与智能网联汽车相关的概念有智能汽车、无人驾驶汽车、车联网和智能交通系统等。
智能汽车是搭载先进传感系统、决策系统和执行系统,运用信息通信、互联网、大数据、云计算、人工智能等新技术,具有部分或完全自动驾驶功能,由单纯交通运输工具逐步向智能移动空间转变的新一代汽车。
智能汽车是智能交通系统的重要组成部分,智能汽车的初级阶段是具有先进驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)的汽车。未来的智能汽车已不单纯是一个交通运输工具,而是智能移动终端,其发展方向可以分为自动化和网联化。智能汽车的终极发展目标是无人驾驶汽车。
无人驾驶汽车是通过车载环境感知系统感知道路环境,自动规划和识别行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它利用环境感知系统来感知车辆周围环境,并根据感知所获得的道路状况、车辆位置和障碍物信息等,控制车辆的行驶方向和速度,从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。无人驾驶汽车是传感器、计算机、人工智能、无线通信、导航定位、模式识别、机器视觉、智能控制等多种先进技术融合的综合体。
与一般的智能汽车相比,无人驾驶汽车具有更先进的环境感知系统、中央决策系统以及底层控制系统。无人驾驶汽车能够实现完全自动的控制,全程检测交通环境,能够实现所有的驾驶目标。驾驶员只需提供目的地或者输入导航信息,在任何时候均不需要对车辆进行操控。
无人驾驶汽车是汽车智能化、网络化的终极发展目标。
车联网是指利用物联网、无线通信、卫星定位、云计算、语音识别等技术建立的一张全面覆盖车辆、交通基础设施、交通参与者、交通管理者、交通服务商等的快速通信网络,可实现智能信号控制、实时交通引导、交通秩序管理、交通信息服务等一系列交通管理与服务应用,最终达到交通安全、行车高效、驾驶舒适、节能环保等目标。
车联网技术主要面向道路交通,为交通管理者提供决策支持,为车辆与车辆、车辆与道路提供协同控制,为交通参与者提供信息服务。车联网是智能交通系统与互联网技术发展的融合产物,是智能交通系统的重要组成部分,更多表现在汽车基于现实中的场景应用,主要包括安全类、驾驶类、娱乐类和服务类的应用。
智能交通系统(Intelligent Traffic System, ITS)是未来交通系统的发展方向,它是一种将先进信息技术、计算机处理技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、运筹学、人工智能等有效地集成,运用于整个地面交通管理系统而建立的在大范围内、全方位发挥作用的,且实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。
智能交通系统包含道路上的车辆和各种交通设施,强调系统平台通过智能化方式对交通环境下的车辆及交通设施进行智能化管理和控制,同时也提高了交通效率。
智能交通系统随着车联网技术的发展而不断发展,车联网的终极目标就是交通系统的全面智能化。
智能网联汽车(Intelligent Connected Vehicle, ICV)是一种跨技术、跨产业领域的新兴汽车体系,各国对智能网联汽车的定义不同,叫法也不尽相同,但终极目标是一样的,即可上路安全行驶的无人驾驶汽车。
从狭义上讲,智能网联汽车是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,并融合现代通信与网络技术,实现V2X智能信息交换共享,具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能,可实现安全、舒适、节能、高效行驶并最终可替代人来操作的新一代汽车。
从广义上讲,智能网联汽车是以车辆为主体和主要节点,融合现代通信和网络技术,使车辆与外部节点实现信息共享和协同控制,以达到车辆安全、有序高效、节能行驶的新一代多车辆系统,如图1-1所示。
智能网联汽车、智能汽车、无人驾驶汽车、车联网、智能交通系统有密切相关性,但没有明显分界线,它们的关系可用图1-2表示。
智能网联汽车是智能交通系统中智能汽车与车联网的交集。智能网联汽车是车联网的重要组成部分,智能网联汽车的技术进步和产业发展有利于支撑车联网的发展。车联网系统是智能网联汽车、智能汽车的最重要载体。智能网联汽车更侧重于解决安全、节能、环保等制约产业发展的核心问题。
图1-1 智能网联汽车
图1-2 智能网联汽车相关概念关系
智能网联汽车与车联网应该并行推进、协同发展。智能网联汽车依托车联网,能使车辆与其他交通参与者(V2X)之间实现多种方式的信息交互与共享,提高智能网联汽车的行驶安全性。
智能网联汽车本身具备自主的环境感知能力,也是智能交通系统的核心组成部分,是车联网体系的一个结点,通过车载信息终端实现与车、路、行人、业务平台等之间的无线通信和信息交换。智能网联汽车的聚焦点是在车上,发展重点是提高汽车安全性,其终极目标是无人驾驶汽车;而车联网的聚焦点是建立一个比较大的交通体系,发展重点是给汽车提供信息服务,其终极目标是智能交通系统。无人驾驶汽车是智能网联汽车与车联网的完美结合。
智能网联汽车技术路线主要分为基于传感器的车载式技术路线和基于通信互联的网联式技术路线,如图1-3所示。
车载式技术路线难以实现V2X之间的通信,大规模应用成本较高,并且缺少城市环境的全方位扫描:网联式方案则受限于无法实现车辆与行人(V2P)之间的通信,并且需要较大的基础设施投资。因此两种方案均不能完全满足未来全工况无人驾驶的需要。对于智能网联汽车,车载式和网联式将走向技术融合,通过优势互补,提供安全性更好、自动化程度更高、使用成本更低的解决方案。实现这种技术融合需要更先进的定位技术、更高分辨率的地图自动生成技术、可靠而直观的人机交互界面以及相关标准、法规等。
图1-3 车载式技术路线和网联式技术路线