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数字化时代智能网联汽车技术发展现状及趋势研究
摘要:如今,在数字化浪潮的冲击与挑战下,智能网联汽车发展的关键时期,发展智能网联汽车产业对于提振消费、扩大内需、实施高水平对外开放具有重要作用。本文通过总结我国智能网联汽车的国家政策、梳理关键技术、分析现状及主要问题,最终提出未来行业发展路径及对策建议,本文以期为推动我国智能网联汽车行业在全球汽车产业竞争中取得优势提供一定参考。
关键词:智能网联汽车 数字化 智能网联新技术
前言:智能网联汽车(Intelligent and Connected Vehicle,ICV)是指装载先进的传感器、控制器和执行器等装置,通过融合通信技术和网络技术,实现车与X(车、道路、行人、云等)的智能信息交换和共享,从而具备感知环境、智能决策和协同控制等功能的新一代汽车。[1]现如今消费者对汽车的智能化水平提出了更高的要求。作为未来汽车发展的大趋势,智能网联汽车势必会对未来的交通出行造成重大影响。
我国智能网联汽车产业正在处于转型升级高速变革期,研究如何提升我国智能网联汽车产业发展水平对于我国抢占全球汽车产业竞争优势地位、创新国内经济发展方向具有重大意义。
1.智能网联汽车国家政策
我国政府对于智能网联汽车及其相关行业的的发相当重视展,近年来发布众多相关政策助推智能网联汽车行业的有效发展,为行业提供了大力支持。
《国家车联网产业标准体系建设指南(智能网联汽车)(2023版)》对于标准体系与技术内容进行了修订与补充,并为相关产业的未来发展指明前进道路。《交通运输领域新型基础设施建设行动方案(2021—2025年)》指出,要借助京哈、京港澳、杭绍甬、沈海、沪昆、成渝、海南环岛等高速公路的部分路段以进行智慧公路测试试验。同时,《国家综合立体交通网规划纲要》指出,要将智能网联汽车的发展与智慧城市的建设并轨,形成城市道路、建筑与公共设施一体的感知体系,建设涵盖城市信息的模型平台、覆盖城市动态静态数据的智慧出行平台。
另外,政府也给予智能网联汽车准入、补贴、税收、研发等等各类政策优惠,为智能网联汽车的快速发展提供了良好环境。
2.智能网联汽车关键技术
智能网联汽车是将车联网同智能汽车紧密结合,所产出的可以替代人类进行车辆操控的智能汽车。智能网联汽车装备高科技的车载传感器、控制器、执行器等设备,将现代通信技术和网络技术相结合,最终实现车同人、道路、后台等方面的信息交换与信息共享。
智能网联汽车的关键技术包括以下几个方面:第一,无线通信技术:车联网包含车内网络、车与车之间的网络和移动互联网,依据通信协议与数据交互的标准,在车与车、车与路、车与行人及车与互联网等之中,进行无线通讯以及信息交换,以满足交通管理的安全性、动态进行信息服务管理以及智能控制车辆的需求。当前,长距离无线通信技术主要依靠5G技术,以满足即时的互联网接入,短距离通信技术包括专用短程通信技术、蓝牙以及WiFi等。目前业界研究方向主要在专用短程通信技术技术上。[2]第二,环境感知技术:环境意识指的是车辆行驶中获取周围环境及位置信息的能力。视觉识别技术和雷达探测技术在智能网联汽车的环境感知技术中最为重要。车辆通过安装全方向覆盖的拍摄模块,实现整体、实时采集车辆周围环境信息。视觉技术和雷达技术帮助车辆能够有效实现车道保持、路况检测、全景导航、主动制动及自适应巡航等功能,并通过卫星定位系统及大数据对于行驶路线进行优化,满足驾驶员其它智能驾驶行为。第三,智能互联技术:网联智能汽车的感知定位与智能互联技术,不同于普通智能车辆,不仅仅是对车辆的局部的感知定位,而是在此基础上,将车辆的相关感知信息收集并整合到一起,进行全方位的感知定位。典型的应用包括对于车辆行驶中的安全预警、繁忙时间段内车辆以及行人相对较多的十字路口的辅助驾驶、交通信息的发布与收集,以及基于通信的纵向车辆控制等。[3]第二,先进驾驶辅助技术:车辆的智能驾驶辅助系统能够为驾驶员在行驶中提供一定程度的帮助,通过相应传感器等设备收集驾驶过程中的道路信息,让驾驶员能够做出安全且正确的驾驶操作。汽车智能驾驶辅助系统的相关技术包括车道偏离预警系统、自动防撞系统、夜视辅助系统。作为智能网联汽车发展中的关键技术,驾驶辅助技术的成熟度和使用量决定着着智能网联汽车的技术与水平的高低。第三,信息融合技术:指在特定的规则下,应用计算机技术对不同来源信息进行分析、分类、处理。以给出完整的、准确的、时效性强的行车信息。由于行车信息的复杂性与多样性,智能网联汽车必须应用实时的信息融合技术以保证信息准确传递。第四,信息安全与隐私保护技术:智能网联汽车接入网络的同时,信息泄露的隐患就会发生。在应用中,车辆行驶信息很容易被干扰、修改甚至盗取,对于智能网联汽车的安全造成严重影响,因此,智能网联汽车信息安全与隐私保护技术的研究愈发受到重视。
第五,人机界面技术:智能网联汽车人机界面技术的最终目的是提供良好的用户体验,增强驾驶乐趣以及操作体验,在保证安全的前提下建立用户友好型的智能座舱。智能网联汽车的人机界面包括智能安全、智能体验、智能互动等功能,驾驶员能够通过其快速得到车辆系统在行驶中的各类信息。第六,车载网络技术:近年来相关企业为应对不断增长的数据传输压力,陆续开发了CAN、LIN、MOST、Ethernet、Flex-Ray等通讯协议。现阶段,车载网络采用了多种通讯协议混合,CAN网络负责总通讯、OBD、电控发动机、ABS等部分,LIN线主要用在车身电器、车窗等低速通讯领域,MOST用来传递多媒体数据,Flex-Ray用在主动安全等方面。[4]
3.智能网联汽车现状及主要问题
产业情况:智能网联汽车的产业生态的上下游关系依次为,上游关键系统、中游自动驾驶、智能座舱与智能制造,下游主机厂。其中产业链上游。产业链上游的关键系统部分由感知系统、控制系统、通讯系统、执行系统、三电系统等智能网联汽车的核心部分构成。其中感知系统应用例如摄像头、激光雷达高精地图等提供各类信息辅助车辆稳定行驶。相关企业包括禾赛科技、博世、百度等企业。控制系统包括了车载芯片、辅助算法和座舱操作系统,其中具有高算力的车载芯片是智能网联汽车系统迭代升级、实现未来自动驾驶目标的基础。相关企业包括四维图新、进迭时空等。智能网联操作系统指管控智能网联汽车软硬件资源及程序的系统集合,相关企业包括包括安卓、东软睿驰等企业。通讯系统是整车与外部的信息交换平台,包括云平台、V2X通信模块等内容,相关企业包括阿里巴巴、清研智行等。动力电池、电机、电控系统为三电系统,决定了汽车性能,相关企业包括宁德时代、巨湾技研等企业。产业链中游有智能座舱企业、自动驾驶技术供应商和智能制造解决方案厂商。智能座舱领域,行业细分赛道数量广,除老牌国内外汽车零部件企业外,众多新兴科技公司和互联网公司等非传统车企与初创公司入局,形成了可喜的合作生态,提升了智能网联汽车产业活力。自动驾驶方面,诸如小马智行、西井科技等高新企业做出来一定成绩,其它整车厂也开始进入自动驾驶领域研发布局。智能制造解决方案厂商包括德恒科技、巨一科技等,它们为零部件及整车厂研发与制造智能生产线。产业链下游。下游涵盖了所有整车厂,由造车新势力与传统车企组成,赛道参赛者众多,竞争更加激烈。伴随着三电技术的不断成熟完善,汽车动力的来源逐渐从传统燃料转向电能等非化石燃料,大量新参与者进入赛道。近年来,我国以蔚来、小鹏、零跑等造车新势力不断开发智能车型,提升我国智能网联汽车的整体水平;小米、华为等大科技公司也加强研发力度,科技创新层出不穷。传统车企例如比亚迪、吉利、上汽、长城、东风、现代等依靠先发优势,通过投入大资金与强研发团队,推出众多符合消费者要求的智能化车型。
市场及投资情况:近年来。伴随着汽车行业高速智能化潮流,智能网联汽车产业链上下游快速升级换代,智能网联汽车行业规模自2019年的1600多亿元至2024年预计增长到13000多亿元,行业规模逐年扩大。2019年至2021年,智能网联汽车行业相关投融资市场火爆,投资项目总数与投融资总金额呈现总体上升趋势,峰值在2021年达到。受疫情与全球经济萎靡等因素影响下,2022年至今,投融资相对减少,市场遇冷。智能网联汽车行业投融资热度下降。
主要问题:第一,由于自动驾驶等级的划分,高等级的自动驾驶并没有到达商业化目标。现如今智能网联汽车对于复杂场景的处理能力一般,仍然需要加强,很多高等级自动驾驶试验出于安全考虑只限定于封闭的试验场地。且因为企业在智能网联汽车领域的高投入,行业企业市场热度下降,相应的带来企业的估值的下跌。当前情况下智能网联汽车产业的发展理念、技术路线等方面仍然没有达成全面共识,不同的行业对智能网联汽车跨界融合特征认识不足。在此情况下一些企业目前的一些产品及方案并不符合当前产业发展情况,一些产业基础设施建设也造成冗余浪费,不同企业自身数据不能共享,也影响产业发展与行业进步。由于智能网联汽车是新兴业态,各家传统企业经验较少。新的产品架构、新的研发模式、新的商业模式、新的发展理念也需要不断地提出、不断创新。同时在法规和管理方面也需要完善与提高。顶层设计仍需完善、法律法规需要填补相关方面的空白。
4.智能网联汽车发展途径
第一,加强合作研发与人才培养:打通底层的数据平台,通过数据平台的连接,把芯片、操作系统连接起来,协同解决智能网联汽车操作及协同问题,提高开发效率,打造跨领域的协同创新体系,并推动数据开放共享,提高行业协作力度,将平台作为枢纽提升整体智能网联汽车行业的创新能力,建立中国智能网联汽车产业的合作创新联盟,依托中国的市场优势,推动本土汽车企业走出去,与时间智能网联头部企业进行高技术联合,从开放多样化复杂数据到建立联合车路云操作系统的共性技术研发,以实现带有中国特色的车路云一体化发展。同时明确各相关企业的权责,相互告知工作重点,逐渐形成智能网联汽车产业的发展合作合力。加强人才培养力度。重点实施人才强国战略,根据行业需要构建培养复合型人才的培养体系,加大高校和高职教育在专业设置与课程设计上的改革力度,适应市场需求;实行更高水平、更紧密的校企合作,为输送智能网联汽车的复合型人才贡献力量。
第二,提高顶层设计与政策法规保障:智能网联汽车的成功与否决定了汽车企业发展,同时也事关国家的国际竞争力。所以提高顶层设计,指明未来我国智能网联汽车产业的发展方向、技术路线与推进机制是最为关键的内容。不仅要求汽车行业,交通、城市等不同主体都要参与其中,共同打造良好的新生态,并发挥试点作用。同时需要借鉴国际重大专项推广经验,让国家管理同行业服务融为一体,紧密结合,并推广区域示范应用,并用规模化的示范效用提振政策、基础设施与盈利模式的全面创新,最终形成多主体环境的具有中国特色的方案。研究确定有现阶段智能网联汽车领域的法律问题,减少法律冲突与法律空白。对于合作研发成果数据,需要建立完善智能网联汽车数据管理制度,对数据的监管应该明确职能,将数据分类分级,加强对于关键核心数据的强监管,对于需要流通的数据纳入市场化自律规范驱动,明确界定数据所有权、使用权和收益权,一旦在数据使用过程中出现问题,能够有法可依,有据可查,合理审查、问责。
第三,健全标准技术体系与技术研发体系:我国在智能网联汽车技术在高速发展的过程中存在着标准不统一、标准缺失等问题。需要建立健全兼顾创新支持和安全监管的综合性产业政策与标准法规,抢占未来的全球汽车产业潮头,协同国内外权威标准组织共同建立相关标准法规体系,为智能网联汽车产业的有序发展提供重要的基础性支撑。另一方面需要着力于核心技术攻关。建立以大企业牵头,中小企业共同参与的,不同行业不同领域的协同创新。同时提高智能网联汽车核心技术例如芯片、高精度传感器等新技术及产品的研发与商业应用,广泛提高产业发展驱动力。建立国家级智能网联技术创新中心,统筹管理技术研发工作,对核心技术进行攻关,充分支持智能网联汽车行业创新性企业,建立产学研高度融合的协作创新机制,提高科技成果转化率。
5.总结
智能网联汽车发展是未来的大势所趋,我国汽车人需要坚定发展信心,保持战略定力,持续创新,提升智能网联技术水平。当前,智能网联汽车仍不能完全满足商业化。但辅助驾驶已然在商业化的进程中初具规模。所以我们应该认识到自身优势,明确当前核心问题,形成有效的解决方案,向车路云一体化的中国方案逐步推进,切实有效解决智能网联汽车行业关键问题,坚持发展理念和路径共识,抢抓发展机遇。同时希望政府能够充分发挥新型举国体制的优越性统筹规划全局,并加大研发投入,最终解决具体问题,实现产业化发展的目标。
参考文献:
[1]郗胡平.综合施策,促进智能网联汽车产业加速发展[J]. 新型工业化. 2023,13(07):17-23.
[2]武文星,彭潇.智能网络汽车中的无线技术研究[J].技术与市场,数字通信世界. 2016(09):31-32.
[3]田家森,丁超.互联智能汽车关键技术及其发展方向[J].计算机产品与流通. 2020(07):104.
[4]李良斐,张银平.车载网络技术现状及对比分析[J].农机使用与维修.2022(08):84-86.
作者简介:卢进(1990.09--)男,汉族,天津市人,研究生,工程师,主要研究方向:智能网联汽车、智能驾驶。
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