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《徽商》洞察 | 智能网联汽车安全,下一个千亿“风口”?
万亿级智能网联车产业有望催生安全产业的巨大“风口”,有不少安全企业已“看中”这一“风口”,提前布局、入局。
敲打几下键盘,上千辆行驶中的汽车随即失控,这是电影《速度与激情》中的桥段,黑客攻击的目标正是汽车的自动驾驶系统与车联网智能终端。虽然类似的场景在现实中还未发生,但实际上,安全攻防演练几乎每天都在汽车安全实验室里上演。
今天,汽车本身以及整个汽车产业,都在加速融入互联网。理论上说,只要联网,就会存在漏洞,病毒可能入侵和控制车辆。手机APP远程启动、无人驾驶……这些令人“极度舒适”的功能都可能隐藏着危险,甚至通过破解行车记录仪,可以监视车内人的一举一动,通过攻击主机厂的数据后台,可以获取车主大量隐私信息。
“一个智能网联车有四个网络:车身网络、车联网络、车云网络、车数网络。车的安全问题将来不出事儿则已,一出事儿就是大事儿。”全国政协委员、360集团创始人周鸿祎在投资哪吒汽车后认为,汽车安全大有可为。
当下,安徽将汽车产业明确为“首位产业”,拥有奇瑞、蔚来、大众、比亚迪、江淮等7家整车企业和1200家配套企业,建立了新能源汽车全产业链,形成了一个巨大的场景应用市场。汽车产业智能化、网联化的大潮必将带来汽车信息安全产业的风口,安徽是否已做好准备?
安恒信息在国家网络安全宣传周上设置的观众互动体验区
网联车安全产业风口已来2019年的一天,一个小伙步履匆匆走在上海街头,此行只为将一张打磨了六年的光盘送到上汽公司总部,光盘内存储着合肥高维信息数据公司研发的安全软件。近日,《徽商》全媒体记者走进这家公司位于合肥市高新区的总部,创始人田辉首先给记者表演了个“魔术”:用手机拍张照片发布在社交软件上,明明拍的是窗外蓝天白云,但是在朋友圈里显示的却是一棵树。
“这就是利用了信息篡改技术。”聚焦信息隐藏技术产业化的高维数据在相关技术领域具有26年的技术积累,“比如智能驾驶给我们带来很多方便,可以帮助车主避免追尾,自动识别交通信号,但是如果通信时数据被篡改了,把红灯识别为绿灯,误判前车距离,带来的可能就不是方便,而是事故。”田辉表示,一旦联网的智能汽车信号被劫持,可能导致的方向盘、油门、刹车失灵等,从理论上说都不是难事。
“目前我们公司在网联车安全方面聚焦两块,一是数据的通信安全,汽车其实就是在路上跑的电脑终端,和后台随时交换数据,这个通信的过程需要防篡改的安全保护;二是主机厂的数据后台安全,这里面有经营数据、生产数据、车主数据等海量数据,如果被篡改,那后果是很可怕的。”据田辉介绍,上汽是高维数据的第一家汽车安全业务客户,之后又与北京戴姆勒奔驰达成了合作,目前和宝马也在洽谈中。
一家合肥本土从零培育的新型数据安全公司为何受到汽车大佬们的青睐?“我们的核心技术来自中国科大,独有的数据防篡改、防泄露、安全治理等几大技术在国际上都是领先的。”田辉表示。
从底层逻辑上说,智能网联车安全是网络安全产业的一个应用方向,属于技术门槛较高的行业,从IOT(物联网)角度看,网联车就是将汽车设备连接到互联网中,从业者不仅需要信息技术家底,最好还能有一定的物联网技术储备。万亿级智能网联车产业有望催生安全产业的巨大“风口”,有不少安全企业已“看中”这一“风口”,提前布局、入局。
谁将是“微笑曲线”上的赢家巨大的利益是驱动黑客铤而走险的原因,由于直接攻击单台车还没有成熟的变现手段,所以更多的攻击是针对汽车厂家。2022年蔚来汽车曾发表声明,称遭遇泄露数据勒索225万美元等额比特币,随后网上有人叫卖蔚来车主相关数据。2015年,因黑客可以成功入侵并对车辆进行控制,克莱斯勒单次召回140万辆汽车,该事件至今仍是因网络安全而单次最大量的召回事件。近年来,丰田汽车、本田汽车等也都曾承认客户数据被黑客攻击而泄露,甚至导致管理系统停止运行,进而暂时关闭工厂。
网络安全事件和安全风险漏洞也在持续增加。世界权威的第三方独立测试机构AV-TESTt称,恶意软件的数量从2011年的约6500万增加到2020年底的约11亿。我国工信部车联网动态监测情况也显示,2020年以来发现的针对整车企业、车联网信息服务提供商等相关企业的恶意攻击达到280余万次。
因看好合肥“新能源之都”的发展前景,2022年,杭州安恒信息技术股份有限公司落子合肥。资料显示,安恒信息是一家科创板上市企业,全球网络安全创新500强。在由国家发改委、科技部等多部委联合主办的2023世界智能驾驶挑战赛(WIDC)决赛上,安恒车联网天问实验室获得信息安全攻防赛金奖。
安恒信息安徽分公司总经理唐路告诉记者,车联网技术飞速发展,带来了新的风险挑战,安全问题是不得不重视的核心议题之一。2022年在合肥举办国家网络安全宣传周上,安恒信息的“车联网安全体验区”吸引了很多观众。现场,技术人员通过输入车辆VIN码即可破解获取车辆的完整控制权限,监听车内一举一动,开启车门、远程接管车辆控制系统。“如果汽车没有事先做好安全防护,漏洞被不法分子加以利用,一旦车辆操控数据被截获和篡改,将严重危害驾驶人员的隐私和生命安全。”唐路介绍,目前还有很多的车企不了解网联车安全,而一些具备长远眼光的车企已经开始重视起来了。“智能网联车市场安全仍然是一个蓝海,处于起步阶段,爬坡期一过会迅速进入上升期,谁布局得早,谁根基扎得深,可能微笑曲线上就会获得更大的收益。”
安徽为奇瑞定制“量子密码”中国工程院院士邬江兴曾表示,需要有机构解决智能网联汽车安全的关键技术难题,推进我国独有独创的“内生安全”技术落地应用,为制造业数字化转型、智能化演进提供高可靠、高可用、高可信的网络安全保障。那么在汽车安全产业里,还有没有路径新颖的安徽方案呢?在合肥工业大学,汽车安全与量子技术已碰撞出火花。
2023年7月,我国首个“车联网量子通信系统典型应用场景”在合肥工业大学发布,为量子通信在智能网联汽车的规模化应用提出了全新的方案。近日,《徽商》全媒体记者来到合工大智慧交通车路协同工程研究中心。这是一家致力于汽车领域前沿科学与技术,推动智能网联汽车产业技术创新的产学研机构,一直围绕智能网联汽车的智能底盘、信息安全、预期功能安全、大数据分析等领域开展科学研究与工程化应用。
正在中心工作的合工大汽车与交通学院车辆工程系教授程腾向记者介绍,从2015年起,他就参与了中心智能网联汽车信息安全的研究,如何利用量子通信技术的安全优势为汽车信息安全保驾护航,成为团队的重点研究方向之一。
“现在一辆智能网联汽车上会用到很多的芯片,我们把量子密码集成进去,然后对它这个体系做一些改造,包括协议层的改造。”团队目前正在为奇瑞汽车“量身定做”一套量子技术安全方案。
过去,网络间的通信安全协议主要由国外主导,这与各国产业发展和产业地位有关,不具备地位就不具备话语权。“相当于你家里面的防盗门防盗窗、安防系统都是别人制造的,你家里哪里放着摄像头,哪里留有安全‘后门’,别人想进来随时就能进来,还知道怎么避开监管。”随着汽车产业的高速发展,我国也具备了一定的产业地位,逐步掌握了一些话语权,在具有重要的意义的汽车安全领域,需要更多中国方案。
合工大是国内最早开设车辆工程专业的高校之一,发挥多学科交叉融合综合优势,引领汽车技术不断创新发展责无旁贷。据了解,中心目前使用的量子通信技术是与科大国盾共同合作研发的,并利用合工大数十年汽车行业的技术积累,在车辆生产环节就无缝嵌入,真正做到“内生安全”。“奇瑞汽车本身自主研发能力很强,国产化率也很高,一旦我们的技术成熟量产,就可以更快推到其他的汽车厂家。”程腾表示。
我们已进入一个“软件定义汽车”的时代,麦肯锡咨询公司数据显示,全球汽车软件市场到2031年将增长到800亿美元。2022年,全球汽车网络安全产业价值达到32亿美元,到2032年,这一数字有望增长到222亿美元。据业内人士测算,每造一辆汽车,信息安全成本大约可占到总费用的1%~5%,按目前国内市场规模,汽车信息安全至少是一个千亿级产业。
2022年,工信部在《车联网网络安全和数据安全标准体系建设指南》中明确了网络和数据安全体系架构,明确从国家层面推动汽车网络安全、数据安全的标准化。多位业内人士表示,2024年,备受瞩目的汽车信息安全国家强制标准有望正式出炉,2024年可能成为我国汽车安全产业起飞“元年”。
《徽商》全媒体
原文刊载于《徽商》杂志第194期
文丨宣岚
图丨受访者提供
责任作者 | 梁爽
制作 | 吕品田
一审 | 戚飞
二审 | 梁爽
三审 | 鲍小春
“智能网联汽车”究竟是何物?
在经过长达100多年的发展之后,汽车已经演变成一个高科技的集大成者,其发展趋势正朝着电动化、智能化、网联化以及共享化的“智能网联汽车”迈进。身为汽车行业的一份子,你是否了解“智能网联汽车”究竟是何物呢?
【1】智能网联汽车的定义
智能网联汽车(Intelligent Connected Vehicle, ICV)是车联网与智能汽车驾驶技术相结合的产物。
车联网(Connected Vehicles)源于物联网(Internet of Things)的概念,它以车内网、车际网和车云网为基石,遵循特定的体系架构、通信协议和数据交互标准。在车内、车与车、车与路、车与人以及车与服务平台之间,实现信息的交流与物理系统的交互。车联网的核心功能涵盖了智能动态信息服务、车辆智能化控制以及智能化交通管理等多个方面。
工信部、国家标准委于2017年12月共同制定的《国家车联网产业标准体系建设指南(智能网联汽车)》明确了智能网联汽车的定义,即:智能网联汽车是指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X(人、车、路、云端等)智能信息交换、共享,具有复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能,可实现安全、高效、舒适、节能行驶,并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。
下图展示了智能汽车与智能网联汽车的定义对比。从图中可以看出,智能网联汽车在具备一定自动驾驶功能的基础上,进一步融合现代通信技术,成为具备实时与外部通信能力的网联汽车。智能网联汽车不仅继承了智能汽车的智能化特性,还通过通信技术将其扩展至车与车、车与路、车与人之间的互联互通。
下图展示了车联网与智能网联汽车之间的关系。从图中可以看出,智能网联汽车是车联网、智能汽车、智能交通系统以及高级驾驶辅助系统(ADAS)的交汇点。此外,车联网在为驾乘人员提供丰富的车载信息服务的同时,还服务于汽车智能制造、电子商务、后市场以及保险等多个环节。
【2】未来智能网联汽车发展趋势可能包括以下几个方面:
自动驾驶技术的普及:随着传感器技术、人工智能和大数据分析的不断发展,自动驾驶技术将逐渐普及,实现更高级别的车辆自主驾驶。这将大大提高驾乘的舒适性和安全性,减少交通事故,提高道路利用率,使交通更加高效。
智能互联系统的应用:未来汽车将与其他智能设备实现更加高效的互联互通。通过车联网、5G等技术,汽车将能够实现车际通信、远程控制等功能,使人们的生活更加便捷。
用户体验的升级:智能化技术将使汽车变得更加智能、灵活、人性化。通过与人工智能的互动,汽车将给用户提供更加个性化的服务,比如语音控制、智能导航、面部识别等。
节能环保的需求推动:智能化技术将帮助汽车更好地实现节能环保。例如,采用智能驾驶技术可以优化行驶路线、节约能源,智能电动车技术可以实现更加高效的电能利用等。
互联网企业和传统车企的合作加深:在智能汽车时代,互联网巨头可以利用自身在软件、算法、生态和资金方面的优势,助力中国智能汽车的发展。而传统车企则可以借助互联网企业的技术优势,推动汽车的智能化升级。这种跨界合作将成为未来智能汽车发展的潮流。
服务盈利模式的转变:未来车企的盈利模式将更多地依靠服务,而不仅仅是销售车辆本身。消费者在用车过程中会产生很多服务需求,如选装、保险、充电、停车、维修和保养等。这些服务环节都可能成为新的增收项目,而车辆本身的价格可能会降低。
城镇交通规划建设的调整:随着智能汽车的不断增多,城镇交通规划建设也需要进行相应的调整。这可能包括对道路交通规划的重新定义,以及对整个交通物流运输行业的直接影响。
这些趋势只是可能的方面,具体的发展情况还需要根据技术进步、市场需求和政策环境等多方面因素进行调整和变化。但总体而言,智能化将成为未来汽车发展的重要方向,为人们带来更加便捷、安全和环保的出行体验。
智能网联汽车总体介绍
智能网联汽车总体介绍
智能制造领军人才共同体 张彦国
(2023.11.21)
一、定义中国汽车工业协会对智能网联汽车定义为,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X(人、车、路、后台等)智能信息交换共享,具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能,可实现安全、舒适、节能、高效行驶,并最终可替代人来操作的新一代汽车。这就是我们联合国内专家得出的定义,这里我们称之为ICV。
对于智能网联汽车的分级,欧洲、美国也各有各的分法,中国汽车工业协会提出五级,一级叫驾驶资源辅助阶段DA,第二级是部分自动化阶段PA,第三级是有条件自动化阶段CA,第四阶段是高度自动化阶段HA,最后阶段就是完全的自动化叫FA,这个和英文缩写也是对应的。
研究表明,先进驾驶辅助(ADAS)、车-车/车-路协同(V2X)、高度自动驾驶等车辆智能化、网联化技术,可减少汽车交通安全事故50%~80%,提升交通通行效率10%-30%,同时极大的提高驾驶舒适性。
“车联网”与“网联车”等概念辨析随着汽车智能化、网联化发展大潮的到来,“车联网”、“智能网联汽车”等概念被反复提及。“车联网”与“智能网联汽车”的准确定义是什么?他们与“智能汽车”、“智能交通”的相关关系又是如何?在本文的开篇,有必要对上述概念进行一些梳理。车联网(Internet of Vehicles)概念引申自物联网(Internet of Things),实际上是一个国人自创的名词,与其意义对应的英文词汇包括Connected Vehicles、Vehicle Networking等。国内曾经将“车联网”与“远程信息服务”(Telematics)等同,将车辆看作一个简单的信息收发节点,只看到了车联网在提供信息服务领域的作用,这是对车联网的片面理解。
实际上,现代汽车电子电器系统本身就构成了一个复杂的车内网络系统,同时在车与车、车与路侧设施、甚至车与行人及非机动车之间也可以通过专用短距离通信构成移动自组织车际网络。因此,车联网的完整定义应该是:是以车内网、车际网和车云网为基础,按照约定的体系架构及其通信协议和数据交互标准,在车-X(X:车、路、行人及移动互联网等)之间,进行通信和信息交换的信息物理系统。车联网能够实现的主要功能包括智能动态信息服务、车辆智能化控制和智能化交通管理等。智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器和执行器等装置,并融合现代通信与网络技术,使车辆具备复杂环境感知、智能化决策与控制功能,能综合实现安全、节能、环保及舒适行驶的新一代智能汽车。智能网联汽车是车联网与智能汽车的交集。此外,车联网还能够为驾乘人员提供丰富的车载信息服务,并服务于汽车智能制造、电商、后市场和保险等各个环节。
图1显示了车联网与智能汽车、智能交通的相互关系。
图1 车联网与智能汽车、智能交通的相互关系
智能网联汽车的体系架构与发展阶段
智能网联汽车本身具备自主的环境感知能力。此外,它也是智能交通系统(ITS)的核心组成部分,是车联网体系的一个结点,通过车载信息终端实现与人、车、路、互联网等之间的无线通讯和信息交换。
(一) 智能网联汽车的体系架构
智能网联汽车集中运用了计算机、现代传感、信息融合、模式识别、通信网络及自动控制等技术,是一个集环境感知、规划决策和多等级驾驶辅助等于一体的高新技术综合体,拥有相互依存的技术链和产业链体系。
1、智能网联汽车的技术链
智能网联汽车的技术体系由传感、决策、控制、通信定位及数据平台等关键技术组成,主要包括:
(1)先进传感技术,包括利用机器视觉的图像识别技术,利用雷达(激光、毫米波、超声波)的周边障碍物检测技术,利用柔性电子/光子器件检测和监控驾驶员生理状况技术等。
(2)通信定位和地图技术(DSRC、3G/4G/5G、GPS/北斗),包括数台智能网联汽车之间信息共享与协同控制所必须的通信保障技术、移动自组织网络技术,以及高精度定位技术,高精地图及局部场景构建技术。
(3)智能决策技术,包括危险事态建模技术、危险预警与控制优先级划分、多目标协同技术、车辆轨迹规划、驾驶员多样性影响分析、人机交互系统等。
(4)车辆控制技术,包括基于驱动、制动系统的纵向运动控制,基于转向系统的横向运动控制,基于悬架系统的垂向运动控制,基于驱动/制动/转向/悬架的底盘一体化控制,以及利用通信及车载传感器的车队列协同和车路协同控制等。
(5)数据平台技术,包括非关系型数据库架构、数据高效存储和检索、大数据的关联分析和深度挖掘、云操作系统、信息安全保障机制等。
2、智能网联汽车的产业链
智能网联汽车产业链主要包括:
(1)先进传感器厂商,开发和供应先进的传感器系统,包括机器视觉系统、雷达系统(激光、毫米波、超声波)等。
(2)汽车电子供应商:能够提供智能驾驶技术研发和集成供应的企业,如自动紧急制动(AEB)、自适应巡航(ACC)等。
(3)整车企业,提出产品需求,提供智能汽车平台,开放车辆信息接口,进行集成测试。
(4)车联网相关供应商,包括通信设备制造厂商、通信服务商、平台运营商以及内容提供商等。
(二) 智能网联汽车的三个发展阶段
智能网联汽车的发展的第一阶段是基于自车感知与控制的驾驶辅助系统(ADAS),这是智能网联汽车发展的基础阶段;第二阶段是应用信息通信(ICT)技术实现车-X之间的信息共享与控制协同,即网联化技术的应用;第三阶段是自动驾驶和无人驾驶的实现,这是智能汽车发展的最终目标。
目前在全球范围内,基于ADAS技术的产品已经开始大规模产业化,网联化技术的应用已经进入大规模测试和产业化前期准备阶段,而自动驾驶正处于样车开发与小规模测试阶段。
ADAS技术的发展与应用现状
ADAS技术是汽车智能化的基础性技术,也是目前已经得到大规模产业化发展的技术,主要可分为预警技术与控制技术两类。其中常见的预警类技术包括前向碰撞预警(FCW)、车道偏离预警(LDW)、盲区预警(BSD)、驾驶员疲劳预警(DWS)、全景环视(TopView)和胎压监测(TPMS)等。常见的控制类技术包括车道保持系统(LKS)、自动泊车辅助(APA)、自动紧急刹车(AEB)、自适应巡航(ACC)等。
美日欧等发达国家和地区已经开始将ADAS系统引入了其相应的新车评价体系。美国新车评价规程(U.S. NCAP)从2011年起引入LDW与FCW作为测试加分项,美国公路安全保险协会(IIHS)从2013年起将FCW系统作为评价指标之一,而欧洲新车评价规程(E-NCAP)也从2014年起引入了LDW/LKA与AEB系统的评价。2014年起,汽车驾驶辅助技术已经成为获取E-NCAP四星和五星的必要条件。同时,我国的C-NCAP也正在考虑将驾驶辅助系统纳入其评价体系之中。
在引入新车评价体系之外,各国也纷纷开始制定轻质法规推动ADAS系统安装。2015年11月开始,欧洲新生产的重型商用车将强制安装车道偏离警告系统(LDW)及车辆自动紧急制动系统(AEB)。2016年5月起,美国各车企将被强制要求对其生产的10%的车辆安装后视摄像头,这一比例在随后两年中将快速提升至40%与100%。此外,美日欧各国均有强制安装胎压监测(TPMS)系统的法规,我国也正在制定中。
从产业发展角度,目前ADAS核心技术与产品仍掌握在国外公司手中,尤其是在基础的车载传感器与执行器领域,博世、德尔福、TRW、法雷奥等企业垄断了大部分国内市场,一些台资企业也有一定市场份额。近年来,国内也涌现了一批ADAS领域的自主企业,在某些方面与国外品牌形成了一定竞争,但总体仍有较大差距。
ICT技术助推汽车智能化发展
信息通信技术(ICT)与智能汽车的结合是近年来智能汽车得到快速发展的重要原因。通过现代通信与网络技术,汽车、道路、行人等交通参与者都已经不再是“孤岛”,而是成为了智能交通系统中的信息节点。
在美国、欧洲、日本等汽车发达国家和地区,基于车联网V2I/V2V技术的协同式辅助驾驶技术正在进行实用性技术开发和大规模试验场测试(见图2)。其中最为典型的就是美国在密歇根安娜堡开展的示范测试,在美国交通部与密歇根大学等机构的支持下,Safety Pilot项目于2013年完成了3 000辆车的示范测试,2014年成立交通变革中心(MTC),开始进行9 000辆以上规模的示范测试。美国MTC建设的网联自动驾驶测试模拟城市(M-city)(见图3)。通过此示范测试,得到了车联网技术能够减少80%交通事故的结论,直接推动了美国政府宣布将强制安装车-车通信系统以提高行驶安全,预计相关强制标准将于2020年开始实施。同时,此示范项目的开展,确定了美国在车联网技术发展与标准制定领域的世界领导地位,对其智能汽车及相关产业发展起到了巨大推动作用。
图2美欧等国的车联网示范测试项目
图3 美国MTC建设的网联自动驾驶测试模拟城市(M-city)
除美国外,欧洲以及日本等国都开展了大量对车联网技术的研究与应用示范。欧盟eCoMove项目展示了车联网技术对于降低排放和提高通行效率的作用,综合节油效果可达到20%,simTD项目2014年起开展“荷兰-德国-奥地利”之间的跨国高速公路测试,验证基于车联网的智能安全系统。日本Smartway系统2007年开始使用,可提供导航、ETC、信息服务、驾驶辅助等多种功能,基于车路协同的驾驶安全支援系统(DSSS)2011年开始使用,可以提供盲区碰撞预警、信号灯预警、停止线预警等多种功能。
我国清华大学、同济大学和长安汽车等高校与企业合作,在国家“863项目”的支持下开展了车路协同技术应用研究,并进行了小规模示范测试,各汽车企业也在开展初步研究。2015年开始,在工信部支持下,上海汽车城、中国汽车工程学会、清华大学、同济大学和上海汽车等单位开始在上海建设智能网联汽车示范区,旨在推动智能化与网联化技术的成熟与应用。
相对而言,在该领域我国缺少类似美日欧的大型国家项目支撑,各企业间未能形成合力,发展相对较慢。美日欧等国在车联网技术发展的时间表、标准等方面已趋于统一,实质的战略同盟已经形成,我国已经有丧失未来话语权的趋势。
自动驾驶技术路线之争
“自动驾驶”(Automated Driving)是智能汽车发展的最终阶段。从信息获取渠道分,自动驾驶的实现方式包括“自主式”(Autonomous)和“网联式”(Connected)两种。根据应用对象不同,又可以划分为“军用型”方案和“民用型”方案两类。
谷歌的自动驾驶汽车始终是吸引眼球的焦点,主要得益于其高调的宣传以及谷歌公司本身的高科技形象。实际上,谷歌的自动驾驶汽车代表了军用自主式自动驾驶的技术路线,其技术源自美国国防部先进研究项目局(DARPA)。通过顶置激光雷达等复杂传感系统对周围环境做全面感知,形成高精度数字地图,再根据高精度地图进行轨迹规划与车辆自主决策及控制。其传感系统高昂的成本限制了商业化应用,同时传感器可靠性与车辆高速性能也有待验证。类似的,我国军事交通学院等单位研制的自动驾驶车辆也属于军用型方案。其优势是不依赖结构化道路,对环境进行全面感知,可在全地形条件下“找路”。
对于普通民用车辆而言,其行驶环境是相对稳定的结构化道路,道路具有车道线、路沿、路标等明显特征,利用这些特征可以降低对于环境感知系统的要求。这也是诸如奥迪、奔驰、沃尔沃等汽车企业在开发自动驾驶车辆中的基本出发点。采用较低成本传感器,充分借助V2V/V2I协同技术,进行有效的信息融合,实现可大规模商业化的自动驾驶,这是不同于谷歌的自动驾驶技术路线。同时,由于汽车企业本身对于车辆结构、控制系统等的掌控,其自动驾驶汽车的传感器集成度、可靠性、高速性能等往往优于IT企业开发的自动驾驶汽车。
2015年7月,DARPA在最新发布的无人驾驶技术标准中,已经提出了要将原谷歌安装的顶置激光雷达进行小型化,通过多个低成本的分布式激光雷达代替原技术方案,实现对车辆周边环境的感知。在福特等公司最新展示的自动驾驶车辆中,就已采用了多个小型低成本的激光雷达的技术方案。
一般来说,以2010年国际Telematics产业联盟(ITIF)正式成立为标志,定为网联汽车信息化时代的发轫之年,也就是说,网联汽车的初级阶段是以Telematics技术为代表。
所谓Telematics是远程通信技术(Telecommunications)与信息科学技术(Informatics)的合成词,意指通过内置在汽车、航空器、船舶、火车等运输工具上的计算机网络技术,借助无线通信技术、GPS卫星导航技术,实现文字、图像、语音信息交换的综合信息服务系统。
那么,为了避免造成驾驶者分神,信息输入方式主要采用语音输入或触摸屏(触控面板);信息输出方式则为中尺寸面板(LCD或OLED)、语音输出或投射在汽车前挡风玻璃的抬头显示(Head-Up Display,HUD;语音命令和免提控制,如“导航到最近的加油站”,更复杂的选项可能像是苹果Siri的风格
Telematics特点在于大部分的应用系统位于网络上(如通讯网络、卫星与广播等)而非汽车内。驾驶者可运用无线传输的方式,连结网络传输与接收信息与服务,以及下载应用系统或更新软件等,所耗的成本较低,主要功能仍以行车安全与车辆保全为主。
就目前而言,网联汽车可通过互联网、3G/4G等网络进行接入,可提供交通信息共享,如道路拥堵情况、车流量等,还有碰撞安全等一系列的安全呼叫与警报,可通过相应的应用程序告知出发时间、或提醒到达时间,如BMW的互联驾驶。
(1)卫星定位导航与车况自检测
通过GPS卫星定位技术确定失窃车辆的位置和行车路线,以便搜寻与追踪,追缴车辆并缉拿盗车贼。另外,还可以车辆性能与车况的自动监测、传输,进行多地、远程“专家会诊”,指导车辆维修等。
(2)交通信息预报与娱乐系统
通过GPS全球卫星定位系统,结合行车路线,作电子地图与语音导航相结合的路况报导,如交通拥堵,复杂路况以及交通安全和碰撞警告;路线指引,并能提前预报前方路口的车速限制及交通违法摄像头的安装情况,以确保安全行车。
后座系统主要以多媒体娱乐为主,包括互动式游戏、高保真音响视听系统、随选视频资讯、数字广播与数字电视等。如智能手机或互联网功能的平板电脑互联网广播。有迹象表明,根据你的心情播放音乐的应用程序。智能手机/的iOS/Android和专有应用程序或应用程序。
(3)道路救援与车辆应急预警系统
行车过程中,如果发生车祸或车辆出现故障,驾驶员可通过Telematics系统的紧急呼叫按键,自动联系紧急服务机构(119、120等急救机构)或汽车服务站,以获得道路救援。
当行驶中的车辆遇到紧急情况是,可以借助Telematics系统向外界(其他车辆或道路交通管理部门)发出应急申请,亦可接收来自道路交通管理部门发布的紧急情况警告及应急响应预案,确保行车安全和道路畅通。
小结:
从上面的功能来看,现阶段网联汽车的核心Telematics技术是基于GPS全球定位系统技术、GIS地理信息系统(Geographic Information System)技术、ITS智能交通系统(Intelligent Transport System)技术和无线通信技术。具体着力于车辆的动力系统、安全系统以及信息娱乐系统等三方面。
2、感知设备第一,车内的感知。车内要安装几百个传感器感知汽车各种部件各种状态和数据信息。
第二,车外的感知。未来的汽车会安装几十个智能化设备,包括摄象头和雷达设备,以便感知周边的路况和其他车辆的情况,这样汽车更加安全,不至于发生碰撞。整个汽车电子发展的终极目标是汽车安全,汽车安全是重中之重。汽车安全市场也是最大的市场。
第三,人车互联。现在正在发展车联网,对人车互联已经进行了很多的尝试,众多的主机厂都在进行车联网的评测,车联网相关的运营平台、技术和软件都在不断推出和升级当中。
第四,车身物联V2V。国内已经有行业组织推动这方面技术的发展,当然,国外发展会比较发达,美国就有一个小镇已经开展了各种各样的车身物联和车物联技术。
第五,人路互联。我们需要了解周边的路况,了解道路的紧急状态,发生了车祸应怎么绕行,这都会通过人路互联的系统告知车主。整个汽车电子产业会发展越来越大,加入的企业会越来越多。
三、现状和发展趋势1、智能网联汽车是世界汽车产业发展的必然趋势随着汽车电子、网络、信息技术的快速发展,智能网联汽车已成为汽车技术发展的大势,智能网联汽车技术将引领未来汽车新一轮发展。近年来,众多互联网巨头和高科技企业也开始瞄准汽车市场,如谷歌公司的无人驾驶汽车、苹果公司的iOS7汽车版、沃尔沃汽车公司的“公路列车”等技术和产品。
新兴的高速网络通信(CAN、GPRS/3G/4G、DSRC等)、先进的环境感知(图像、雷达、GPS、北斗等)、大数据计算、智能控制等技术成为汽车行业普遍关注的重点。
据美国汽车咨询公司IHS预计,到2035年全球智能驾驶汽车销量将超过1000万辆;麦肯锡在2013年发布的“展望2025,决定未来经济的12大颠覆技术”中预测,智能汽车在2025年将创造1.9万亿美元的产值,排在下一代基因组学、3D打印等之前,处于第六位。
2、国外智能网联汽车进展及趋势欧、美、日等发达国家经过近10年的国家项目支持,已基本完成了V2X通信及控制的大规模道路测试评价,并从国家标准法规方面提出了ADAS系统强制装配时间表,现已进入产业化及市场部署阶段。
根据欧盟、美国、日本等有关标准法规规定,AEB(自动紧急刹车)、LDW(车道偏离预警)、APA(泊车辅助)等驾驶辅助系统将于2013年-2017年分阶段在所有商用车上强制装配。
因此,福特、通用、丰田、马自达、宝马、奥迪等汽车公司从2010年开始已标准装配ADAS系统,2011年、2012年全球汽车ADAS系统市场增速达到了57%、63%。可以预计2015年~2016年期间世界各国汽车厂家将会将ADAS系统作为标准装配快速地大规模投入市场。
3、国内智能网联汽车进展及趋势相比国外,我国一汽、上汽、长安、奇瑞等国内整车厂家虽然也在进行汽车ADAS技术研发及产业化应用,如将FCW(前撞报警)、LDW、倒车及全景系统等作为选配装备在车上。
但整体来讲我国智能汽车自主研发与国外发达国家相比实际上处于很滞后的状态,ADAS、V2X等多处于技术研究及样机研发阶段,未进行过大规模的测试评价以及系统的标准法规认证,离产业化阶段还有相当大的差距。因此,随着国内智能网联汽车市场的迅速打开,我国将面临着被国外先进技术及产品全面占领市场的巨大危机及风险。
另一方面,我国在全球互联网、信息技术领域占有一席之地,未来的汽车技术、交通技术将更加注重人、车、路以及社会环境的连接以及一体化管理与控制,抓住如今智能网联汽车在全球快速发展的浪潮,有助于我国汽车工业实现新的转型升级,甚至弯道超车。
因此,应加快制定智能网联汽车国家战略,从顶层设计、政策环境、行业资源统筹等角度,快速形成智能网联汽车研究、开发、应用的产业环境,抢占汽车行业未来新兴市场。
4、美日欧智能网联汽车发展总体情况对比★从发展模式来看
欧、美、日智能网联汽车技术的发展主要由政府推动,尤其是与交通环境、网联化相关的领域,政府从更大的交通环境构建的角度,为智能网联汽车的发展和快速应用建立了良好的环境。如今,随着网联化、智能化更多的与车辆技术融合,国外真正形成了政府主导,汽车、通信、电子等多领域企业、高校、研究机构深度协作的局面。
★从技术演变来看
欧、美、日自上个世纪60年代开始,立足于智能交通大领域,分别从交通信息化、车辆智能化的角度进行了大量的研究,并已形成大量产业化成果;进入21世纪,尤其是2010年以后,随着通信技术、电子控制技术、人工智能技术的快速发展,车辆网联化、智能化逐渐从上个世纪的独立研究,逐渐走向融合型研究与应用,汽车更多的将通过连接,与环境融协同,从欧、美、日各国制定的战略情况来看,这将是未来20年交通领域最重要的技术变革。
★从行业技术水平来看
目前欧、美、日在智能网联汽车技术领域形成了三足鼎立的局面。美国重点在网联化,其通过政府强大的研发体系,已快速形成了基于V2X的网联化汽车产业化能力;欧洲具有世界领先的汽车电子零部件供应商和整车企业,其在自主式自动驾驶技术相对领先;日本在交通设施基础较好,自动驾驶方面技术水平也在稳步推进。
★从政策支持看
各国均出台国家战略规划,明确目标、时间表、技术路线,并形成一定共识
★从自动驾驶产品及技术来看
★从产业链竞争力来看
美国目前在智能网联汽车产业上、中、下游实力均衡,世界领先,德国在上、中游有较强的竞争力,日本依托几大整车厂占据一定优势。
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