車聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)駕駛關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

作者/ 王瑩 王金旺 《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：車聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)駕駛已經(jīng)是傳統(tǒng)汽車行業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)變的必然之路。本文就其標(biāo)準(zhǔn)制定和安全技術(shù)等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了討論和研究。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車將是中國(guó)汽車終端技術(shù)發(fā)展突破口

　　車聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)廣泛的概念，這一概念可以分為三個(gè)部分。第一部分是電商、服務(wù)和智能制造;第二部分是交通管理系統(tǒng)，以及狹義的汽車工業(yè)本身;第三部分則是協(xié)同式智能網(wǎng)聯(lián)汽車。這種情況下，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的重要作用不僅僅是改變交通方式，而應(yīng)該從解決交通的本質(zhì)問(wèn)題——安全、節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)，減輕駕駛負(fù)擔(dān)、娛樂(lè)、車輛共享和便利出行等方面入手。

國(guó)內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展技術(shù)路線圖的制定

　　在國(guó)內(nèi)，經(jīng)過(guò)行業(yè)共同努力，制定了智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的技術(shù)路線圖。技術(shù)路線圖中將智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展劃分為三個(gè)階段，第一階段(2016-2020年)是起步期，這一階段的目標(biāo)是在頂層設(shè)計(jì)方面能夠初步形成以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、跨產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的局面;第二階段是發(fā)展期(2021-2025年)，這一階段的目標(biāo)是能夠基本建成面向乘用車與商用車的自主智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈;第三階段是成熟期(到2030年)，這一階段的目標(biāo)是建成完善的智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈與智能交通體系，包括相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、市場(chǎng)應(yīng)用，以及社會(huì)效應(yīng)等都將制定清晰的規(guī)定。

　　通過(guò)結(jié)合中國(guó)的具體情況，制定出初步的發(fā)展路線圖需要我們?nèi)鐣?huì)，包括企業(yè)、官、產(chǎn)、學(xué)、研等從技術(shù)上突破。實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)路線發(fā)展的技術(shù)架構(gòu)圖區(qū)別于傳統(tǒng)汽車，該架構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施有相對(duì)要求，該基礎(chǔ)設(shè)施不僅僅是指交通基礎(chǔ)設(shè)施，還包括信息的基礎(chǔ)設(shè)施。這個(gè)情況下，有車輛本身的技術(shù)，也有信息交互的技術(shù)。這樣的技術(shù)下我們各個(gè)企業(yè)如果想在這上面突破，需要完成相關(guān)的技術(shù)突破。這樣一些技術(shù)突破應(yīng)該從實(shí)現(xiàn)未來(lái)交通系統(tǒng)的美好愿景，包括安全效率、節(jié)能減排、舒適、便捷和人性化的目的完成我們相關(guān)的技術(shù)。我們根據(jù)國(guó)際產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，制定出這一發(fā)展框架是智能網(wǎng)聯(lián)乘用車的里程碑。國(guó)際上主要從自動(dòng)化的程度推動(dòng)，我們把自動(dòng)化和網(wǎng)聯(lián)化結(jié)合起來(lái)，給網(wǎng)聯(lián)化一個(gè)定義，不僅是基本的信息交互，到將來(lái)協(xié)同式的信息交互，網(wǎng)聯(lián)和自動(dòng)耦合的情況下，看未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，在這個(gè)基礎(chǔ)上推動(dòng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品開發(fā)。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車方面新的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　未來(lái)通信技術(shù)發(fā)展，能夠促進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車真正意義上實(shí)現(xiàn)高度地自動(dòng)駕駛。例如，通過(guò)車和云端的信息交互和支撐，可以實(shí)現(xiàn)在廣域范圍的汽車安全。

　　未來(lái)中國(guó)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車方面發(fā)展是有機(jī)會(huì)的。中國(guó)發(fā)展的突破口就是智能網(wǎng)聯(lián)汽車終端方面，將來(lái)可能會(huì)基于北斗為基礎(chǔ)的多模式定位，多模式通信到網(wǎng)端一體化的通信。華為、大唐已經(jīng)在做國(guó)際上前沿的引領(lǐng)。針對(duì)我們國(guó)家的體制優(yōu)勢(shì)，將來(lái)，在基礎(chǔ)平臺(tái)方面，我們可以面向全社會(huì)做一些基礎(chǔ)貢獻(xiàn)，再和各個(gè)企業(yè)應(yīng)用平臺(tái)結(jié)合，更好地推進(jìn)我們智能網(wǎng)聯(lián)汽車真正意義上的大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

　　恩智浦DSRC技術(shù)助力中國(guó)車聯(lián)網(wǎng)/車-車通信落地

　　現(xiàn)在很多人喜歡談ADAS(高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng))，實(shí)際上，安全可靠的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是ADAS的有效拓展，例如基于車-車(V2V)的通訊可實(shí)現(xiàn)一些ADAS和雷達(dá)解決不了的問(wèn)題?；赩2V通信時(shí)，可以不需要網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，而是每輛車之間的直接通信，且有高度的可靠性。

　　基于V2V的DSRC(專屬短距離通信)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已準(zhǔn)備就緒。DSRC(IEEE 802.11p)已發(fā)布公開IP。Ad-hoc動(dòng)態(tài)拓?fù)浣M網(wǎng)車間通信首先聚焦行車安全。DSRC能夠360°無(wú)死角地實(shí)現(xiàn)V2V之間的通訊，覆蓋半徑可達(dá)2公里，時(shí)延在50ms以內(nèi)。

　　DSRC的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是可靠性和安全性。例如，手機(jī)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)沒(méi)信號(hào)現(xiàn)象，因此，車聯(lián)網(wǎng)不能完全依賴移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。另外，在安全性方面，也不能打一次電話，后面的車也知道了你的隱私，這些是以前無(wú)線通信所不熟悉的領(lǐng)域。

中國(guó)車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

　　中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所副主任湯立波博士指出，我國(guó)政府正在積極推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

　　不過(guò)，盡管車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)潛力巨大，但目前車聯(lián)網(wǎng)還處于初級(jí)階段：即2G/3G/4G的使用，汽車聯(lián)網(wǎng)打通了內(nèi)外信息流，解決了“通”的問(wèn)題。部分開放業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了跨品牌服務(wù)，積累“用戶規(guī)模”。具體地，我國(guó)的車聯(lián)網(wǎng)還處于Telematics階段。目前，車載終端模塊中，中國(guó)聯(lián)通以3G為主，中國(guó)移動(dòng)以2G為主，下一步將朝4G發(fā)展，未來(lái)則有望采用5G。

　　車際網(wǎng)包括Wi-Fi、LTE-V、DSRC，以及未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)等。V2X技術(shù)是網(wǎng)聯(lián)化、智能化趨勢(shì)的重要支撐。現(xiàn)在車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)存在競(jìng)爭(zhēng)，目前主要有兩大主流：DSRC和基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的車聯(lián)網(wǎng)無(wú)線;中國(guó)信通院正積極研究LTE-V2X技術(shù)，也是3GPP重要發(fā)展方向。

　　中國(guó)信通院與恩智浦(NXP)簽訂了智能網(wǎng)聯(lián)汽車/車聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略協(xié)議。

　　據(jù)悉，通過(guò)攻擊汽車上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，有可能使整個(gè)車癱瘓。當(dāng)達(dá)到自動(dòng)駕駛的L3和L4級(jí)時(shí)，這種安全隱患會(huì)更多，因此，需要在FOTA等方面加強(qiáng)安全性。

V2X兩大路線

　　車聯(lián)網(wǎng)是大勢(shì)所趨。目前，V2X在國(guó)際上有兩大路線：一個(gè)是DSRC技術(shù)為基礎(chǔ)的方案，另一個(gè)是蜂窩路線。我國(guó)由于對(duì)5G技術(shù)與產(chǎn)業(yè)態(tài)度非常積極，目前，看采用5G蜂窩技術(shù)路線的可能性大，例如，現(xiàn)在我國(guó)在幾個(gè)城市正在試點(diǎn)的部署，大多是5G和LTE-V的方案，但是在測(cè)試和實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中，NXP等也在進(jìn)行一些對(duì)于DSRC、5G和LTE-V不同技術(shù)路線的對(duì)比測(cè)試，給國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈、標(biāo)準(zhǔn)組織相應(yīng)的參考?？梢?jiàn)，NXP成熟的DSRC技術(shù)與安全經(jīng)驗(yàn)可為我國(guó)車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展有很好的促進(jìn)作用。

自動(dòng)駕駛的成長(zhǎng)之路

　　傳統(tǒng)汽車廠商更趨向于通過(guò)技術(shù)的不斷積累，場(chǎng)景的不斷豐富，逐步從輔助駕駛過(guò)渡到半自動(dòng)駕駛，進(jìn)而在將來(lái)最終實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛;某些高科技公司則希望通過(guò)各種外部傳感器實(shí)時(shí)采集海量數(shù)據(jù)處理器經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析后根據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)長(zhǎng)期積累的駕駛經(jīng)驗(yàn)選擇最優(yōu)的解決方案，直接跨越到無(wú)人駕駛的階段。

　　但是無(wú)論是哪種技術(shù)路線，都脫離不開感知及執(zhí)行處理兩個(gè)步驟，在未來(lái)的幾年中，負(fù)責(zé)感知的各類車載傳感器、通信器件及負(fù)責(zé)處理的車載處理器仍將是半導(dǎo)體廠商在汽車電子領(lǐng)域的重點(diǎn)投資及發(fā)展方向。

中國(guó)自動(dòng)駕駛面臨的挑戰(zhàn)

　　首先中國(guó)不同地域以及城鎮(zhèn)之間在道路基礎(chǔ)設(shè)施方面存在差異，包括路標(biāo)、車道線、紅綠燈等設(shè)置各有不同。中國(guó)特色的自動(dòng)駕駛需要海量的數(shù)據(jù)積累，前期完整的測(cè)試是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛必不可少的步驟。

　　其次中國(guó)非機(jī)動(dòng)車及行人的行為規(guī)律存在差異，自動(dòng)駕駛外部傳感器必須對(duì)非機(jī)動(dòng)車及行人做出及時(shí)準(zhǔn)確的判斷，從而有效避免事故的發(fā)生。這就對(duì)外部傳感器的精度及靈敏度提出了更高的要求。ADI可以提供業(yè)界領(lǐng)先的視覺(jué)ADAS處理器及完整的24GHz雷達(dá)芯片產(chǎn)品。ADI的2發(fā)4收24GHz雷達(dá)解決方案相較于通道數(shù)較少的方案可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的探測(cè)距離，更寬的速度探測(cè)范圍，以及更高的距離、速度及角度分辨率。

　　另外，隨著V2V、V2X的普及，自動(dòng)駕駛所需要處理的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，這對(duì)處理芯片的性能也提出了更高的要求。ADI可以提供獨(dú)具特色的Telematics收發(fā)芯片，非常適合V2V及V2X等相關(guān)應(yīng)用中。

　　相比于傳統(tǒng)的底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)等傳統(tǒng)汽車技術(shù)，自動(dòng)駕駛更多的技術(shù)集中在電子領(lǐng)域，而且核心技術(shù)并沒(méi)有被跨國(guó)車廠或Tier1所壟斷。并且得益于2025規(guī)劃，中國(guó)整車廠與Tier1目前對(duì)于自動(dòng)駕駛有極大的熱忱及投入，有機(jī)會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車。目前的顧慮在于法規(guī)政策的制定，以及中國(guó)特色的交通情況帶給自動(dòng)駕駛的挑戰(zhàn)。

安全問(wèn)題

　　目前對(duì)自動(dòng)駕駛主要的攻擊方式有幾種，一是攻擊自動(dòng)駕駛的外部傳感器，科恩實(shí)驗(yàn)室對(duì)于特斯拉的模擬攻擊實(shí)驗(yàn)是一個(gè)很好的例子。在這方面，使用多傳感器融合，綜合決策，而不是只依賴某個(gè)傳感器，是較好的解決辦法。另外，在傳感器中加入抗攻擊手段，比如對(duì)于雷達(dá)波形進(jìn)行編碼調(diào)制，都可以在一定程度上抵抗對(duì)于傳感器的攻擊。另外一種方式是攻擊汽車與外部的通信，通過(guò)智能天線進(jìn)而控制CAN總線及汽車控制權(quán)，這方面可以通過(guò)通信加密的一些技術(shù)進(jìn)行提升。

　　總之，與其他領(lǐng)域類似，攻擊與防守將會(huì)是一個(gè)長(zhǎng)久的話題，目前的做法是盡量提高攻擊成本，不斷提升自身防御能力。這就要求自動(dòng)駕駛系統(tǒng)必須要具備軟件實(shí)時(shí)升級(jí)的能力。

　　ADI DRIVE360自動(dòng)駕駛平臺(tái)

　　ADI在在自動(dòng)駕駛方面最近推出了DRIVE360自動(dòng)駕駛平臺(tái)，利用高精度MEMS傳感器、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等技術(shù)，在未來(lái)構(gòu)建非常完善無(wú)死角的360°安全駕駛方案。

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第5期第20頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。