車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析及應(yīng)用前瞻

冉捷 武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院

1.各項(xiàng)技術(shù)齊發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)正穩(wěn)步邁向市場(chǎng)化

車聯(lián)網(wǎng)使用無線通信、傳感探測(cè)等技術(shù)收集車輛、道路、環(huán)境等信息，通過車-車（V2V）、車-路（V2R）信息交互和共享，使車和基礎(chǔ)設(shè)施之間智能協(xié)同與配合，從而實(shí)現(xiàn)智能交通管理控制、車輛智能化控制和智能動(dòng)態(tài)信息服務(wù)的一體化網(wǎng)絡(luò)。真正的智能互聯(lián)汽車包含汽車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、車內(nèi)及車際通訊、智能交通基礎(chǔ)設(shè)施等要素，融合了傳感器、RFID識(shí)別、雷達(dá)、gps定位、攝像頭和圖像處理、AI等等技術(shù)。通過汽車連網(wǎng)，再把無數(shù)的汽車相連，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)避高峰車流，提高出行效率，減少交通事故等目標(biāo)，是智能互聯(lián)汽車的意義之所在。

圖1 智能互聯(lián)汽車

圖2 V2X技術(shù)

2.核心技術(shù)分析

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域的延伸。其安全應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)包含感知層、通訊層與應(yīng)用層，感知層通過光學(xué)雷達(dá)與影像傳感器等，收集周邊環(huán)境信息；通訊層，分為車外通訊、車載通訊（in-vehicle communicaTIon）、車間通訊（vehicle to vehicle communicaTIon）與 車 路 通 訊（vehicle to road communicaTIon）等四部分。車聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)應(yīng)該包含：V2X、自動(dòng)駕駛、車機(jī)系統(tǒng)。

2.1 V2X技術(shù)

V2X（vehicle to everything），是指車對(duì)外界的信息交換，是一系列車載通訊技術(shù)的總稱。V2X包含汽車對(duì)汽車（V2V）、汽車對(duì)路側(cè)設(shè)備（V2R）、汽車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、汽車對(duì)行人（V2P）、汽車對(duì)機(jī)車（V2M）及汽車對(duì)公交車（V2T）等六大類（見圖2）。既是車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心，也是開發(fā)網(wǎng)聯(lián)汽車的重中之重。中國汽車工程學(xué)會(huì)和C-ITS已經(jīng)在制定V2X應(yīng)用層和應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，另外TIAA（車載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟）也在開展V2X頻譜的可行性研究，隨著政府層面陸續(xù)頒布V2X各項(xiàng)相關(guān)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)到2025年國內(nèi)嵌入有V2X模塊的乘用車配售率將達(dá)30%，2030年智能交通系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施將基本建設(shè)好。

2.2 自動(dòng)駕駛

剛剛結(jié)束的2018 全球人工智能與機(jī)器人峰會(huì)（CCF-GAIR）上，學(xué)術(shù)界、工業(yè)界及投資界的大咖們達(dá)成一個(gè)共識(shí)——人工智能將改革城市交通與物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，而自動(dòng)駕駛則定義未來的汽車。在激光雷達(dá)出現(xiàn)之前，自動(dòng)駕駛經(jīng)過了漫長(zhǎng)的萌芽期，而今，自動(dòng)駕駛飛速發(fā)展進(jìn)入爆發(fā)期。預(yù)測(cè)到2020年，中國擁有駕駛員輔助系統(tǒng)和可進(jìn)行部分自動(dòng)駕駛的乘用車配售率將達(dá)50%；2025年，有上述特征的車輛將占據(jù)穩(wěn)定的市場(chǎng)份額，并出現(xiàn)更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛汽車，配售率大約在10%～20%之間。技術(shù)騰飛是市場(chǎng)化的基石，自動(dòng)駕駛技術(shù)包含定位感知、道路規(guī)劃、控制等許多方面：車在駕駛的過程就是產(chǎn)生數(shù)據(jù)的過程，傳感器、雷達(dá)、攝像頭屬于小數(shù)據(jù)；云端定義的車把小數(shù)據(jù)導(dǎo)成大數(shù)據(jù)；然后大數(shù)據(jù)導(dǎo)成小智能，讓汽車變得更高效、更舒服，讓汽車在真實(shí)的物理世界里駕駛得更加平穩(wěn)、舒適。

2.3 車機(jī)系統(tǒng)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展和4G網(wǎng)絡(luò)的迅速普及，帶動(dòng)車機(jī)系統(tǒng)與手機(jī)的互聯(lián)是網(wǎng)聯(lián)汽車的另一關(guān)鍵。除了市場(chǎng)上已有的車聯(lián)網(wǎng)解決方案：Apple CarPlay、Andriod Auto、Baidu CarLife之外，無論傳統(tǒng)車企、零部件企業(yè)，還是跨界造車的新興企業(yè)，都在開發(fā)自己的車機(jī)系統(tǒng)。在此趨勢(shì)下，未來幾年能和手機(jī)互聯(lián)的車機(jī)系統(tǒng)所占據(jù)的市場(chǎng)份額將繼續(xù)擴(kuò)大，到2020年，能和手機(jī)互聯(lián)的車機(jī)系統(tǒng)占據(jù)的市場(chǎng)份額與不能和手機(jī)互聯(lián)的車機(jī)系統(tǒng)將持平。目前全球市場(chǎng)總共有44家車企使用Apple CarPlay，50家車企和5家供應(yīng)商使用Andriod Auto，均為外資企業(yè)。16家車企和15家供應(yīng)商使用Baidu CarLife，其中五家為國內(nèi)企業(yè)。

3.信息娛樂和網(wǎng)聯(lián)技術(shù)進(jìn)一步云端化 智能天線出現(xiàn)

事實(shí)上，車載信息娛樂系統(tǒng)和網(wǎng)聯(lián)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了四代。第一代是1998年以前，那時(shí)還沒有網(wǎng)聯(lián)的說法。第二代1998～2006年，車上硬件處理能力普遍較弱，需要不同的硬件保證不同的功能，車內(nèi)的分離部件比較多。2005-2010年是第三代，此時(shí)處理器的能力逐漸強(qiáng)大，汽車頭部單元集成扮演主要角色，導(dǎo)航和功放單元為輔；2010年到現(xiàn)在則是第4代，除了車機(jī)系統(tǒng)，增加了聯(lián)網(wǎng)功能，通過基于本地和手機(jī)APP的混合解決方案，連接性電子控制單元的車聯(lián)網(wǎng)解決方案，運(yùn)用3G和4G網(wǎng)絡(luò)使車連接到云端，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的控制。預(yù)計(jì)2018年以后，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將進(jìn)一步“云端化”，并將出現(xiàn)智能天線。實(shí)現(xiàn)信息娛樂、頭部單元、車聯(lián)網(wǎng)電子控制單元、安全系統(tǒng)、車身電子系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)等都由云端來管控，其中前三項(xiàng)通過智能天線與云端連接，后三項(xiàng)則通過以太網(wǎng)連接到智能天線里，最終連接云端，對(duì)車進(jìn)行升級(jí)。

4.結(jié)束語

車聯(lián)網(wǎng)已形成一個(gè)上下游的產(chǎn)業(yè)鏈，上游包括核心零部件、車規(guī)級(jí)的人工智能、車載計(jì)算機(jī)，既有云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)、人工智能的算法，也有5G通訊和NB-IoT；下游有共享出行，無人測(cè)試基地、高精地圖，也包括政策法規(guī)等等。網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、智能化，讓行車生活更加高效、便捷和愉悅，是車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。