車(chē)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(chē)聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)駕駛已經(jīng)是傳統汽車(chē)行業(yè)技術(shù)轉變的必然之路。本文就其標準制定和安全技術(shù)等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了討論和研究。

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

　　車(chē)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，以及狹義的汽車(chē)工業(yè)本身;第三部分則是協(xié)同式智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)。這種情況下，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)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(wèn)題——安全、節能減排、產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)，減輕駕駛負擔、娛樂(lè )、車(chē)輛共享和便利出行等方面入手。

國內智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展技術(shù)路線(xiàn)圖的制定

　　在國內，經(jīng)過(guò)行業(yè)共同努力，制定了智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展的技術(shù)路線(xiàn)圖。技術(shù)路線(xiàn)圖中將智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展劃分為三個(gè)階段，第一階段(2016-2020年)是起步期，這一階段的目標是在頂層設計方面能夠初步形成以企業(yè)為主體、市場(chǎng)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(chē)與商用車(chē)的自主智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)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(chē)產(chǎn)業(yè)鏈與智能交通體系，包括相關(guān)的標準、市場(chǎng)應用，以及社會(huì )效應等都將制定清晰的規定。

　　通過(guò)結合中國的具體情況，制定出初步的發(fā)展路線(xiàn)圖需要我們全社會(huì )，包括企業(yè)、官、產(chǎn)、學(xué)、研等從技術(shù)上突破。實(shí)現這一技術(shù)路線(xiàn)發(fā)展的技術(shù)架構圖區別于傳統汽車(chē)，該架構對基礎設施有相對要求，該基礎設施不僅僅是指交通基礎設施，還包括信息的基礎設施。這個(gè)情況下，有車(chē)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)突破應該從實(shí)現未來(lái)交通系統的美好愿景，包括安全效率、節能減排、舒適、便捷和人性化的目的完成我們相關(guān)的技術(shù)。我們根據國際產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，根據中國產(chǎn)業(yè)基礎，制定出這一發(fā)展框架是智能網(wǎng)聯(lián)乘用車(chē)的里程碑。國際上主要從自動(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，在這個(gè)基礎上推動(dòng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

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

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

　　未來(lái)中國在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)方面發(fā)展是有機會(huì )的。中國發(fā)展的突破口就是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)終端方面，將來(lái)可能會(huì )基于北斗為基礎的多模式定位，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(lái)，在基礎平臺方面，我們可以面向全社會(huì )做一些基礎貢獻，再和各個(gè)企業(yè)應用平臺結合，更好地推進(jìn)我們智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)真正意義上的大數據應用。

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

　　現在很多人喜歡談ADAS(高級駕駛員輔助系統)，實(shí)際上，安全可靠的車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是ADAS的有效拓展，例如基于車(chē)-車(chē)(V2V)的通訊可實(shí)現一些ADAS和雷達解決不了的問(wèn)題?；赩2V通信時(shí)，可以不需要網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商覆蓋的網(wǎng)絡(luò )，而是每輛車(chē)之間的直接通信，且有高度的可靠性。

　　基于V2V的DSRC(專(zhuān)屬短距離通信)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已準備就緒。DSRC(IEEE 802.11p)已發(fā)布公開(kāi)IP。Ad-hoc動(dòng)態(tài)拓撲組網(wǎng)車(chē)間通信首先聚焦行車(chē)安全。DSRC能夠360°無(wú)死角地實(shí)現V2V之間的通訊，覆蓋半徑可達2公里，時(shí)延在50ms以?xún)取?/p>

　　DSRC的獨特優(yōu)勢是可靠性和安全性。例如，手機有時(shí)會(huì )出現沒(méi)信號現象，因此，車(chē)聯(lián)網(wǎng)不能完全依賴(lài)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )。另外，在安全性方面，也不能打一次電話(huà)，后面的車(chē)也知道了你的隱私，這些是以前無(wú)線(xiàn)通信所不熟悉的領(lǐng)域。

中國車(chē)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(dòng)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

　　不過(guò)，盡管車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)潛力巨大，但目前車(chē)聯(lián)網(wǎng)還處于初級階段：即2G/3G/4G的使用，汽車(chē)聯(lián)網(wǎng)打通了內外信息流，解決了“通”的問(wèn)題。部分開(kāi)放業(yè)務(wù)實(shí)現了跨品牌服務(wù)，積累“用戶(hù)規?！?。具體地，我國的車(chē)聯(lián)網(wǎng)還處于Telematics階段。目前，車(chē)載終端模塊中，中國聯(lián)通以3G為主，中國移動(dòng)以2G為主，下一步將朝4G發(fā)展，未來(lái)則有望采用5G。

　　車(chē)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、智能化趨勢的重要支撐?，F在車(chē)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(chē)聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn);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(chē)/車(chē)聯(lián)網(wǎng)戰略協(xié)議。

　　據悉，通過(guò)攻擊汽車(chē)上的一個(gè)節點(diǎn)，有可能使整個(gè)車(chē)癱瘓。當達到自動(dòng)駕駛的L3和L4級時(shí)，這種安全隱患會(huì )更多，因此，需要在FOTA等方面加強安全性。

V2X兩大路線(xiàn)

　　車(chē)聯(lián)網(wǎng)是大勢所趨。目前，V2X在國際上有兩大路線(xiàn)：一個(gè)是DSRC技術(shù)為基礎的方案，另一個(gè)是蜂窩路線(xiàn)。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(xiàn)的可能性大，例如，現在我國在幾個(gè)城市正在試點(diǎn)的部署，大多是5G和LTE-V的方案，但是在測試和實(shí)驗過(guò)程當中，NXP等也在進(jìn)行一些對于DSRC、5G和LTE-V不同技術(shù)路線(xiàn)的對比測試，給國內的產(chǎn)業(yè)鏈、標準組織相應的參考?？梢?jiàn)，NXP成熟的DSRC技術(shù)與安全經(jīng)驗可為我國車(chē)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展有很好的促進(jìn)作用。

自動(dòng)駕駛的成長(cháng)之路

　　傳統汽車(chē)廠(chǎng)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)采集海量數據處理器經(jīng)過(guò)數據分析后根據機器學(xué)習長(cháng)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(wú)人駕駛的階段。

　　但是無(wú)論是哪種技術(shù)路線(xiàn)，都脫離不開(kāi)感知及執行處理兩個(gè)步驟，在未來(lái)的幾年中，負責感知的各類(lèi)車(chē)載傳感器、通信器件及負責處理的車(chē)載處理器仍將是半導體廠(chǎng)商在汽車(chē)電子領(lǐng)域的重點(diǎn)投資及發(fā)展方向。

中國自動(dòng)駕駛面臨的挑戰

　　首先中國不同地域以及城鎮之間在道路基礎設施方面存在差異，包括路標、車(chē)道線(xiàn)、紅綠燈等設置各有不同。中國特色的自動(dòng)駕駛需要海量的數據積累，前期完整的測試是實(shí)現自動(dòng)駕駛必不可少的步驟。

　　其次中國非機動(dòng)車(chē)及行人的行為規律存在差異，自動(dòng)駕駛外部傳感器必須對非機動(dòng)車(chē)及行人做出及時(shí)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(jué)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較少的方案可以實(shí)現更遠的探測距離，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(zhù)V2V、V2X的普及，自動(dòng)駕駛所需要處理的實(shí)時(shí)數據將呈現級數增長(cháng)，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。

　　相比于傳統的底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機等傳統汽車(chē)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)有被跨國車(chē)廠(chǎng)或Tier1所壟斷。并且得益于2025規劃，中國整車(chē)廠(chǎng)與Tier1目前對于自動(dòng)駕駛有極大的熱忱及投入，有機會(huì )在這個(gè)領(lǐng)域實(shí)現彎道超車(chē)。目前的顧慮在于法規政策的制定，以及中國特色的交通情況帶給自動(dòng)駕駛的挑戰。

安全問(wèn)題

　　目前對自動(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)驗室對于特斯拉的模擬攻擊實(shí)驗是一個(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(lài)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，比如對于雷達波形進(jìn)行編碼調制，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(chē)與外部的通信，通過(guò)智能天線(xiàn)進(jìn)而控制CAN總線(xiàn)及汽車(chē)控制權，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(lèi)似，攻擊與防守將會(huì )是一個(gè)長(cháng)久的話(huà)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)駕駛系統必須要具備軟件實(shí)時(shí)升級的能力。

　　ADI DRIVE360自動(dòng)駕駛平臺

　　ADI在在自動(dòng)駕駛方面最近推出了DRIVE360自動(dòng)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(lái)構建非常完善無(wú)死角的360°安全駕駛方案。

參考文獻：

　　[1]徐江.智能汽車(chē)為汽車(chē)測試方案帶來(lái)的挑戰[J].電子產(chǎn)品世界,2016(5):15-16.

　　[2]王瑩.電機控制在白色家電、工業(yè)控制以及汽車(chē)電子中的發(fā)展與動(dòng)向[J].電子產(chǎn)品世界,2016(7):8-12.

　　[3]王瑩,王金旺.汽車(chē)的自動(dòng)駕駛、電池管理、動(dòng)力傳動(dòng)系以及充電樁的相關(guān)技術(shù)導向[J].電子產(chǎn)品世界,2016(8):13-19.

　　[4]馬建輝,劉源楊,候冬冬,等.汽車(chē)BCM的低功耗設計及實(shí)現[J].電子產(chǎn)品世界,2016(11):55-56.

　　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(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。