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智能網聯汽車標準體系分析

作者:本站收錄
來源:互聯網
日期:2018-07-13 14:06:17
摘要:根據智能網聯汽車技術現狀、產業應用需要及未來發展趨勢,分階段建立適應我國國情并與國際接軌的智能網聯汽車標準體系。通過建立完善的智能網聯汽車標準體系,引導和推動

  根據智能網聯汽車技術現狀、產業應用需要及未來發展趨勢,分階段建立適應我國國情并與國際接軌的智能網聯汽車標準體系。通過建立完善的智能網聯汽車標準體系,引導和推動我國智能網聯汽車技術發展和產品應用,培育我國智能網聯汽車技術的自主創新環境,提升整體技術水平和國際競爭力,構建安全、高效、健康、智慧運行的未來汽車社會。

  1. 引言

  隨著新一輪科技革命和產業變革不斷深化,先進制造、信息通信和人工智能等技術發展,車聯網時代正向我們走來。

  車聯網產業是汽車、電子、信息、交通、定位導航、網絡通信、互聯網應用等行業領域深度融合的新型產業,是全球創新熱點和未來發展的制高點。我國高度重視車聯網產業的發展,《中國制造 2025》將智能網聯汽車與節能汽車、新能源汽車并列作為我國汽車產業發展的重要戰略方向。大力發展車聯網是深化供給側結構性改革,推動新舊動能持續轉換,建設制造強國、網絡強國、交通強國的重要支撐,是培育經濟發展新動能的重要引擎。

  從技術層面看,隨著人工智能、信息通信、定位導航、大數據、云計算等技術在汽車領域的廣泛應用,汽車正由人工機械操作加速向電子信息系統控制轉變,這正是技術發展的必然趨勢,也是不斷滿足人民群眾日益增長的對美好生活的向往。

  從產業層面看,隨著「互聯網+」行動計劃深入實施,傳統汽車產業順應融合大勢,加速與信息通信、智能交通等跨界合作的全面展開,汽車產業鏈面臨重構,價值鏈不斷延伸拓展,產業發展呈現智能化、平臺化、網絡化特征。

  從應用層面看,隨著信息技術的牽引,汽車的功能和使用方式發生深刻變化,汽車由單純的交通工具逐漸具有智能移動空間、移動家居、娛樂休閑等功能,不斷加快共享出行、共享貨運等,推動社會生產、生活出現新的模式。

  2. 車聯網概念及內涵

  車聯網是實現智能動態信息服務、車輛智能化控制和智能化交通管理等應用的重要手段,是物聯網與智能汽車的深度集成和應用,是信息化與工業化深度融合的重要領域。具有應用空間廣、產業潛力大、社會效益強的特點,對帶動汽車、電子、信息通信、交通等行業的產業轉型升級具有重要意義。

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  圖 1 車聯網「三網」融合的網絡

  車聯網是以車內網、車際網和車云網為基礎,進行通信和信息交換的信息物理融合系統。因此,從某種程度上說,車聯網是車內網、車載移動互聯網、車際網「三網」融合的網絡,具體如圖 1 所示:

  車內網是指通過應用成熟的總線技術建立的一個標準化的整車網絡;

  車載移動互聯網是指車載終端通過 3G/4G/5G 等通信技術與互聯網進行無線連接的網絡;

  車際網是指基于 DSRC 技術(IEEE 802.11 系列無線局域網協議)和 LTE-V 的動態網絡。

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  圖 2 車聯網標準

  車聯網作為物聯網的典型應用,車(智能汽車)、網(通信)、路(智能交通)、牌(車輛智能管理)和電子產品 5 大重點領域的標準都應當分為感知層(端)、網絡層(管)和應用層(云)三個層次,如圖 2 所示。

  3. 車聯網標準體系

  為貫徹落實《中國制造 2025》戰略部署,發揮標準的基礎性和引導性作用,促進車聯網技術和產業發展,實現工業化和信息化的高度融合,以滿足研發、測試、示范、運行等需求,推動汽車技術創新發展和產業轉型升級,帶動電子、信息、通信等相關產業協調發展,建設安全、高效、健康、智慧運行的未來汽車社會,建立跨行業、跨領域、適應我國技術和產業發展需要的車聯網標準體系,工業和信息化部、國家標準化管理委員會聯合組織制定《 國家車聯網產業標準體系建設指南 》。

  車聯網標準體系分為智能汽車、智能交通、網絡通信、車輛智能管理、電子產品與服務5個重點領域和共性基礎標準、共性安全標準兩大部分。共性基礎標準是為了統一不同行業對車聯網的定義、功能、構成的認識理解,確保體系完整和統一;共性安全標準集中在安全等級、安全規范、安全架構、安全監控和緊急救援等方面。

  車聯網標準體系建設目標主要分為如下兩個階段。

  第一階段為 2018-2020 年,主要解決標準體系融合貫通和共性基礎標準缺失的問題:

  一是以駕駛安全為重點,完成一批車輛主動安全及輔助駕駛相關標準,啟動車路協同關鍵標準研究;

  二是形成基本能夠滿足行業需要的先進駕駛輔助系統標準體系;

  三是完成車載電子產品與服務終端、安全等領域的關鍵技術標準和應用;

  四是制定基于LTE-V2X的車聯網無線通信關鍵技術標準,開展車輛信息通信安全關鍵技術標準的制定工作;

  五是完成汽車電子標識安全技術相關標準,制定智能網聯車輛安全運行測試管理規范。

  第二階段為 2020-2025 年,主要解決標準體系完善及標準推廣應用問題:

  完成包括功能安全、信息安全、人機界面在內的能夠支撐環境感知、決策預警和智能控制等核心功能及性能評價的先進駕駛輔助系統(ADAS)標準體系;

  形成一批智能駕駛、車路協同關鍵標準,構建相應的測試標準體系;

  完成車載電子產品與服務平臺的關鍵技術標準及測試標準,建立車載智能終端的安全和質量認證標準體系;

  開展面向車聯網應用的 5G eV2X 關鍵技術標準制定;

  在車聯網大數據及云平臺的關鍵技術標準領域實現突破,推動車聯網大數據及云平臺標準在產業中的實際應用。

  4. 智能網聯汽車標準體系

  智能網聯汽車標準體系是整個車聯網標準體系的重要組成部分,主要針對智能網聯汽車通用規范、核心技術與關鍵產品應用,有目的、有計劃、有重點地指導車聯網產業的智能網聯汽車標準化工作,加快構建包括整車及關鍵系統部件功能安全和信息安全在內的智能網聯汽車標準體系,充分發揮智能網聯汽車標準在車聯網產業關鍵技術、核心產品和功能應用的基礎支撐和引領作用,并逐步形成統一、協調的國家車聯網產業標準體系架構。

  4.1 標準體系框架及內容

  智能網聯汽車標準體系如圖 3 所示,包括「基礎」、「通用規范」、「產品與技術應用」、「相關標準」4 個部分,同時根據各具體標準在內容范圍、技術等級上的共性和區別,對 4 部分做進一步細分,形成內容完整、結構合理、界限清晰的 14 個子類。

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  圖 3 智能網汽車標準體系

  基礎類標準主要包括智能網聯汽車術語和定義、分類和編碼、標識和符號三類基礎標準。

  「通用規范」類標準主要從整車層面提出全局性的要求和規范,主要包括功能評價、人機界面、功能安全和信息安全等方面。

  產品與技術應用類標準主要涵蓋信息感知、決策預警、輔助控制、自動控制和信息交互等智能網聯汽車核心技術和應用的功能、性能要求及試驗方法,但不限定具體的技術方案,以避免對未來技術的創新發展和應用產生制約或障礙。

  相關標準主要包括車輛信息通信的基礎——通信協議,主要涵蓋實現車與 X(人、車、路、云端等)智能信息交互的中短程通信、廣域通信等方面的協議規范;在各種物理層和不同的應用層之間,還包含軟硬件界面接口的標準規范。

  智能網聯汽車標準體系建設計劃到 2020 年,初步建立支撐駕駛輔助及低級別自動駕駛的智能網聯汽車標準體系,制定 30 項以上智能網聯汽車重點標準,涵蓋功能安全、信息安全、人機界面等通用技術以及信息感知與交互、決策預警、輔助控制等與核心功能相關的技術要求和試驗方法,促進智能化產品的全面普及與網聯化技術的逐步應用。

  到 2025 年,系統形成支撐高級別自動駕駛的智能網聯汽車標準體系。制定 100 項以上智能網聯汽車標準,涵蓋智能化自動控制、網聯化協同決策技術以及典型場景下自動駕駛功能與性能相關的技術要求和評價方法,促進智能網聯汽車「智能化 + 網聯化」融合發展,以及技術和產品的全面推廣普及。

  4.2 標準體系構建方法

  智能網聯汽車是指搭載先進的車載傳感器、控制器、執行器等裝置,并融合現代通信與網絡技術,實現車與 X(人、車、路、云端等)智能信息交換、共享,具備復雜環境感知、智能決策、協同控制等功能,可實現「安全、高效、舒適、節能」行駛,并最終可實現替代人來操作的新一代汽車。智能網聯汽車標準體系著重從技術邏輯結構和產品物理結構兩個層面進行系統分析,剖析智能網聯汽車技術和產品基本特性,構建整個標準體系。

  4.2.1 技術邏輯結構

  智能網聯汽車技術邏輯的兩條主線是「信息感知」和「決策控制」,其發展的核心是由系統進行信息感知、決策預警和智能控制,逐漸替代駕駛員的駕駛任務,并最終完全自主執行全部駕駛任務。智能網聯汽車技術邏輯結構如圖 4 所示。智能網聯汽車通過智能化與網聯化兩條技術路徑協同實現「信息感知」和「決策控制」功能。

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  圖 4 智能網聯汽車技術邏輯結構

  在信息感知方面,根據信息對駕駛行為的影響和相互關系分為「駕駛相關類信息」和「非駕駛相關類信息」。其中,「駕駛相關類信息」包括傳感探測類和決策預警類,「非駕駛相關類信息」主要包括車載娛樂服務和車載互聯網信息服務。傳感探測類又可根據信息獲取方式進一步細分為依靠車輛自身傳感器直接探測所獲取的信息(自身探測)和車輛通過車載通信裝置從外部其他節點所接受的信息(信息交互)。「智能化 + 網聯化」的融合可以使車輛在自身傳感器直接探測的基礎上,通過與外部節點的信息交互,實現更加全面的環境感知,從而更好地支持車輛進行決策和控制。

  在決策控制方面,根據車輛和駕駛員在車輛控制方面的作用和職責,區分為「輔助控制類」和「自動控制類」,分別對應不同等級的決策控制。其中,輔助控制類主要指車輛利用各類電子技術輔助駕駛員進行車輛控制,如橫向控制和縱向控制及其組合,可分為駕駛輔助(DA)和部分自動駕駛(PA);自動控制類則根據車輛自主控制以及替代人進行駕駛的場景和條件進一步細分為有條件自動駕駛(CA)、高度自動駕駛(HA)和完全自動駕駛(FA)。

  4.2.2 產品物理結構

  智能網聯汽車的產品物理結構是把技術邏輯結構所涉及的各種「信息感知」與「決策控制」功能落實到物理載體上,具體如圖 5 所示。車輛控制系統、車載終端、交通設施、外接設備等按照不同的用途,通過不同的網絡通道、軟件或平臺對采集或接收到的信息進行傳輸、處理和執行,從而實現不同的功能或應用。

  功能與應用層根據產品形態、功能類型和應用場景,分為車載信息類、智能駕駛輔助類、自動駕駛類以及協同控制類等,涵蓋與智能網聯汽車相關各類產品所應具備的基本功能。

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  圖 5 智能網聯汽車產品物理結構

  軟件和平臺層主要涵蓋車載計算平臺和操作系統等基礎平臺產品,以及資訊、娛樂、導航和診斷等應用軟件產品,共同為智能網聯汽車相關功能的實現提供平臺級、系統級和應用級的服務。網絡和傳輸層根據通信的不同應用范圍,分為車內總線通信、車內局域通信、中短程通信和廣域通信,是信息傳遞的「管道」。

  設備終端層按照不同的功能或用途,分為車輛控制系統、車載終端、交通設施終端、外接設備等,各類設備和終端是車輛與外界進行信息交互的載體,同時也作為人機交互界面,成為連接「人」和「系統」的載體。

  基礎和通用層涵蓋電氣/電子環境以及行為協調規則。安裝在智能網聯汽車上的設備、終端或系統需要利用汽車電源,在滿足汽車特有的電氣、電磁環境要求下實現其功能;設備、終端或系統間的信息交互和行為協調也應在統一的規則下進行。

  此外,產品物理結構中還包括功能安全和信息安全兩個重要組成部分,兩者作為智能網聯汽車各類產品和應用需要普遍滿足的基本條件,貫穿于整個產品物理結構之中,是智能網聯汽車各類產品和應用實現安全、穩定、有序運行的可靠保障。

  5. 推進標準體系建設建議

  智能網絡汽車是一項系統工程,涉及的部門多、領域廣,需要加強跨部門跨領域協作。推進標準體系建設要加強頂層設計,根據技術和產業發展需要,不斷優化完善標準體系,加快基礎共性、關鍵技術標準和重點應用領域標準的制定。重點做好 4 個協同:

  一是管理協同,加強汽車、信息通信、公安交通等部門間的溝通協調,營造有利于推進智能網聯汽車標準體系建設的政策環境;

  二是行業協同,建立跨行業的智能網聯汽車推進組織,推動智能網聯汽車標準快速推進,為政府決策提供有力支撐;

  三是研發協同,加快智能網聯汽車科技計劃間的有機銜接,形成智能網聯汽車標準研發及產業化的協同效應;

  四是執行協同,建立跨行業的標準化協作機制,加快共性標準化體系的建設。

  6. 結束語

  簡要闡述發展車聯網產業的重要意義,介紹車聯網的內涵與外延,重點就車聯網重要組成部分的智能網聯汽車標準體系進行分析,并就推進智能網聯汽車標準體系建設提出 4 個協同的建議。對新時期加強智能網聯汽車標準體系建設,加快相關標準制定,推動智能網聯汽車相關產品和技術研發,促進智能網聯汽車產業發展具有一定參考價值。

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