC，LTE-V有諸多優(yōu)勢。DSRC基于802.11p，而802.11p作為一種無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，有許多無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的共同缺陷。LTE-V作為一種基于LTE的增強(qiáng)技術(shù)，則不僅擁有LTE相對于無線局域網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢，還在時延和可靠性等關(guān)鍵指標(biāo)上進(jìn)行了改善。目前中國也已經(jīng)是全球第一大汽車生產(chǎn)和消費，為了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的安全和消費的便利，我國車聯(lián)網(wǎng)V2X已經(jīng)決定采用LTE-V技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。表SEQ表\*ARABIC1DSRC和LTE-V指標(biāo)對比表我國重點支持具有自主知識產(chǎn)權(quán)的LTE-V2X技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，LTE-V2X是一種基于LTE的V2X無線通信技術(shù)，除支持車與車、車與人、車與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施通過直通方式進(jìn)行通信外，也包含基于云服務(wù)平臺的LTE連接和信息服務(wù)，因此具備提供專用短程直接通信與廣域蜂窩通信的綜合通信能力。車與車、車與人、車與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施短程直接通信，可以不需要LTE網(wǎng)絡(luò)支撐，提供主動安全等低時延要求的應(yīng)用；車與云服務(wù)平臺則經(jīng)由LTE網(wǎng)絡(luò)提供基于云端的更加豐富的綜合信息服務(wù)。2015年初，3GPP正式啟動LTE-V2X技術(shù)的需求和標(biāo)準(zhǔn)化研究，我國華為、大唐、中興等企業(yè)都積極參與其中；2016年初，對直通車與車通信（V2V）啟動WI立項，已于2016年9月完成標(biāo)準(zhǔn)化，支持基于短距離直接通信的車與車通信；2016年6月，啟動車與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施通信（V2I）的WI立項，于2017年3月完成標(biāo)準(zhǔn)化，至此LTE-V2X標(biāo)準(zhǔn)全面完成。后續(xù)，3GPP將繼續(xù)開展LTE-