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        智能网联带来的机遇与挑战

        发表时间: 2022-03-21

                2020年,国家发改委、科技部、工信部、财政部联合印发《关于扩大战略性新兴产业投资 培育壮大新增长点增长极的指导意见》,提出稳步推进车联网等技术集成创新和融合应用,加快智能汽车产业基础支撑能力建设,推动智能汽车与智慧城市协同发展。
                由此不难看出,智能网联的时代即将到来,智能汽车产业将为智慧城市与智能交通的发展带来一系列机遇和挑战。智能网联汽车产业是汽车、电子、信息通信、道路交通运输等行业深度融合的新型产业形态,是全球创新的热点和未来发展的制高点。与此同时,智能网联的发展也面临巨大的安全挑战。
                如何在保障安全的基础上促进数据的充分利用,是发展智能网联汽车以及智慧交通、智慧城市等新业态需要面对和解决的问题。如何相对快速的使得智能网联的快速落地,使得联网数据能够得到充分应用是需要研究和探讨的重要方向。

        一、 什么是智能网联

                智能网联将人工智能技术在应用在汽车领域,同时利用车联网来充分交换数据;智能网联是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,并融合现代通信与网络技术,实现车与车、路、人、云等智能信息交换、共享的技术手段。具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等特点,达到安全、高效、舒适、节能行驶的目的。用通俗的话来讲,现在汽车功能中的倒车雷达、倒车影像、自动泊车、自动避障、远程遥控等等功能,都属于智能网联的范畴。
                我国政府及相关部门非常重视智能网联交通的建设,纷纷出台相关的政策法规。交通运输部出台的《交通运输信息化“十三五” 发展规划》中就已明确提及“信息化是实现智能交通的重要载体和手段,智能交通是交通运输信息化发展的目标与方向”;2020年,国家发改委、科技部、工信部、财政部又联合印发《关于扩大战略性新兴产业投资 培育壮大新增长点增长极的指导意见》;“新基建”的主要内容中也包含了5G、工业互联网、人工智能及大数据相关内容,这些都将在极大程度上助力智能网联的发展,使得无人驾驶成为可能。

        二、智能网联带来的机遇

                智能网联在推动技术变革的同时,带来了无限的机遇。
                相对传统汽车产业讲,智能网联与传统的汽车产业结构体系相比,系统结构具有封闭性、可控制性的特点,智能网联汽车与智能设备相结合,在很大程度上推动了产业链数字化服务的发展。智能网联的另一个优点是对传统汽车的产业在一定程度上有着对其进行重塑的作用。重塑后的汽车产业将会更加开放、层次更多,逐渐地形成一个全新的生态系统。智能网联汽车不仅是汽车本身的技术,更是“传统工业经济+数字经济+智能经济”融合的产物。智能网联汽车的技术要素组成大致可以分为50%左右的网络技术和信息技术(比如数字化技术、互联网技术、物联网技术、云计算、边缘计算、大数据等)和30%左右的人工智能技术以及20%左右的汽车制造技术。所以智能网联汽车80%是非工业经济时代的产物,在很大程度上将给除传统汽车产业之外的网络与信息技术带来巨大的机遇。
                智能网联政策支持力度同样很大,通信产业、交通设施发展产业基础较好。从2015-2018年颁布的政策来看,我国智能网联汽车发展路线逐渐清晰:2015年《车联网发展创新行动计划(2015-2020年)》、2017年《汽车产业中长期发展规划》、2017年《国家车联网产业标准体系建设指南(总体要求)》、2018年《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》、2018年《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905-5925MHz频段管理规定(暂行)》、2018年《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》。这些政策与我国的“互联网+”“交通强国”“网络强国”“人工智能发展规划”等呈现了协同之势,国内各省市试点示范积极踊跃,部委之间的合作也越来越紧密,形成良好的发展环境,带来无限机遇。

        三、智能网联系统的关键技术

        智能网联技术的系统架构如图所示:



                车载传感器实现对道路交通环境的高精度识别,将识别出的信息,按照预先设定好的通信协议实现车与车、车与人以及车与路边基础设施的信息交互,控制车辆安全有序的行驶,最终实现道路资源的统一调度。其主要关键技术归纳为外部环境感知、车辆自主决策、控制执行、车路协同等4类。
                Ø  外部环境感知技术
                外部环境感知技术是指利用摄像机、激光雷达、微波雷达等传感器设备,检测自动驾驶车辆在行驶过程中的外部信息,包括路况信息以及道路行驶前方是否有障碍物遮挡等,为智能网联系统提供自主决策的依据,外部环境感知技术是自动驾驶车辆迈向智能化发展的关键技术之一,同时也是智能网联系统发展的基础。外部环境感知主要依赖于各类部署于车载系统上的传感器来完成,目前主流的感知技术包括有视觉感知、激光感知以及微波感知三大类。
                总体来说,现有的外部环境感知方法仅能够实现近距离、可视范围内物体的探测,并且是在一种典型的非开放式的非可控空间状态下进行的,一些外部因素,比如光照特性的变化、目标行人外观多样性都增加了目标检测的难度,如果忽视这些因素,将导致检测系统性能的严重下降,对智能网联交通系统的安全带来严重的后果。
                Ø  车辆自主决策技术
                车辆自主决策技术是指根据车载传感器所采集到的外部环境信息、行车状态以及自动驾驶车辆的行驶意图,在同时兼顾舒适性、安全性及高效性的前提下,对车辆的行动路径及驾驶行为做出智能决策的过程。作为自动驾驶车辆的“大脑” ,车辆自主决策技术在智能网联交通系统中占据着重要的角色。路径规划决策是车辆自主决策的重要一环,目前,路径规划决策方法大致可以分为三类:基于图搜索的路径规划决策方法,基于随机采样的路径规划决策方法以及基于数值优化的路径规划决策方法。
                Ø  控制执行技术
        控制执行技术是指按照车辆自主决策过程的输出结果,控制自动驾驶汽车的驾驶速度以及行驶方向,使其安全到达规定目标地点的过程。智能网联交通系统的控制执行技术主要包括横向控制与纵向控制两大类。横向控制主要是通过控制车轮的转向角度和横摆力矩,在保证乘车舒适性以及车辆行驶稳定性的前提下,使自动驾驶车辆始终行驶在所期望的规划路径上。
                Ø  车路协同技术
                车路协同技术能够通过V2X通信方式将自动驾驶车辆感知到的周围车辆信息以及路侧基础设施信息进行交互共享,从而达到高效利用系统资源,提升行车安全性,缓解交通拥堵等目的。V2X通信技术作为车路协同系统中的支撑技术之一,V2X通信技术主要基于终端直连(Device-to-Device, D2D)通信技术实现,能够实现临近实体间端到端的信息传送。根据通信实体的不同,可以将V2X划分为3种通信模式:V2V通信、V2I通信以及车辆对路人通信。现阶段,V2X通信技术在自动驾驶车辆的安全监测、提高道路交通效率以及提升用户驾驶体验方面扮演着重要的角色。

        四、智能网联的挑战

                智能网联面临的商业化挑战
                首先是安全问题。包括车辆的安全行驶、对周边的环境的安全感知、网络信息的安全保障等。安全是前提,而互联网的最大特点是互联与分享,故而安全机制体系有待确立、健全。
        其次是需求爆发点不明确。这与5G当前的商业化投资、推广形势类似,当前呈现出技术引导需求开发的状态,智能网联汽车在物流行业有可能是爆发点,货运车辆在高速公路场站之间的编队运输未来也有可能是爆发点,但是目前还不够明确。整体来看,车网联、智能交通管理、L2~L3汽车装备已经提上日程,预计会有越来越多的B级、A级家用轿车装备这些技术。
                再次是智慧道路方面,商业盈利模式不确定,投资主体积极性不高。智慧道路当前在测试阶段预计的投资是每公里1500万~2000万元,初期投资非常大。这些投资具体的盈利模式当前还不够明确,收费站、收费期限减少,取消省界收费站,节假日不收费等措施对于投资回收期和智慧公路投资积极性有一定影响。因此如何让500万公里道路变成智慧道路是一大难题,除高速公路外,我们国家还有480多万公里的普通公路,毕竟智能网联汽车不会仅行驶在高速公路上。
        最后,标准统一的问题、汽车对环境感知的技术难题都是技术领域的阻碍,相对于商业化挑战,技术问题只是时间问题,但是总体前景是向好的。
                智能网联的行业创新挑战
                智能网联汽车产业的发展是政策法律创新、技术创新、商业模式创新融合的过程,这些方面的创新成效决定了未来20年我国能否在汽车工业领域占据竞争优势。
                Ø  智能网联汽车政策法律创新挑战
                智能网联汽车当前在政策层面还需加大对无人驾驶技术商用化的激励政策。激励营造多个示范带动的行业,提高效率、降低成本。另外在法律层面,需尽快制定相关的基于人工智能技术的法律法规,智能网联汽车的法律角色、法律主体责任要明确,主体责任应该属于产权人、控制者和使用者,法律法规的完善可以先从地方条例、法规开始,经过逐步试点完善后再统一制定。
        各地相关政府部门宜统筹布局,强化顶层设计,加强与国内市场联动互补,形成支撑智能网联汽车产业创新发展的政策体系及健康发展的基础环境;智能网联汽车产业及新能源汽车产业共同推动交通体系向低碳化、智能化方向快速发展,助力构建智慧交通、智慧城市以及服务产业的全面升级;加快智能网联汽车产业体制机制创新及商业模式创新,积极引入国际资源和市场,加强产业全球布局和国际交流合作,扩大国际影响力。
                Ø  智能网联汽车的技术创新
                智能网联汽车的技术体系包括“感知控制技术”“网联技术”“识别急速”“综合判断技术”,这些技术的本质其实都是以面向安全的技术为出发点,然后再补充娱乐、社交、保险管理、交通管理、维保等功能。当前智能网联汽车更多地考虑了“智能”“网联”两个方面,但是对于“识别技术”探讨不多,且当前的无人驾驶更多是感知技术。另外识别技术也需要高清数字地图来辅助决策,最后执行的是“感知技术”,这是一个技术簇,从安全的角度层层递进。
                Ø  商业模式创新融合挑战
                好的商业模式会成就一个产业。按照未来10年中国3亿辆汽车更新换代的保有量计算,按照每台汽车10万元计算,这将是30万亿元的巨大产业,并且将带动智慧公路、集成电路产业、互联网内容服务等大规模投资。这方面的商业模式创新很可能最后像电信运营商和互联网公司的关系,因此道路运营投资公司如果不能主动抓住机遇,则很有可能像电信运营商一样称为“车辆管道”,而大量有价值的服务平台、用户海量数据落入平台投资商。因此主管部门预计会鼓励各种法律框架内的商业模式创新,激活各种投资主体。以智能网联汽车为代表的新兴产业是当前我国经济转型升级、建设创新型国家、网络强国的主要途径,目前只有我国有如此好的制度优越性、政策环境、巨大的市场容量、大量的研发团队与技术人员、完善的道路基础设施、测试环境,只要抓住机遇,迎难而上,就一定能够借助智能网联汽车发展机遇实现汽车工业和制造业的弯道超车。
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