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对汽车智能化进程及其关键技术的思考

2019-12-29 05:45栏目:电子商务
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原标题:智能汽车未来可期 安全不可有一丝大意  奔驰近日宣布与360合作,联手修复了19个奔驰智能网联汽车有关的潜在漏洞。据悉,360是奔驰在全球的首个科技合作伙伴。而双方合作的背后,也折射出汽车智能化跑出加速度的当下,安全决不能被疏忽,甚至要下好先手棋,防患于未然。  随着互联网基因逐渐渗透到汽车制造中,汽车智能化已经成为汽车产业转型升级的一个新风口。就在近几日,我国在汽车智能化方面又有亮眼成绩。中国汽研智能网联汽车试验基地在重庆落成。这也是西部地区首个智能网联汽车综合测试评价基地,能满足未来智能汽车无人驾驶的测试规范和场地要求。智能驾驶的应用再次迭代,12月18日,百度Apollo在长沙发布了全球首个点到点城市自动驾驶开放能力,这意味着在城市中叫到无人驾驶出租车有望实现。  如果说无人驾驶的普及还尚待时日,汽车的部分智能化技术已得到应用。比如自适应巡航、车道保持等自动辅助驾驶系统已成为汽车标配,已在造车新势力车型中得到应用的人脸识别,可以通过识别驾驶人的特征记录驾驶习惯,自动调节驾驶座椅,还可以根据驾驶人状态提醒疲劳驾驶。  汽车已不再是单纯的交通工具,正如手机不再是简单的通讯工具一般。科技在汽车的运用,不仅在汽车行驶安全中发挥了重要作用,同时车载支付、车载微信等智能应用也提升了人车交互的新维度。  智能汽车成为人们的新期待。然而,以智能化作为卖点之一的部分造车新势力车企,或许是经验有限,安全问题也值得思考。比如,理想汽车刚刚实现交付就出现多种故障,而这些故障看似与智能化系统有或多或少的关系。其中,车主反映的“动力电池故障致车辆趴窝”“仪表屏出现驻车、排放系统故障灯”等情况,理想汽车官方调查回应称,与车载系统诊断误报有关。而刚提新车的用户在高速行驶中出现不能加速的故障,官方称是因为车辆出厂未被解除物流模式所致。对于接二连三的故障,部分网友表示,“软件小问题可以升级解决,关系生命安全的问题可不能出”“我们希望是第一个吃螃蟹的,而不是小白鼠”。  智能化有助于推动汽车产业实现大跨越,成为更懂人类的智能伙伴。不过与手机智能化不同,汽车智能化的试错或要付出生命的代价,因此还是需要车企有足够的细心、耐心,谨慎发展智能化。智能化虽时不我待,但安全底线决不可破。  □新京报汽车评论员秦胜南

随着互联网技术、通信技术、人工智能、计算机技术的快速发展,智能化已经成为了一种趋势和潮流。从智能手机、智能家电,到企业的智能制造、智能物流等,智能化已经渗透到整个社会的各行各业。而在“工业4.0”、“智能交通”、“智慧城市”和“互联网+”的大背景下,汽车智能化已经成为汽车产业发展最重要的潮流和趋势。

随着控制、感知、通信和执行器技术的飞速发展,以电动化、自动化及网联化为基础的智能汽车成为汽车行业发展一大趋势,而汽车智能化所带来的技术挑战性问题也成为人们关注的热点。

21世纪以来,互联网、IT技术和智能技术的发展给人类日常生活带来巨大改变,同时进一步促进人们对智能产品要求的提高。对于汽车这一现代人类出行的重要交通工具而言,人们对其安全、节能、环保、便捷、舒适等性能有了更高要求。汽车在带给人们方便快捷的同时,也带来了交通事故、城市交通拥堵和环境污染等一系列问题。而从国家和社会层面来看,汽车产业的良好发展已经不仅关乎汽车行业本身,更关乎国家的经济、环境、就业等问题。因此以信息化、自动化为核心的汽车智能化得到广泛关注。更值得注意的是,在汽车智能网联化的大趋势下,除了传统汽车企业外,互联网企业也正在加入汽车制造行列,无人驾驶汽车、互联网汽车等成为关注点。在此发展趋势下,一向被认为“循规蹈矩”的传统车企将如何面对当前快速发展的智能化趋势?

从汽车自动化、智能化的发展进程来看,汽车智能化可分为驾驶辅助、半自动化、高度自动化和完全自动化4个阶段。本文对当前汽车智能化研究中以车企和IT行业所主导的2条技术路线进行介绍,深入分析了汽车智能化在各个发展阶段的特征和含义,并概括了汽车智能化所面临的多源信息融合感知、智能汽车控制架构协调决策控制、人机交互与拟人共驾等挑战性问题。最后,对中国汽车企业智能化发展提出建议。

在此背景下,本文将综述汽车智能化大趋势,概述国内外相关发展规划和产业现状,对以车企和IT行业为主导的2条技术路线进行介绍,深入分析汽车智能化在各个发展阶段的特征和含义,概括其所面临的挑战性问题,并对其技术发展提出建议。

随着互联网技术、通信技术、人工智能、计算机技术的快速发展,智能化已经成为了一种趋势和潮流。从智能手机、智能家电,到企业的智能制造、智能物流等,智能化已经渗透到整个社会的各行各业。而在“工业4.0”、“智能交通”、“智慧城市”和“互联网+”的大背景下,汽车智能化已经成为汽车产业发展最重要的潮流和趋势。

汽车智能化大背景

21世纪以来,互联网、IT技术和智能技术的发展给人类日常生活带来巨大改变,同时进一步促进人们对智能产品要求的提高。对于汽车这一现代人类出行的重要交通工具而言,人们对其安全、节能、环保、便捷、舒适等性能有了更高要求。

汽车在提高人们生活水平的同时,也带来了能源、环境、安全、拥堵等日益严重的社会问题。中国已成为全球第一大原油进口国,第二大石油消费国,当前中国汽车耗油约占整个石油消费量的1/3,预计到2020年这一比例将上升到57%。因此,如何有效提高能源利用率、降低能源消耗、减少尾气排放是国家和行业所面临的巨大挑战。在交通拥堵方面,据交通部2014年发布数据显示,中国交通拥堵带来的经济损失高达2500亿元人民币,占城市人口可支配收入的20%。另外,据美国交通信息服务公司INRIX在2017年发布的一项全球交通排行报告显示,在2016年交通拥堵在美国造成约3000亿美元的损失,其中,洛杉矶以104 h/人的拥堵时间成为这项报告中最拥堵的城市。安全方面,据美国国家公路交通安全管理局统计,在2015年道路交通安全事故中死亡人数为35092 人,比2014年增加2348人,7.2%的增幅也成为近50年来之最,而在2015年,欧洲由交通事故造成的经济损失达到GDP的2%。

汽车在带给人们方便快捷的同时,也带来了交通事故、城市交通拥堵和环境污染等一系列问题。而从国家和社会层面来看,汽车产业的良好发展已经不仅关乎汽车行业本身,更关乎国家的经济、环境、就业等问题。因此以信息化、自动化为核心的汽车智能化得到广泛关注。

以自动化、信息化为基础的智能汽车有解决能源、安全和环境问题的巨大潜力,因而受到人们极大关注。目前对于汽车智能化有以下共识:通过采用自动驾驶技术,能够减少90%的由于人为操作引起的交通事故;通过车-车通信和智能速度规划,在智能化发展的前期可以将道路通行率提高10%以上,在高度自动化阶段可以将道路通信率提高50%~90%;在节能减排方面,通过经济性驾驶和整体智能交通规划,能源消耗至少能降低15%~20%。不仅如此,随着近年来电子信息领域新技术的应用,物联网、大数据、移动互联、自动化、智能化技术迅速发展,也为汽车智能化带来良好的技术条件。因此,传统车所带来的问题、对汽车发展提出的新目标和需求及技术发展所带来的智能化实现的可能性,形成了汽车智能化发展的拉力和推动力。在此环境下,汽车智能化已经成为了行业发展的热点,并且正在引起行业的巨大变革。

更值得注意的是,在汽车智能网联化的大趋势下,除了传统汽车企业外,互联网企业也正在加入汽车制造行列,无人驾驶汽车、互联网汽车等成为关注点。在此发展趋势下,一向被认为“循规蹈矩”的传统车企将如何面对当前快速发展的智能化趋势?

为此,世界各国纷纷制定出相应的汽车智能化研究计划,欧盟、美国和日本均发布政策法规来推动智能网联汽车发展。中国在《中国制造2025》中也明确给出了汽车智能化技术的总体目标,即制定中国自主驾驶标准:基于多源信息融合、多网融合,利用人工智能、深度挖掘及自动控制技术,配合智能环境和辅助设施实现自主驾驶;可改变出行模式、消除拥堵、提高道路利用率;装备自动驾驶系统的汽车,综合能耗较常规汽车降低10%,减少排放20%,减少交通事故数80%,基本消除交通死亡。在《中国制造2025》后,工信部、国家发改委、国家测绘局等相关部委出台多部政策,从智能车、网联化、智能制造、地图信息采集、大数据等多个方面促进智能汽车的发展。

在此背景下,本文将综述汽车智能化大趋势,概述国内外相关发展规划和产业现状,对以车企和IT行业为主导的2条技术路线进行介绍,深入分析汽车智能化在各个发展阶段的特征和含义,概括其所面临的挑战性问题,并对其技术发展提出建议。

汽车智能化的2 条技术路线

1、汽车智能化大背景

目前,汽车智能化有2 条不同的技术路线:一条是以汽车企业为主的渐进提高汽车驾驶自动化水平;另一条是以科研院所和IT企业为主的无人驾驶技术发展路线。

汽车在提高人们生活水平的同时,也带来了能源、环境、安全、拥堵等日益严重的社会问题。中国已成为全球第一大原油进口国,第二大石油消费国,当前中国汽车耗油约占整个石油消费量的1/3,预计到2020年这一比例将上升到57%。因此,如何有效提高能源利用率、降低能源消耗、减少尾气排放是国家和行业所面临的巨大挑战。

渐进提高驾驶自动化水平

在交通拥堵方面,据交通部2014年发布数据显示,中国交通拥堵带来的经济损失高达2500亿元,占城市人口可支配收入的20%。另外,据美国交通信息服务公司INRIX在2017年发布的一项全球交通排行报告显示,在2016年交通拥堵在美国造成约3000亿美元的损失,其中,洛杉矶以104h/人的拥堵时间成为这项报告中最拥堵的城市。

以逐渐提高汽车自动化水平为目的的技术路线是汽车企业推动智能化进程的主要思路。从汽车技术的角度看,汽车自动化程度不断提高,向着辅助驾驶、半自动化驾驶、高度自动化驾驶和完全自动驾驶的智能化方向发展。

安全方面,据美国国家公路交通安全管理局统计,在2015年道路交通安全事故中死亡人数为35092人,比2014年增加2348人,7.2%的增幅也成为近50年来之最,而在2015年,欧洲由交通事故造成的经济损失达到GDP的2%。

在辅助驾驶阶段,车辆控制以驾驶员为主,机器辅助驾驶员,降低驾驶负担。而从驾驶权或者驾驶意图来看,驾驶员掌握最终的驾驶权。目前量产乘用车上装有的辅助驾驶技术,有侧向稳定控制、电动助力转向控制,部分高档车装有自动泊车、自适应巡航、车道偏离预警系统等。在半自动化驾驶阶段,车辆的自动化水平得到进一步提高,在特定工况下可以有短时托管的能力,此时,汽车具有一定的自主决策的能力。目前,各大汽车公司投入巨资开发具有特定工况托管能力的半自动驾驶技术,有防撞紧急制动、手机遥控泊车、拥堵跟车、车道跟踪控制技术等。在高度自动化驾驶阶段和最终的完全自动驾驶阶段,车辆具有高度的自主性,汽车可以进行自主规划、决策和控制,可以实现复杂工况的托管能力甚至完全自动驾驶。

以自动化、信息化为基础的智能汽车有解决能源、安全和环境问题的巨大潜力,因而受到人们极大关注。目前对于汽车智能化有以下共识:通过采用自动驾驶技术,能够减少90%的由于人为操作引起的交通事故;通过车-车通信和智能速度规划,在智能化发展的前期可以将道路通行率提高10%以上,在高度自动化阶段可以将道路通信率提高50%~90%;在节能减排方面,通过经济性驾驶和整体智能交通规划,能源消耗至少能降低15%~20%。

图片 1

不仅如此,随着近年来电子信息领域新技术的应用,物联网、大数据、移动互联、自动化、智能化技术迅速发展,也为汽车智能化带来良好的技术条件。因此,传统车所带来的问题、对汽车发展提出的新目标和需求及技术发展所带来的智能化实现的可能性,形成了汽车智能化发展的拉力和推动力。在此环境下,汽车智能化已经成为了行业发展的热点,并且正在引起行业的巨大变革。

图1 辅助驾驶阶段

为此,世界各国纷纷制定出相应的汽车智能化研究计划,欧盟、美国和日本均发布政策法规来推动智能网联汽车发展。

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中国在《中国制造2025》中也明确给出了汽车智能化技术的总体目标,即制定中国自主驾驶标准:基于多源信息融合、多网融合,利用人工智能、深度挖掘及自动控制技术,配合智能环境和辅助设施实现自主驾驶;可改变出行模式、消除拥堵、提高道路利用率;装备自动驾驶系统的汽车,综合能耗较常规汽车降低10%,减少排放20%,减少交通事故数80%,基本消除交通死亡。

图2 半自动化驾驶阶段

在《中国制造2025》后,工信部、国家发改委、国家测绘局等相关部委出台多部政策,从智能车、网联化、智能制造、地图信息采集、大数据等多个方面促进智能汽车的发展。

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2、汽车智能化的2条技术路线

图3 高度自动化驾驶和完全自动驾驶阶段

目前,汽车智能化有2条不同的技术路线:一条是以汽车企业为主的渐进提高汽车驾驶自动化水平;另一条是以科研院所和IT企业为主的无人驾驶技术发展路线。

汽车智能化伴随着汽车电子技术的发展而形成,其中最显著的变化是电子控制单元在整车开发过程中所占的比例。汽车电子技术第一次出现,是在20世纪30年代早期安装在轿车内的真空电子管收音机,那时汽车仍然是完全由人操控。随着科技的进步,微型计算机逐渐应用于汽车的各子系统中,用以弥补人类驾驶员的不足,帮助其更好地完成驾驶任务,同时提高驾驶安全性、舒适性及燃油经济性。现如今,各大汽车厂商已经为其生产的汽车配备了各种各样的驾驶辅助系统,而此时,汽车电子成本已占汽车总成本的45%以上。不难看出,智能化也已经成为未来汽车的发展方向之一,而这条发展路线的最终目标将是实现完全自动驾驶。汽车电子规模增长如图5所示。

渐进提高驾驶自动化水平

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以逐渐提高汽车自动化水平为目的的技术路线是汽车企业推动智能化进程的主要思路。从汽车技术的角度看,汽车自动化程度不断提高,向着辅助驾驶、半自动化驾驶、高度自动化驾驶和完全自动驾驶的智能化方向发展。

图4 汽车电子技术发展时间历程

在辅助驾驶阶段,车辆控制以驾驶员为主,机器辅助驾驶员,降低驾驶负担。而从驾驶权或者驾驶意图来看,驾驶员掌握最终的驾驶权。目前量产乘用车上装有的辅助驾驶技术,有侧向稳定控制、电动助力转向控制,部分高档车装有自动泊车、自适应巡航、车道偏离预警系统等。

图片 5

在半自动化驾驶阶段,车辆的自动化水平得到进一步提高,在特定工况下可以有短时托管的能力,此时,汽车具有一定的自主决策的能力。

图5 汽车电子规模发展

目前,各大汽车公司投入巨资开发具有特定工况托管能力的半自动驾驶技术,有防撞紧急制动、手机遥控泊车、拥堵跟车、车道跟踪控制技术等。在高度自动化驾驶阶段和最终的完全自动驾驶阶段,车辆具有高度的自主性,汽车可以进行自主规划、决策和控制,可以实现复杂工况的托管能力甚至完全自动驾驶。

在国家层面上,不同国家发布的智能汽车自动化分级标准总体原则相同,但具体略有不同。在《中国制造2025》中,中国将智能汽车自动化分为驾驶辅助、部分自动驾驶、高度自动驾驶和完全自主驾驶4级,并给出各阶段的功能性定义。典型的汽车智能化技术分级标准如图6。

汽车智能化伴随着汽车电子技术的发展而形成,其中最显着的变化是电子控制单元在整车开发过程中所占的比例。汽车电子技术第一次出现,是在20世纪30年代早期安装在轿车内的真空电子管收音机,那时汽车仍然是完全由人操控。

图片 6

随着科技的进步,微型计算机逐渐应用于汽车的各子系统中,用以弥补人类驾驶员的不足,帮助其更好地完成驾驶任务,同时提高驾驶安全性、舒适性及燃油经济性。现如今,各大汽车厂商已经为其生产的汽车配备了各种各样的驾驶辅助系统,而此时,汽车电子成本已占汽车总成本的45%以上。不难看出,智能化也已经成为未来汽车的发展方向之一,而这条发展路线的最终目标将是实现完全自动驾驶。

图6 典型汽车自动化分级

在国家层面上,不同国家发布的智能汽车自动化分级标准总体原则相同,但具体略有不同。在《中国制造2025》中,中国将智能汽车自动化分为驾驶辅助、部分自动驾驶、高度自动驾驶和完全自主驾驶4级,并给出各阶段的功能性定义。

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