单元二 智能网联汽车技术架构认知

学习目标

1.了解国家车联网产业标准体系建设。

2.了解智能网联汽车技术架构。

一、国家车联网产业标准体系建设指南简介

车联网产业是汽车、电子、信息通信、道路交通运输等行业深度融合的新型产业，是全球创新热点和未来发展制高点。为发挥标准在车联网产业生态环境构建中的顶层设计和引领规范作用，推动相关产业转型升级，加快制造强国和网络强国建设步伐，工业和信息化部、国家标准化管理委员会共同组织制定了《国家车联网产业标准体系建设指南》。

《国家车联网产业标准体系建设指南（总体要求）》为第一部分内容，主要是提出车联网产业的整体标准体系结构、建设内容，指导车联网产业标准化总体工作，推动逐步形成统一、协调的国家车联网产业标准体系架构。车联网产业标准体系建设结构如图1-19所示。车联网产业标准体系建设结构图清晰地表明了国家积极引导和直接推动跨领域、跨行业、跨部门合作的战略意图。在国家法律政策和战略要求的大框架下，充分利用和整合各领域、各部门在车联网产业标准研究领域的基础和成果，调动各个行业通力合作，共同制定具有中国特色的车联网产业标准体系。按照不同行业属性，可将其划分为智能网联汽车标准体系、信息通信标准体系、智能交通标准体系、车辆智能管理标准体系以及电子产品与服务标准体系，为打造创新驱动、开放协同的车联网产业提供支撑。

1.智能网联汽车标准体系

智能网联汽车标准体系包含基础、通用规范、产品与技术应用、相关标准四项内容，如图1-20所示。

2.信息通信标准体系

信息通信标准体系从技术角度对车联网产业中涉及信息通信的关键标准进行全面梳理，分为感知层（端）、网络层（管）和应用层（云）三个层次，并以共性基础技术和信息通信安全技术为支撑，如图1-21所示。信息通信标准体系架构按照“端-管-云”的方式进行划分，明确各项标准在车联网产业技术体系中的地位和作用，更好地发挥标准体系的顶层设计和指导作用。

3.智能交通标准体系

智能交通相关标准体系以规范智能交通系统（ITS）技术、服务和产品为重点任务。智能驾驶、车路协同等重点技术是当前ITS领域的研究热点和发展趋势，是新一轮科学技术及产业发展的重要竞争领域，对提升交通安全、缓解交通拥堵、促进节能减排、拉动上下游产业有重要意义。智能交通标准体系包含智能交通基础标准、智能交通服务标准、智能交通技术标准、智能交通产品标准、智能交通相关标准五项内容，如图1-22所示。

4.车辆智能管理标准体系

车辆智能管理标准体系主要研究并制定相关法律法规，对交通安全行为进行有效规范，降低法律风险，促进车联网产业有序发展。它主要包括车辆智能管理基础标准、车辆智能管理产品类标准、车辆智能管理安全类标准和智能网联车辆安全运行测试与规范管理类标准四项内容，如图1-23所示。

5.电子产品与服务标准体系

电子产品与服务标准体系包含基础、汽车电子产品、网络设备、服务与平台、汽车电子信息安全五项内容，如图1-24所示。

二、智能网联汽车技术架构

2015年5月8日我国正式发布了《中国制造2025》，对我国制造业转型升级和跨越发展做了整体部署，提出了我国制造业由大变强“三步走”战略目标，明确了建设制造强国的战略任务和重点，是我国实施制造强国的第一个十年行动纲领。《中国制造2025重点领域技术路线图》明确指出“节能与新能源汽车”包括节能汽车、新能源汽车和智能网联汽车三部分内容，也明确了智能网联汽车技术架构，如图1-25所示。

业内人士通常把智能网联汽车技术架构概括为“三横两纵”。“三横”是指智能网联汽车主要涉及的车辆/设施、信息交互与基础支撑三大领域技术，“两纵”是指智能网联汽车的车载平台以及基础设施。智能网联汽车发展的总体思路分为三个阶段：近期推进以自主环境感知为主、网联信息服务为辅的部分自动驾驶应用；中期重点形成网联式环境感知能力，实现可在复杂路况下的半自动驾驶；远期推动可实现V2X协同控制、具备高度/完全自动驾驶功能的智能化技术。通过智能网联汽车技术，最终达到安全、高效、节能减排、舒适和便捷、人性化出行。

智能网联汽车是以汽车为主体，利用先进的智能化技术实现车辆的安全行驶，并通过无线通信技术为用户提供多样化信息服务。智能网联汽车的基本结构概括起来可以分为环境感知、决策规划、控制执行三大系统，如图1-26所示。

1.环境感知系统

智能网联汽车的环境感知系统相当于驾驶员的眼睛和耳朵，用来识别判断车辆周围的环境信息。环境感知技术利用各种传感器获取道路、车辆位置和障碍物等信息，并将这些信息传输给车载控制中心，为智能网联汽车提供决策依据。

环境感知系统的功能是通过车载传感器、卫星定位技术以及无线通信技术等，使得车辆能够对自身状况与外界环境进行动态与静态的信息识别收集，并将信息传送给下一阶层，即决策规划系统。环境感知的目的主要包括车辆的通过性、安全性、经济性、平顺性；环境感知对象主要有行驶路面、周边物体、驾驶员状态、驾驶环境；环境感知方法有视觉传感器、激光传感器、雷达传感器等。

智能网联汽车的环境感知系统主要由信息采集单元、信息处理单元和信息传输单元组成，如图1-27所示。感知系统通过单一传感器、多个传感器信息融合获取周围环境及车辆的实时信息，经信息处理单元识别处理后，通过信息传输单元实现车辆内部或车与车之间的信息共享。

2.决策规划系统

决策规划系统是根据环境感知信息来进行决策判断，确定工作模式，并制定出相应的控制策略，以此替代人类驾驶员做出驾驶决策。决策规划系统的功能是接收环境感知层的信息并进行融合，对行驶道路、周边车辆、行人与非机动车、交通标志以及交通信号等，进行识别分类、决策分析和判断车辆驾驶模式及将要执行的操作，并向控制和执行层输送指令。决策规划系统组成如图1-28所示。

决策规划技术是智能网联汽车的重要技术分支，主要包括车辆定位、控制决策、路径规划三项内容。在车辆对环境探测的基础上做出控制执行，决策层是车辆自主驾驶的直接体现，对车辆安全行驶起着决定性作用。

3.控制执行系统

按照传统驾驶方式来说，每当驾驶员操纵汽车行驶时，真正控制的也就是加速踏板、制动踏板、转向盘这三个部件，智能网联汽车就是采用底盘线控技术来实现这三个关键部件的智能化控制。线控技术源于飞机控制系统，可以将驾驶员的操作行为通过传感器变成电信号，然后利用功率放大器推动执行机构动作，从而取消了传统的机械连接。汽车线控技术主要由检测反馈、指令信号处理、转换放大、执行器件、动力电源等部分组成。线控技术能够十分精确地对车辆进行控制，大大提升了车辆的安全性和舒适性。

控制执行系统的主要功能是按照智能决策系统的指令，对车辆进行操作和协同控制。智能网联汽车的控制执行采用的是线控技术，主要包括车辆的驱动系统和制动系统的纵向维度控制、转向系统的横向维度控制、悬架系统的垂直维度控制三个维度控制。底盘线控的控制内容主要有线控转向、线控制动、线控驱动和车身控制四部分。其中线控转向系统和线控制动系统是智能网联汽车执行控制系统的核心单元。控制执行系统组成如图1-29所示。