“電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化”被認為是汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的三大趨勢。智能汽車的完整概念是什么?在智能汽車領(lǐng)域，IT巨頭與汽車企業(yè)的技術(shù)路線有哪些不同?谷歌研發(fā)的無人駕駛汽車能否快速進入普通消費者的家庭?智能汽車能否解決諸如安全、節(jié)能、環(huán)保等交通領(lǐng)域的重大問題，又會給我國汽車企業(yè)帶來哪些機遇與挑戰(zhàn)?
美國電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)預測，本世紀中葉前，無人駕駛汽車將占據(jù)全球汽車保有量的75%，汽車交通系統(tǒng)概念將迎來變革，交通規(guī)則、基礎(chǔ)設(shè)施都將隨著無人駕駛汽車的出現(xiàn)而發(fā)生劇變，智能汽車可能顛覆當前的汽車交通運輸產(chǎn)業(yè)運作模式。近日，汽車行業(yè)著名咨詢機構(gòu)IHS發(fā)布預測報告稱，“通過電腦系統(tǒng)實現(xiàn)無人駕駛的智能汽車”，其發(fā)展速度正在趕超純電動汽車，2025年左右將走進尋常百姓家，2035年銷量將達到1180萬輛，占同期全球汽車市場總銷量的9%。以往在科幻大片中才能見到的無人駕駛汽車似乎離我們的現(xiàn)實生活越來越近了。
一、智能汽車的概念與體系架構(gòu)
1、智能汽車的概念
所謂“智能汽車”，就是在普通汽車的基礎(chǔ)上增加了先進的傳感器(雷達、攝像)、控制器、執(zhí)行器等裝置，通過車載傳感系統(tǒng)和信息終端實現(xiàn)與人、車、路等的智能信息交換，使汽車具備智能的環(huán)境感知能力，能夠自動分析汽車行駛的安全及危險狀態(tài)，并使汽車按照人的意愿到達目的地，最終實現(xiàn)替代人來操作的目的。
從發(fā)展的角度，智能汽車將經(jīng)歷兩個階段。第一階段是智能汽車的初級階段，即輔助駕駛;第二階段是智能汽車發(fā)展的終極階段，即完全替代人的無人駕駛。美國高速公路安全管理局將智能汽車定義為以下五個層次：
(1)無智能化(層次0)：由駕駛員時刻完全地控制汽車的原始底層結(jié)構(gòu)，包括制動器、轉(zhuǎn)向器、油門踏板以及起動機。
(2)具有特殊功能的智能化(層次1)：該層次汽車具有一個或多個特殊自動控制功能，通過警告防范車禍于未然，可稱之為“輔助駕駛階段”。這一階段的許多技術(shù)大家并不陌生，比如車道偏離警告系統(tǒng)(LDW)、正面碰撞警告系統(tǒng)(FCW)、盲點信息(BLIS)系統(tǒng)。
(3)具有多項功能的智能化(層次2)：該層次汽車具有將至少兩個原始控制功能融合在一起實現(xiàn)的系統(tǒng)，完全不需要駕駛員對這些功能進行控制，可稱之為“半自動駕駛階段”。這個階段的汽車會智能地判斷司機是否對警告的危險狀況做出響應(yīng)，如果沒有，則替司機采取行動，比如緊急自動剎車系統(tǒng)(AEB)、緊急車道輔助系統(tǒng)(ELA)。
(4)具有限制條件的無人駕駛(層次3)：該層次汽車能夠在某個特定的駕駛交通環(huán)境下讓駕駛員完全不用控制汽車，而且汽車可以自動檢測環(huán)境的變化以判斷是否返回駕駛員駕駛模式，可稱之為“高度自動駕駛階段”。目前，谷歌無人駕駛汽車基本處于這個層次。
(5)全工況無人駕駛(層次4)：該層次汽車完全自動控制車輛，全程檢測交通環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)所有的駕駛目標，駕駛員只需提供目的地或者輸入導航信息，在任何時候都不需要對車輛進行操控，可稱之為“完全自動駕駛階段”或者“無人駕駛階段”。
2、智能汽車的體系架構(gòu)
通過車載傳感系統(tǒng)，智能汽車本身具備主動的環(huán)境感知能力，此外，它也是智能交通系統(tǒng)(ITS)的核心組成部分，是車聯(lián)網(wǎng)體系的一個結(jié)點，通過車載信息終端實現(xiàn)與人、車、路、互聯(lián)網(wǎng)等之間的無線通訊和信息交換。因此，智能汽車集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、模式識別、通訊及自動控制等技術(shù)，它是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級駕駛輔助等于一體的高新技術(shù)綜合體，擁有相互依存的價值鏈、技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈。
(1)智能汽車的價值鏈
如果說車聯(lián)網(wǎng)在汽車安全、節(jié)能、環(huán)保方面的價值是間接、基礎(chǔ)性的，那么智能汽車在提高行車安全、減輕駕駛員負擔方面的核心價值則是直接、顯而易見的，并有助于節(jié)能和環(huán)保。研究表明，在智能汽車的初級階段，通過先進智能駕駛輔助技術(shù)有助于減少50%～80%的道路交通安全事故。在智能汽車的終極階段，即無人駕駛階段，甚至可以完全避免交通事故，把人從駕駛過程中解放出來，這也是智能汽車最吸引人的價值魅力所在。
(2)智能汽車的技術(shù)鏈
智能技術(shù)系統(tǒng)一般由傳感器、控制器、執(zhí)行器三大關(guān)鍵技術(shù)組成，主要包括：1)先進傳感技術(shù)，包括利用機器視覺技術(shù)的檢測，如激光測距系統(tǒng)、紅外攝像技術(shù)，以及利用雷達(激光、厘米波、毫米波、超聲波)檢測前行車輛。2)通信技術(shù)(GPS、DSRC、3G/4G)，包括數(shù)臺智能汽車之間協(xié)調(diào)行駛必須的技術(shù)、車路協(xié)調(diào)通信技術(shù)，以及相應(yīng)的車聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)。3)橫向控制，包括利用引導電纜、磁氣標志列、機器視覺技術(shù)、具有雷達反射性標識帶的橫向控制。4)縱向控制，包括利用激光雷達、毫米波雷達、機器視覺技術(shù)測車間距離的縱向控制，以及利用車間通信及車間距離雷達的車隊列行駛縱向控制。
(3)智能汽車的產(chǎn)業(yè)鏈
車聯(lián)網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)(ITS)為智能汽車提供了智能化的基礎(chǔ)設(shè)施、道路及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，隨著汽車智能化層次的提高，反過來也要求車聯(lián)網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)同步發(fā)展。
智能汽車的產(chǎn)業(yè)鏈可以描述如下：1)車聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈，包括上游的元器件和芯片生產(chǎn)企業(yè)，中游的汽車廠商、設(shè)備廠商和軟件平臺開發(fā)商，以及下游的系統(tǒng)集成商、通信服務(wù)商、平臺運營商和內(nèi)容提供商等。2)先進傳感器廠商：開發(fā)和供應(yīng)先進的機器視覺技術(shù)，包括激光測距系統(tǒng)、紅外攝像，以及雷達(厘米波、毫米波、超聲波)等。3)汽車電子供應(yīng)商：能夠提供智能駕駛技術(shù)研發(fā)和集成供應(yīng)的汽車電子供應(yīng)商，如博世、德爾福、電裝等。
二、智能汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
1、IT巨頭與汽車企業(yè)采用完全不同的技術(shù)路線
寶馬曾表示：“我們比IT企業(yè)更了解汽車的參數(shù)，更能確保汽車行駛中的安全。你可以允許蘋果手機死機，但決不能允許寶馬車在半路‘死機’?！边@或許反映了IT企業(yè)與汽車企業(yè)的不同思路，前者憑借強大的后臺數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能軟件的支持，能夠很好地實現(xiàn)汽車與云端的互聯(lián);而汽車企業(yè)則更多地考慮到車輛的實用性和安全性，他們“固守”汽車本身的優(yōu)勢。
2012年8月，谷歌宣布其研發(fā)的無人駕駛汽車已經(jīng)在電腦的控制下安全行駛了30萬英里。谷歌無人駕駛汽車依靠激光測距儀、視頻攝像頭、車載雷達、傳感器等獲得環(huán)境感知和識別能力，確保行駛路徑遵循谷歌街景地圖預先設(shè)定的路線。其裝置價格昂貴，大約需30萬美元，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用，其本質(zhì)符合軍用智能車的技術(shù)特點。
與IT企業(yè)不同，沃爾沃、奧迪、奔馳、寶馬、豐田、日產(chǎn)、福特等汽車巨頭均選擇了更具實用性的民用智能車技術(shù)路線。在技術(shù)裝置方面主要采用常規(guī)的雷達(厘米波、毫米波、超聲波)、相機(立體、彩色、紅外)、傳感器(雷達、激光、超聲波)、攝像機等進行環(huán)境感知和識別，通過基于車聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同式輔助駕駛技術(shù)進行智能信息交互，結(jié)合GPS導航實現(xiàn)路徑規(guī)劃，并且更加注重機電一體化系統(tǒng)動力學及控制技術(shù)的研發(fā)，成本低廉，便于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
2、世界汽車巨頭正致力于“高度自動駕駛技術(shù)”的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化
智能汽車前兩個層次的“輔助駕駛技術(shù)”和“半自動駕駛技術(shù)”已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并成為提升產(chǎn)品檔次和市場競爭力的重要手段。智能汽車第一層級的輔助駕駛技術(shù)包括自主式輔助駕駛技術(shù)和協(xié)同式輔助駕駛技術(shù)兩種，通過警告讓司機防患車禍于未然。其中，包括前碰撞預警(FCW)、車道偏離預警(LDW)、車道保持系統(tǒng)(LKS)、自動泊車輔助(APA)等在內(nèi)的自主式輔助駕駛技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，處于普及推廣階段，并由豪華車下沉至B級車。今年，汽車輔助駕駛技術(shù)成為獲取E-NCAP四星和五星的必要條件。在美國、歐洲、日本等汽車發(fā)達國家和地區(qū)，基于車聯(lián)網(wǎng)V2I/V2V技術(shù)的協(xié)調(diào)式輔助駕駛技術(shù)正在進行實用性技術(shù)開發(fā)和大規(guī)模試驗場測試。半自動駕駛技術(shù)近年來在高端車上逐漸獲得應(yīng)用，比如已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(ACC)。
世界汽車巨頭們正致力于第三個層次“高度自動駕駛技術(shù)”的實用化研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，即將實現(xiàn)量產(chǎn)上市。今年，沃爾沃將率先量產(chǎn)全球第一個自動駕駛技術(shù)——堵車輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)是自適應(yīng)巡航控制和車道保持輔助系統(tǒng)的集成與延伸，它可以使汽車在車流行駛速度低于50公里/小時的情況下，自動跟隨前方車輛行進。此外，奧迪、凱迪拉克、日產(chǎn)、豐田等都計劃推出諸如自動轉(zhuǎn)向、加減速、車道引導、自動停車、自適應(yīng)巡航控制等技術(shù)的汽車，它們大多屬于第三層次的智能駕駛技術(shù)。
3、“全工況無人駕駛”前路漫漫
由于車聯(lián)網(wǎng)V2X技術(shù)涵蓋汽車、IT、交通、通訊等多個行業(yè)，相關(guān)技術(shù)標準法規(guī)仍不健全，協(xié)調(diào)式輔助駕駛技術(shù)目前尚未得到大規(guī)模推廣應(yīng)用。谷歌無人駕駛汽車目前還離不開人的操控，只能按預定程序行進，在霧雪天氣還會受到干擾，并且在加速、減速及轉(zhuǎn)向時銜接不太好?？傊r的無人駕駛技術(shù)仍處于研發(fā)階段，最終的實用性測試和驗證還需要很長時間。
隨著V2X技術(shù)最終實用性測試和無人駕駛實用化技術(shù)開發(fā)的進行，需要進一步建立和完善車聯(lián)網(wǎng)V2X技術(shù)標準法規(guī)、無人駕駛技術(shù)標準法規(guī)，并據(jù)此逐步建設(shè)相應(yīng)的通信、道路基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建起完整的智能化的人、車、路系統(tǒng)，為協(xié)調(diào)式輔助駕駛技術(shù)和無人駕駛技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
無人駕駛汽車要真正上路，還將面臨法律和道德方面的困難。一方面，無人駕駛汽車與有人駕駛汽車發(fā)生交通事故時，其責任歸屬以及保險賠付等問題待商議解決;另一方面，無人駕駛技術(shù)永遠是將保護車輛和車內(nèi)人員作為第一要務(wù)，這會涉及交通道德問題。
4、智能汽車將對交通運輸業(yè)產(chǎn)生深遠而革命性的影響
智能汽車將大幅減少交通安全事故。汽車交通事故在很大程度上取決于人為因素，無人駕駛汽車由行車電腦精確控制，可以有效減少酒駕、疲勞駕駛、超速等人為不遵守交通規(guī)則導致的交通事故。
智能汽車將提高車輛利用率，降低汽車總銷量，減輕汽車對環(huán)境的污染。根據(jù)谷歌無人駕駛汽車團隊的統(tǒng)計，傳統(tǒng)汽車在大部分時間內(nèi)(96%)處于空閑狀態(tài)，利用率較低。無人駕駛汽車可以按照時間順序依次供需要的人使用，因此可以更好地統(tǒng)籌安排家庭內(nèi)車輛使用，提高車輛的使用效率，減少車輛消費總量，有效減少碳排放。另一方面，智能汽車可以根據(jù)實時路況自動選擇到達目的地的最優(yōu)路徑，能源消耗更少。
智能汽車將改變當前汽車交通基礎(chǔ)設(shè)施狀況，影響汽車運輸相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。智能汽車的運行需要配套的交通基礎(chǔ)設(shè)施，當前的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況將不再適用。例如由于無人駕駛汽車靠傳感器感知路面障礙，或者通過4G/DSRC與道路設(shè)施通信，因此需要在交叉路口、路側(cè)、彎道等布置引導電纜、磁氣標志列、雷達反射性標識、傳感器、通信設(shè)施等。隊列行駛也是智能汽車的另一種形式，即有人駕駛領(lǐng)頭車輛，后面跟隨著無人駕駛車輛編隊，這一技術(shù)將提高汽車運輸?shù)淖詣踊潭取?/FONT>
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