對汽車智能化進程及其關(guān)鍵技術(shù)的思考

孫曉瓏

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，以電動化、自動化及網(wǎng)聯(lián)化為基礎(chǔ)的智能汽車成為汽車行業(yè)發(fā)展一大趨勢，而汽車智能化所帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)性問題也成為人們關(guān)注的熱點。從汽車自動化、智能化的發(fā)展進程來看，汽車智能化可分為駕駛輔助、半自動化、高度自動化和完全自動化4個階段。本文對當(dāng)前汽車智能化研究中以車企和IT行業(yè)所主導(dǎo)的技術(shù)路線進行介紹，深入分析了汽車智能化在各個發(fā)展階段的特征和含義，并概括了汽車智能化所面臨的多元信息融合感知、智能汽車控制架構(gòu)協(xié)調(diào)決策控制、人機交互與擬人共駕等挑戰(zhàn)性問題。最后，對中國汽車企業(yè)智能化發(fā)展提出建議。

關(guān)鍵詞：智能汽車;智能化發(fā)展路線;關(guān)鍵技術(shù)

1 汽車智能化的技術(shù)路線

1.1 漸進提高駕駛自動化水平

以逐漸提高汽車自動化水平為目的的技術(shù)路線是汽車企業(yè)推動智能化進程的主要思路。從汽車技術(shù)的角度看，汽車自動化程度不斷提高，向著輔助駕駛、半自動化駕駛、高度自動化駕駛和完全自動駕駛的智能化方向發(fā)展。在輔助駕駛階段，車輛控制以駕駛員為主，機器輔助駕駛員，降低駕駛負(fù)擔(dān)。而從駕駛權(quán)或者駕駛意圖來看，駕駛員掌握最終的駕駛權(quán)。目前量產(chǎn)乘用車上裝有的輔助駕駛技術(shù)，有側(cè)向穩(wěn)定控制、電動助力轉(zhuǎn)向控制，部分高檔車裝有自動泊車、自適應(yīng)巡航、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)等。在半自動化駕駛階段，車輛的自動化水平得到進一步提高，在特定工況下可以有短時托管的能力，此時，汽車具有一定的自主決策的能力。目前，各大汽車公司投入巨資開發(fā)具有特定工況（低速）托管能力的半自動駕駛技術(shù)，有防撞緊急制動、手機遙控泊車、擁堵跟車、車道跟蹤控制技術(shù)等。在高度自動化駕駛階段和最終的完全自動駕駛階段，車輛具有高度的自主性，汽車可以進行自主規(guī)劃、決策和控制，可以實現(xiàn)復(fù)雜工況的托管能力甚至完全自動駕駛。

1.2 無人駕駛技術(shù)發(fā)展路線

無人駕駛技術(shù)是汽車智能化另一條技術(shù)路線，無人駕駛的主要特點是跳過汽車自動化逐級發(fā)展的思路，直接實現(xiàn)車輛的無人駕駛，其研究主要來自科研院所和IT企業(yè)，以展示技術(shù)為主，應(yīng)用領(lǐng)域可以拓展到封閉半封閉的礦山、碼頭、大型物流場等特殊場景。近年來，美國、歐洲、日本等國家都進行了無人駕駛汽車的研究，且已經(jīng)取得了一定進展。雖然無人駕駛技術(shù)已得到長期的關(guān)注和研究且已取得較大發(fā)展，但從實際推廣和大批量應(yīng)用的角度來看，無人駕駛汽車要想成為人類交通工具，將面臨法律、事故責(zé)任、駕駛樂趣等問題。但無人駕駛技術(shù)在汽車智能化進程各階段可發(fā)揮重要作用，如無人駕駛技術(shù)中的傳感感知、車道跟蹤、路徑優(yōu)化、主動避障等場景化的功能和技術(shù)，可以移植到漸進式發(fā)展路線中的特定階段中。

2 汽車智能化進程中的網(wǎng)聯(lián)化

2.1 汽車網(wǎng)聯(lián)化

近年來，隨著電子信息領(lǐng)域新技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等新技術(shù)正在向傳統(tǒng)行業(yè)滲透。在汽車行業(yè)，與此對應(yīng)的趨勢稱之為汽車網(wǎng)聯(lián)化。汽車網(wǎng)聯(lián)化是指基于通信互聯(lián)，使汽車具有環(huán)境感知、決策和控制運動能力。而在車聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境當(dāng)中，車輛位置、速度和路線等信息構(gòu)成了巨大的交互網(wǎng)絡(luò)。通過全球定位系統(tǒng)（GPS）、射頻識別（RFID）、傳感器、攝像頭圖像處理等裝置，車輛可以完成自身環(huán)境和狀態(tài)信息的采集;通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，所有車輛可以將自身的各種信息傳輸匯聚到中央處理器;通過計算機技術(shù)，這些大量車輛的信息可以被分析和處理，進而被車輛所使用。從汽車的角度來看，車聯(lián)網(wǎng)使得車與車、車與基站、基站與基站之間能夠通信，從而獲得實時路況、道路信息、行人信息等一系列交通信息，最終實現(xiàn)提高駕駛安全性、減少擁堵、提高交通效率、提供車載娛樂信息等功能。

2.2 網(wǎng)聯(lián)化給智能化進程帶來新機遇

從控制技術(shù)的角度縱觀汽車智能化的發(fā)展，汽車智能化的技術(shù)主要由感知、規(guī)劃、決策和控制幾個部分組成。在感知和信息獲取層面上，主要有車載式和網(wǎng)聯(lián)式2種。在智能化發(fā)展的前期，通常不考慮車-車通信、車-路通信，自動化車輛的智能控制依賴于車載的雷達、攝像頭等信息。車載式方案的局限性主要表現(xiàn)在不能充分獲取周邊行車環(huán)境信息，大規(guī)模應(yīng)用成本較高，缺少城市環(huán)境的全方位掃描。

3 汽車智能化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 傳感感知層面

在傳感感知層面，主要有環(huán)境感知與多傳感器信息融合技術(shù)、感知與在線智能檢測技術(shù)、汽車行駛狀態(tài)估計方法、交通車輛與行人行為預(yù)測、車載與網(wǎng)聯(lián)信息融合技術(shù)、V2X通信模塊集成技術(shù)等。在這一層面，主要的功能和目的是利用激光、毫米波、超聲波雷達、攝像頭等車載傳感器和通過車聯(lián)網(wǎng)獲取的多元數(shù)據(jù)，為車輛提供規(guī)劃決策所需的必要條件。而提高信息的可靠性、安全性及高精度和可信度也需要充分考慮。

3.2 決策與控制層面

決策與控制是汽車實現(xiàn)自主駕駛的核心部分，其中規(guī)劃與決策的目的是對采集的信息進行進一步處理，根據(jù)所獲取的信息進行規(guī)劃和決策，實現(xiàn)輔助駕駛和自主駕駛。

4 結(jié)語

從汽車智能化發(fā)展進程來看，傳統(tǒng)汽車廠商一直是推動汽車智能化的主力軍，無論是人工駕駛到輔助駕駛還是從輔助駕駛到半自動化駕駛的過渡，都是解決固定工況下特定問題的過程。在智能化的前期，汽車的智能化控制都依賴于車載傳感（雷達、攝像頭等）的增加和底層控制的改善，而網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和控制架構(gòu)并沒有結(jié)構(gòu)性的改變。但是隨著汽車網(wǎng)聯(lián)化程度的加深，汽車智能化進程顯著加快，對于汽車產(chǎn)業(yè)而言，深入融合智能化和網(wǎng)聯(lián)化的智能化升級是不同于以往的任何一次汽車技術(shù)升級，因為車聯(lián)網(wǎng)、智能交通、大數(shù)據(jù)、云計算、智能決策等技術(shù)的融入意味著汽車的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)發(fā)生改變。因此，互聯(lián)網(wǎng)制造汽車車企的興起，給傳統(tǒng)汽車廠商帶來了空前的壓力。然而，值得注意的是，汽車智能化進程的主體路線并沒有改變，依然延續(xù)了“以車為本”的技術(shù)發(fā)展路線，逐漸完善汽車智能功能、提高自主駕駛程度仍是智能化發(fā)展的核心。而相比較互聯(lián)網(wǎng)造車，傳統(tǒng)車企具有明顯的制造優(yōu)勢和技術(shù)積累。因此整車廠商在自動駕駛領(lǐng)域的影響力也必將超越互聯(lián)網(wǎng)巨頭和創(chuàng)業(yè)公司。

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