車聯(lián)網(wǎng)與自動駕駛關(guān)鍵技術(shù)問題

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。本文就其標準制定和安全技術(shù)等關(guān)鍵問題進行了討論和研究。

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

　　車聯(lián)網(wǎng)是一個廣泛的概念，這一概念可以分為三個部分。第一部分是電商、服務和智能制造;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，而應該從解決交通的本質(zhì)問題——安全、節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)帶動，減輕駕駛負擔、娛樂、車輛共享和便利出行等方面入手。

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

　　在國內(nèi)，經(jīng)過行業(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)展劃分為三個階段，第一階段(2016-2020年)是起步期，這一階段的目標是在頂層設(shè)計方面能夠初步形成以企業(yè)為主體、市場為導向、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)的標準、市場應用，以及社會效應等都將制定清晰的規(guī)定。

　　通過結(jié)合中國的具體情況，制定出初步的發(fā)展路線圖需要我們?nèi)鐣ㄆ髽I(yè)、官、產(chǎn)、學、研等從技術(shù)上突破。實現(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)對基礎(chǔ)設(shè)施有相對要求，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)突破應該從實現(xiàn)未來交通系統(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)國際產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，根據(jù)中國產(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。國際上主要從自動化的程度推動，我們把自動化和網(wǎng)聯(lián)化結(jié)合起來，給網(wǎng)聯(lián)化一個定義，不僅是基本的信息交互，到將來協(xié)同式的信息交互，網(wǎng)聯(lián)和自動耦合的情況下，看未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，在這個基礎(chǔ)上推動產(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

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

　　未來中國在智能網(wǎng)聯(lián)汽車方面發(fā)展是有機會的。中國發(fā)展的突破口就是智能網(wǎng)聯(lián)汽車終端方面，將來可能會基于北斗為基礎(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)在做國際上前沿的引領(lǐng)。針對我們國家的體制優(yōu)勢，將來，在基礎(chǔ)平臺方面，我們可以面向全社會做一些基礎(chǔ)貢獻，再和各個企業(yè)應用平臺結(jié)合，更好地推進我們智能網(wǎng)聯(lián)汽車真正意義上的大數(shù)據(jù)應用。

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

　　現(xiàn)在很多人喜歡談ADAS(高級駕駛員輔助系統(tǒng))，實際上，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)的通訊可實現(xiàn)一些ADAS和雷達解決不了的問題。基于V2V通信時，可以不需要網(wǎng)絡(luò)運營商覆蓋的網(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)已準備就緒。DSRC(IEEE 802.11p)已發(fā)布公開IP。Ad-hoc動態(tài)拓撲組網(wǎng)車間通信首先聚焦行車安全。DSRC能夠360°無死角地實現(xiàn)V2V之間的通訊，覆蓋半徑可達2公里，時延在50ms以內(nèi)。

　　DSRC的獨特優(yōu)勢是可靠性和安全性。例如，手機有時會出現(xiàn)沒信號現(xiàn)象，因此，車聯(lián)網(wǎng)不能完全依賴移動網(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，這些是以前無線通信所不熟悉的領(lǐng)域。

中國車聯(lián)網(wǎng)標準

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

　　不過，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”的問題。部分開放業(yè)務實現(xiàn)了跨品牌服務，積累“用戶規(guī)?！?。具體地，我國的車聯(lián)網(wǎng)還處于Telematics階段。目前，車載終端模塊中，中國聯(lián)通以3G為主，中國移動以2G為主，下一步將朝4G發(fā)展，未來則有望采用5G。

　　車際網(wǎng)包括Wi-Fi、LTE-V、DSRC，以及未來的5G網(wǎng)絡(luò)等。V2X技術(shù)是網(wǎng)聯(lián)化、智能化趨勢的重要支撐?，F(xiàn)在車聯(lián)網(wǎng)標準存在競爭，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)無線;中國信通院正積極研究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，通過攻擊汽車上的一個節(jié)點，有可能使整個車癱瘓。當達到自動駕駛的L3和L4級時，這種安全隱患會更多，因此，需要在FOTA等方面加強安全性。

V2X兩大路線

　　車聯(lián)網(wǎng)是大勢所趨。目前，V2X在國際上有兩大路線：一個是DSRC技術(shù)為基礎(chǔ)的方案，另一個是蜂窩路線。我國由于對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)在我國在幾個城市正在試點的部署，大多是5G和LTE-V的方案，但是在測試和實驗過程當中，NXP等也在進行一些對于DSRC、5G和LTE-V不同技術(shù)路線的對比測試，給國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈、標準組織相應的參考?？梢?，NXP成熟的DSRC技術(shù)與安全經(jīng)驗可為我國車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展有很好的促進作用。

自動駕駛的成長之路

　　傳統(tǒng)汽車廠商更趨向于通過技術(shù)的不斷積累，場景的不斷豐富，逐步從輔助駕駛過渡到半自動駕駛，進而在將來最終實現(xiàn)無人駕駛;某些高科技公司則希望通過各種外部傳感器實時采集海量數(shù)據(jù)處理器經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后根據(jù)機器學習長期積累的駕駛經(jīng)驗選擇最優(yōu)的解決方案，直接跨越到無人駕駛的階段。

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

中國自動駕駛面臨的挑戰(zhàn)

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

　　其次中國非機動車及行人的行為規(guī)律存在差異，自動駕駛外部傳感器必須對非機動車及行人做出及時準確的判斷，從而有效避免事故的發(fā)生。這就對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ADAS處理器及完整的24GHz雷達芯片產(chǎn)品。ADI的2發(fā)4收24GHz雷達解決方案相較于通道數(shù)較少的方案可以實現(xiàn)更遠的探測距離，更寬的速度探測范圍，以及更高的距離、速度及角度分辨率。

　　另外，隨著V2V、V2X的普及，自動駕駛所需要處理的實時數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)級數(shù)增長，這對處理芯片的性能也提出了更高的要求。ADI可以提供獨具特色的Telematics收發(fā)芯片，非常適合V2V及V2X等相關(guān)應用中。

　　相比于傳統(tǒng)的底盤、發(fā)動機等傳統(tǒng)汽車技術(shù)，自動駕駛更多的技術(shù)集中在電子領(lǐng)域，而且核心技術(shù)并沒有被跨國車廠或Tier1所壟斷。并且得益于2025規(guī)劃，中國整車廠與Tier1目前對于自動駕駛有極大的熱忱及投入，有機會在這個領(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，以及中國特色的交通情況帶給自動駕駛的挑戰(zhàn)。

安全問題

　　目前對自動駕駛主要的攻擊方式有幾種，一是攻擊自動駕駛的外部傳感器，科恩實驗室對于特斯拉的模擬攻擊實驗是一個很好的例子。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，比如對于雷達波形進行編碼調(diào)制，都可以在一定程度上抵抗對于傳感器的攻擊。另外一種方式是攻擊汽車與外部的通信，通過智能天線進而控制CAN總線及汽車控制權(quán)，這方面可以通過通信加密的一些技術(shù)進行提升。

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

　　ADI DRIVE360自動駕駛平臺

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

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