1.1 智能网联汽车的概念与内涵

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中将新能源汽车和智能网联汽车作为国家制造业核心竞争力提升领域进行布局，而“智能网联汽车”“车联网”“智能汽车”“智能交通系统”等概念也在日常生活中被反复提及。那智能网联汽车到底是什么？智能网联汽车与这些概念又是如何区分的呢？

1.1.1 智能网联汽车的相关范畴

随着汽车智能化、网联化发展大潮的到来，“车联网”“智能网联汽车”等概念被反复提及。“车联网”与“智能网联汽车”的准确定义是什么？它们与“智能汽车”“智能交通”的关系又是如何的？在本书的开篇，有必要对上述概念进行一些梳理。

智能网联汽车是智能交通系统中的智能汽车与车联网交集的产品。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，只有充分利用互联技术，才能保障智能网联汽车真正拥有充分的智能和互联。故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。

1. 智能汽车

按照Azim Eskandarian在《智能汽车手册》中的定义，智能汽车是指“能够自主完成部分驾驶任务或辅助驾驶人更有效地完成驾驶任务，实现更安全、更高效和更环保行驶的车辆”。

智能汽车作为智能交通系统的一个重要组成部分，是一个集环境感知、规划决策和控制执行于一体的高新技术综合体。智能汽车利用传感器技术、信号处理技术、通信技术、计算机技术等，根据各传感器所得到的信息做出分析和判断，辨别车辆所处的环境和状态；或者向驾驶人发出劝告和报警信息，提醒驾驶人注意规避危险；或者在紧急情况下帮助驾驶人操作车辆（即辅助驾驶系统），防止事故发生，使车辆回到正常驾驶状态；或者代替驾驶人操作，实现车辆运行的自动化。

智能汽车主要侧重于汽车的智能化发展层次，即汽车是否具有先进的环境感知、决策规划和一定层级的自动驾驶能力，并未将联网与信息交互功能作为考虑的重点。

2. 车联网

车联网的概念来自物联网，即车辆物联网。行业背景不同，对车联网的定义也不尽相同。传统意义的车联网是指装载在车辆上的电子标签通过无线射频等识别技术，在信息网络平台上实现对所有车辆的属性信息和静、动态信息的提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务的系统。随着车联网技术与产业的发展，上述定义已经不能涵盖车联网的全部内容。

根据车联网产业技术创新战略联盟的定义，车联网（Internet of Vehicle，IOV）是以车内网、车际网和车载移动物联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车——X（车、路、行人以及互联网等）之间，进行无线通信和信息交换的大系统网络，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。车联网组成如图1-1所示。

车联网通过整合全球定位系统（GPS）导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术奠定了新的汽车技术发展方向，实现了手动驾驶和自动驾驶的兼容。

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，量产车型目前主要以导航和娱乐系统为主，而车辆主动安全和节能减排则是业内最新热点。

3. 智能交通系统

中国智能交通协会提出，智能交通系统是将先进的数据传输技术、电子控制技术、计算机技术及智能车辆技术等综合运用于整个交通运输管理体系，通过对交通信息的实时采集、传输和处理，借助各种科技手段和设备，对各种交通情况进行协调和处理，建立起一种实时、准确、高效的综合运输管理体系，从而使交通设施得以充分利用，提高交通效率和安全水平，最终使交通运输服务和管理智能化，实现交通运输的集约式发展。

“智能交通系统”强调的是交通运输系统的整体构建，包含了路网和通信基站等基础设施建设、道路交通管理，以及相关信息服务等。汽车被看作庞大交通系统中的一个网络节点，其自身产品形态和功能的变化在此被弱化。

4. 无人驾驶汽车

无人驾驶汽车是一种智能汽车，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶系统来实现无人驾驶。无人驾驶汽车集自动控制、环境交互、视觉识别等众多人工智能技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物，也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

综上所述，智能汽车、智能网联汽车、智能交通、车联网等概念间的相互关系可如图1-2所示。其中智能汽车隶属于智能交通大系统，智能网联汽车则属于智能汽车与车联网的交集。智能网联汽车是智能交通系统的核心组成部分。智能网联汽车的终极目标是无人驾驶汽车。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，终极目标是智能交通系统。无人驾驶汽车是汽车智能化与车联网的完美结合。

1.1.2 智能网联汽车的基本概念及主要分类

1. 基本概念

按照中国汽车工业协会的定义，智能网联汽车（Intelligent and Connected Vehicle，ICV）是指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，实现车与X（车、路、人、云等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现安全、高效、舒适、节能行驶，并最终实现替代人来操作的新一代汽车。

由智能网联汽车的定义可知，真正意义上的智能网联汽车实际上不仅只是一个移动的互联网，还有车车通信、车路通信，以及车内通信等，可以称之为三网融合的网，即车云网、车际网、车内网。

车辆通信类型可根据通信对象的不同进行划分，包括车与车通信、车与路通信、车与人通信、车与应用平台通信、车内通信等类型，即V2X（Vehicle to X），如图1-3所示。V2X是未来智能交通运输系统的关键技术。它使得车与车、车与基站、基站与基站之间能够通信，从而获得实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息，提高驾驶安全性，减少拥堵，提高交通效率，提供车载娱乐信息等。

车与车通信主要是指通过车载终端进行车辆间的通信。车载终端可实时获取周围车辆的车速、车辆位置、行车情况告警等信息，车辆间也可以构成一个互动的平台，实时交换各种文字、图片、音乐和视频等信息。车与车通信主要应用于避免和减缓交通事故、车辆监督管理、生活娱乐等方面，同时基于公共网络的车与车通信，还可应用于车辆间的语音、视频通话等。车与车通信主要采用短距离无线通信技术。

车与路通信是指车辆终端设备与道路区域的设备（如交通信号灯、交通摄像头、路侧单元等）进行通信，道路区域设备获取附近区域的车辆信息并发布各类实时信息，其中，路包括室外道路和室内道路。车与路通信主要应用于实时信息服务、车辆监控管理、不停车收费等。车与路通信主要采用短距离无线通信技术。

车与人通信是指人使用用户区域的设备（如手机、计算机等）与车辆区域的设备进行通信。车与人通信主要应用于智能服务、车辆信息管理等。车与人通信主要采用短距离或远距离无线通信网络。

车与应用平台通信是指车载终端通过接入核心网络与远程的应用平台建立连接，应用平台与车辆之间进行数据交互，并对获取的数据进行存储和处理，提供远程车辆交通/娱乐/手持设备商务服务和车辆管理等应用。车与应用平台通信主要应用于车辆导航、车辆远程监控、紧急救援、信息娱乐服务等。车与应用平台通信主要采用无线通信技术。

车内通信是车载终端与车内的传感器和电子控制装置之间连接形成车内通信网络，获取车辆数据并可发送指令对车辆进行控制。车内通信主要应用于车辆检测、车辆系统控制、辅助驾驶等。车内通信的范围覆盖整个车辆内部，是在一个相对静止的环境中进行通信。车内通信主要采用总线技术。

由上述可知，在智能网联汽车的通信类型中采用的主要通信技术有三种：短距离无线通信技术、远距离无线通信技术、总线技术。

智能网联汽车依据其技术架构可以划分为“端”“管”“云”三层，如图1-4所示。“端”是指汽车端的部件和系统，包含传感器、车载总线、手机移动软件、嵌入式控制软件、车载操作系统、车载及智能终端应用软件等；“管”是指汽车端到服务端的接口和通信媒介，包含基于OBD的服务终端、车载信息服务终端（Telematics BOX，T-BOX）、V2X通信（DSRC、LTE-V）、4G/5G等；“云”是指汽车的远程服务系统，包含远程的信息服务系统、汽车远程服务提供商（Telematics Service Provider，TSP）、云计算平台、大数据平台等。

（1）云计算服务

云服务平台是未来智能网联汽车架构的核心，车辆的智能化并不仅仅表现为车辆依赖自身的能力对周围局部环境的理解和反应，而是充分获取全局信息后单体智能与全局智能的协同最优。云服务平台需要具备海量数据的存储和处理能力，通过集群应用、网格技术或者分布式文件系统等功能，将网络中大量各种类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能。云服务平台一方面能够实时接收记录所有车辆的上报信息进行定期备份并异地存储所有数据，另一方面能够利用人工智能、机器学习等方法对海量数据进行分析整理，挖掘数据的潜在价值。通过虚拟化和资源共享，云服务平台大大提升了资源的利用率和资源使用的弹性，从而极大地提升对海量数据的存储能力和处理能力，促进智能网联汽车智能程度的升级。

（2）“三网”融合

智能网联汽车的发展趋势是必须有通信，以实现自主控制和云端控制的结合。网联化就是要做到车内网、车云网和车际网“三网”融合。车内网是指由数据总线和电控单元组成的集中式网络系统，为了简化线路、减少线束、提高信息传输的速度和可靠性，CAN等数据总线技术得到了广泛的应用，解决了车辆的线束问题，整合汽车电子领域的各种先进技术，同时使得电控单元之间的数据交换变得更为快捷方便。除了车内互联，车云网和车际网也是智能网联汽车的发展趋势。车云网是指车辆通过通信技术与互联网进行连接，实现车辆与云服务平台的互联，而车际网是指通过专用短程通信技术建立的车——X（车、人、路等）之间的通信网络。智能网联汽车最终是具有通信协同感知和云端智能控制的系统。

（3）智能终端

车载智能终端主要借助对周边环境的感知、对障碍物及危险的识别、与云服务平台的通信以及与其他车辆和路侧设备的互联等获取的信息，通过智能控制、人机交互等方式提高安全性，改善驾驶体验。车载智能终端一方面基于先进的传感技术与传统汽车制造业的深度融合，主要使用诸如立体摄像机、雷达等传感器，结合控制器、线控执行机构的组合，构成驾驶辅助或自动驾驶系统，使得车辆能够检测和应对周围的环境，这类应用已经在部分品牌的车辆上得到应用；另一方面是互联网思维对传统汽车驾驶模式的变革，主要依靠有代表性的互联网企业推动。这类企业重点开发车载信息系统，并与汽车厂商合作开发推广导航、语音识别、娱乐、安全等方面的应用程序和控制技术。

智能网联汽车从“云——管——端”三方面体现智能化及网联化。

2. 主要分类

智能网联汽车包括网联化与自动化两个技术层面，其分级也可对应地按照网联化与自动化两个层面区分。

（1）网联化等级划分

智能网联汽车网联划分为3个等级，见表1-1。1级是网联辅助信息交互，2级是网联协同感知，3级是网联协同决策与控制。网联化等级越高，智能网联汽车网联化程度越高。

目前，已经量产的汽车产品的网联化水平基本还以1级为主，部分实验室阶段的产品能达到2级、3级水平。

（2）自动化等级划分

自动化分级级别越高，应用的高级驾驶辅助系统越多，车辆系统的集成与融合度越高，软件控制的重要性越大。当前，自动化分级比较有代表性的是两种分级，一种是美国汽车工程师学会（SAE）划分的分类标准，也就是现在常说的L0～L5级的分级标准，见表1-2；另一类则是我国在2021年正式开始发行的GB/T 40429—2021《汽车驾驶自动化分级》，按0～5级来划分，见表1-3。我国的划分标准在制定过程中参考了SAE的标准，是更符合我们国家实际情况的分级标准。

1）SAE划分的标准见表1-2。

在L0级时，车辆没有辅助系统，驾驶人需要全神贯注，手眼并用。

在L1级时，车辆有横向或者纵向辅助系统，但驾驶人仍需要集中注意力，手眼并用。

在L2级时，车辆有横向和纵向辅助系统，驾驶人仍需要观察环境，但可以临时解放手和眼。

在L3级时，车辆在紧急情况下会发出驾驶人接管请求，驾驶人全程需要有接管意识，驾驶人可以解放手和眼。

在L4级时，车辆即使在紧急情况下（可以自己处理）也不会发出驾驶人接管请求，驾驶人不需要有接管意识，可以解放手和大脑。

在L5级时，车辆可以实现完全自动驾驶，车辆不需要驾驶人，并且将不再需要转向盘、制动和加速踏板、后视镜。

2）我国划分的标准见表1-3。

0级具有的功能：驾驶人掌握驾驶权，系统不能对车辆横向（指左右方向）或纵向（指加减速）进行控制，但是具备一定的路况识别和反应能力，具有前部碰撞预警（FCW）、车道偏离预警（LDW）、盲点探测预警（BSD）功能。

1级具有的功能：1级自动驾驶汽车和0级自动驾驶汽车一样，都属于有限制条件的自动驾驶，且当汽车出现故障时都需要人类驾驶人来控制车辆。不同之处在于，1级自动驾驶汽车的自动化系统能够在人类驾驶人的协助下，对车辆的方向或加减速进行控制，但只能二选一。换言之，1级自动驾驶可具备自适应巡航（ACC）或者车道保持辅助功能（LKA）和自动紧急制动（AEB）。

2级具有的功能：在自动驾驶系统所规定的运行条件下，车辆本身能够控制汽车的转向和加减速运动，拥有多项操作权，但还是驾驶人主导。在汽车出现故障时，人类驾驶人将负责执行汽车的驾驶任务。和1级自动驾驶相比，2级自动驾驶将拥有智能巡航辅助功能（ICC），也就是同时具有ACC和LKA。

3级具有的功能：0级到2级是驾驶人为主导，3级为自动驾驶的分水岭。在自动驾驶系统所规定的运行条件下，车辆本身就能完成转向和加减速，以及路况探测和反应的任务。对于3级自动驾驶汽车，驾驶人只需要在系统失效或者超过工作条件时对故障汽车进行接管。由此，属于3级自动驾驶的汽车将有条件实现交通拥堵辅助功能（TJP）。

4级具有的功能：4级自动驾驶汽车仍属于有限制条件的自动驾驶，但是汽车的方向和加减速控制、路况观测和反应，以及汽车故障时的接管任务都能够由自动驾驶系统完成，不需要人类参与。但由于立法和基础设施发展欠缺，4级自动驾驶汽车只能在限定区域行驶[通常是在城市路况，最高平均速度达30mile/h（1mile=1.6km）]。因此，现有的大多数4级自动驾驶汽车都面向共享出行领域。

5级具有的功能：5级自动驾驶汽车和4级自动驾驶汽车能够实现的基本功能相同，但5级自动驾驶汽车不再有运行条件的限制（商业和法规因素等限制除外），同时自动驾驶系统能够独立完成所有的操作和决策。