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试论国内外智能网联汽车试验场的发展现状
摘要:智能汽车是融合了先进的通信技术、互联网技术、路侧感知技术和人工智能技术的汽车产品。随着自动驾驶技术的不断进步和智能交通系统的逐步实施,智能网联汽车的研发和应用已成为全球汽车工业的发展趋势。目前国内外许多国家或地区都投入资金设立专门试验场来试验并促进智能网联汽车发展。这几个试验场的技术设施,政策支持和运营模式各有特色,同时又有一定的区别。文章将通过分析智能网联汽车试验场在国内外的发展状况,讨论它们的主要特征,比较它们之间的区别。
关键词:智能网联汽车;试验场;技术设施
引言
随着智能交通系统的飞速发展,智能网联汽车已经成为汽车行业创新的重点。智能网联汽车理念就是要通过高度信息化,网络化来实现车,路网与人之间的智能互联,从而提高交通效率与安全性。在这一背景之下,国内外试验场在这一领域发展过程中起到至关重要的支撑与平台作用。这些试验场既处于技术研发前沿,又为政策实施与市场推广提供了重要依据。文章将论述智能网联汽车试验场在国内外的发展状况,剖析其特点及区别,为今后的研究开发及应用提供借鉴及参考。
1.智能网联汽车的定义和发展背景
智能汽车是一种融合了先进的通信,计算,控制等技术,能够实现与周围环境,其他车辆以及交通基础设施之间的信息交流与共享的汽车。这类车辆可以对周围的环境进行感知、智能判断以及进行相关驾驶操作。智能网联汽车在增强行车安全性与舒适性的同时,可以有效地减少拥堵、减少环境污染、优化交通资源配置等。从开发背景上看,智能网联汽车崛起是信息技术与汽车工业结合的结果。在无线通信及传感技术高速发展的今天,汽车已经有能力接入外界。与此同时,人工智能的运用使车辆可以自主学习、自主决策、更智能。世界各国对促进道路安全,减少交通事故,降低能耗与排放等方面的要求越来越高,同时也给智能网联汽车带来巨大的社会推动力。严格的环保法规以及消费者对汽车智能化越来越高的要求均促使汽车行业朝着智能网联化的方向迈进。
2.国内外智能网联汽车试验场的发展现状
2.1 国内智能网联汽车试验场的发展现状
在我国,智能网联汽车试验场建设显示出快速发展的势头,反映出国家对智能网联汽车技术的高度重视。在几个重点城市或区域已设立专门试验场以验证并促进智能网联汽车技术在城市或区域中的实际应用。这些试验场既给汽车搭建了一个模拟实际交通环境的舞台,又整合了高精度地图,通信基站以及各种传感器,使汽车能够在这里完成高复杂性试验。以北京市智能网联汽车试验区为例,该试验区已具有复杂城市交通环境模拟功能,主要包括道路类型多,交通信号灯多,行人与非机动车互动多等情景。上海、重庆、武汉等城市也相继建立了自己的智能网联汽车试验区,每个区域都有自己独特的测试重点,如高速公路驾驶行为测试、车与一切通信技术验证等。我国政府的政策支持力度较大,主要表现为建立专项基金,颁布有关技术标准及安全规范等。该系列政策的出台无疑加速了试验场建设与运行,同时也为智能网联汽车的研究与发展提供了有利的环境。
2.2 国外智能网联汽车试验场的发展现状
智能网联汽车试验场在国外有较长发展历史,一些试验场已形成成熟运营模式及技术验证体系。在欧洲和北美,试验场不只注重对汽车本身进行技术试验,而且还十分重视汽车与汽车以及汽车与基础设施间通信技术的综合与试验。美国密歇根州的Mcity和底特律地区的American Center for Mobility是智能网联汽车研究的先驱。Mcity提供了包含高速公路、城市街道、交叉口等多种道路场景的复杂环境,而ACM则配备了先进的V2X测试设备。这些试验场继续推进智能网联汽车技术前沿发展,并与世界汽车制造商及高科技公司合作。欧洲各国对智能网联汽车试验场的建立也是不遗余力。奥地利ALP.Lab等德国汽车高速测试赛道提供多样化测试环境、严格安全标准及适合欧洲交通法规的测试场景。这些试验场模拟多种复杂交通及气候条件以保证智能网联汽车多元环境中的性能与可靠性。
3.国内外智能网联汽车试验场的主要特点
3.1 技术设施和设备
国产智能网联汽车试验场在技术设施与装备上表现出高度专业化、系统化。试验场一般都配有模拟城市街道,高速公路,乡村道路等多种道路及交通环境的设施及能模拟不同气候条件的装置。另外试验场内交通信号系统,行人过街和非机动车流均可根据试验需要实现精细化控制。为模拟真实的无线电环境,试验场还将安装包括4G/5G基站在内的多个通信基站和专用短距离通信(DSRC)设备,确保试验过程中车辆通信无死角。这些设施与装备的配置使试验场可以对汽车的感知系统,决策系统以及执行系统展开全面深入地试验。如通过安装高精度定位系统、激光雷达等设备,试验场可以实现智能网联汽车准确位置追踪、环境感知测试等。同时该试验场可提供实时交通数据、环境数据等海量数据服务,给车辆自主学习带来了丰富投入。国外智能网联汽车试验场技术设施与装备也未遑更让。这些试验场通常会与科研机构一起使用最新科研成果及技术来打造一个高度仿真实际交通环境的试验平台。例如在很多试验场设置有高级车载传感器及通信设备来验证汽车感知及决策能力。他们还将利用仿真技术,创建虚拟测试环境,在不同的交通、天气和光照条件下进行测试。国外试验场的试验设施也表现出很高的创新程度,有的试验场还建设有试验自动驾驶车辆用的含有多种道路标志的虚拟城、交通灯和模拟行人与非机动车可实现复杂交互场景下的检测。
3.2 政策支持和环境
从国内看,政策支持与环境是智能网联汽车试验场建设的坚实基础。政府对试验场建设与运行进行了多层次的促进,主要涉及立法,经费和技术标准制定。如有关部门已制订出一系列行业标准及安全规范以保证测试活动专业安全。在经费支持上,采取建立专项基金、给予税收优惠的方式,鼓励企业、研究机构参与智能网联汽车开发与试验。上述政策的实施,不仅推动了试验场的建设,也为汽车企业和科研机构提供了一个开放共享的试验平台。国内试验场建设除在政策层面外也体现出与地方发展战略密切结合。多地政府已把智能网联汽车试验场建设视为促进地方经济转型升级,并纳入更大范围智能交通与智慧城市建设。试验场建设与经营已成为地方创新能力的一个重要表现,并引起一大批高新技术企业重视与投入。相比较而言,国外智能网联汽车试验场无论从政策支持还是环境建设方面都有其鲜明特色。在欧美等发达国家中,各国政府通常以立法的形式建立自动驾驶技术检测与应用框架并辅以研究资金与税收激励。
3.3 试验场建设和运营模式
试验场建设与运营模式作为智能网联汽车开发过程中的关键一环,涵盖了规划,建设,管理及业务等诸多方面。从建设模式来看,试验场一般采用以政府为主导,企业为主体,学术为支撑的合作模式。这一多方合作方式,有效地集政府资源配置能力,企业技术创新能力以及高校与科研机构理论研究优势于一身。比如政府有可能承担土地资源的供给与政策扶持的责任,企业有技术开发与实际运营的责任,学术界有可能通过研究成果来扶持技术革新与人才培养的责任。从运营模式上看,试验场倾向于采用开放式的运营策略来激励各类型的企业与组织参与试验。该模型不仅给汽车制造商,电子设备供应商以及软件开发公司提供一个试验与验证的平台,而且还推动了业内外技术交流与协作。试验场将通过征收部分服务费用或者提供定制化测试服务来实现其可持续运营。另外,部分试验场试行公私合营模式,由政府与私营部门联合投资兴建,不仅保障公共利益,而且引进私营部门运营效率与创新动力。该模式的试验场能灵活处理市场及技术变化,还能较好地分散风险、增加工程稳定性及长期收益。从服务上看,该试验场既提供了基本测试环境又提供了数据分析,结果评估和技术咨询等增值服务。这些服务可以帮助顾客在测试数据中挖掘出宝贵信息并加快产品开发过程。从安全与保密角度出发,试验场将执行严格入场审核与监管系统以保证试验活动安全与试验数据保密性。试验场建设与运行也体现出高度智慧与信息化特点。借助物联网,云计算,大数据等现代信息技术实现测试环境实时监测与管理,并在此基础上通过在线服务平台方便用户预约,缴费、反馈及其他服务进一步提高了试验场运营效率及服务质量。可以预计,随着科技的不断进步和市场需求的持续增长,未来的试验场在建设和运营模式上将更加注重创新性和灵活性,以适应智能网联汽车技术发展日新月异的变化。
4.国内外智能网联汽车试验场的比较
4.1 技术设施和设备
国内外智能网联汽车试验场无论是技术设施还是装备都表现出了较强的专业性与先进性,但是各有侧重与特点。国外的许多试验场,如美国密歇根州的Mcity和德国的自动驾驶试验场,一般都配有复杂的路网模拟系统,模拟各种驾驶环境和交通状况,包括城市街景、高速公路和乡村道路。这些试验现场广泛采用了高精度GPS,雷达,激光雷达等高端传感器及复杂车载通信系统为智能网联汽车试验提供了高度逼真准确的仿真环境。相比较而言,中国等国内试验场上海国际汽车城智能网联汽车试验场在设备投入与技术应用方面也在不断赶超国际先进水平。国内试验场对车路协同,5G通信和人工智慧交通控制系统进行了大量投资,试图借助最新技术手段对智能网联汽车进行复杂交通条件下试验。
4.2 政策支持和环境
从政策支持与发展环境来看,中外试验场亦各具特色。在国外试验场的背后,往往是政府大力支持,产业发展规划明确。如欧美部分国家政府对智能网联汽车发展给予税收减免,资金补贴和立法支持等多项激励政策,这些举措在很大程度上促进了有关技术的开发与商业化。另外,这类试验场在建设运行过程中还往往与学术机构和研究组织密切协作,并在政府,产业界和学术界三方联动下形成强有力的创新生态。相比之下,中国对智能网联汽车的政策扶持力度也是非同一般。政府发布多项促进智能汽车发展政策文件,确定智能汽车产业发展目标与路线图,并给予资金扶持与试点城市选择。在试验场建设中,政府在给予土地资源扶持的同时,也颁布了多项标准与规范来指导试验场建设的方向与服务质量。这些方针的推行为国内试验场的建设提供了有利的土壤。但国际试验场中一些环节政策环境较为成熟。比如一些国家对智能网联汽车已制定了比较全面的法律法规,这对智能网联汽车的测试及后期商业应用都有明确法律指导。
4.3 试验场建设和运营模式
智能网联汽车试验场建设与运营模式,反映出各国对新兴科技的发展战略与商业模式各不相同。在国外,试验场建设往往倾向于公私合作模式的融合,即政府、企业和研究机构共同出资,协同推进。在这一格局中,试验场不但是技术测试的舞台,而且也是创新与合作高地。以欧美为例,试验场建设与经营一般涉及多方利益相关者并保证其开放性与商业可持续性。试验场运营方注重向企业提供定制化测试服务,并在积极引进国际标准的前提下维持自身服务在世界范围内的竞争力。在中国,试验场建设与运营模式呈现国家战略导向。许多试验场由政府直接引导并资助设立,突出国家对产业发展的带动作用。试验场经营一般都是由政府委托机构或者企业来承担,并在政府监督与政策引导下力求技术标准统一、服务规范化。中国试验场对本土企业进行了试验与认证,同时升级了自动驾驶技术国家标准,推动了国内智能网联汽车产业飞速发展。两种模式都具有各自的优点。国外模式更加注重市场机制与行业自主性相结合,激励多元化投资与技术创新,促进行业良性竞争。而中国模式更加凸显了政府对行业发展的主导与规划作用,有利于集中资源、迅速促进行业与技术布局。值得关注的是无论国内还是国外试验场均在探索更为有效的施工与运营方式。随着智能网联汽车的迅速发展,试验场建设与运营模式不断地适应着科技与市场变化。试验场在不断优化业务、引进新技术、新管理模式等方面来提升运营效率、改善测试效果,使其能够更好地为智能网联汽车开发服务。另外,由于国际合作不断增多,试验场的建设与运营模式正朝着更开放、更国际化、更符合全球化技术与产业发展趋势的趋势迈进。
结束语
智能网联汽车试验场作为促进智能交通与自动驾驶技术发展的主要基石,在智能交通中发挥着重要作用。尽管国内外试验场在技术、政策和运营模式上各有侧重,但它们共同推动了智能网联汽车技术的进步与应用。今后,伴随着技术进一步成熟、市场需求日益扩大,智能网联汽车试验场仍将发挥重要作用,推动世界智能交通网络建设与发展。
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