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任务二
了解智能网联汽车产业的相关信息

学习目标

·能认知国内外智能网联汽车产业的发展。

·能熟知智能网联汽车产业的架构内容。

·能熟知智能网联汽车的价值链。

·能熟知智能网联汽车的技术链。

·能熟知智能网联汽车的产业链。

·能认知智能网联汽车产业的现状。

·具备从多途径的信息源中检索专业知识的能力。

·获得分析问题和解决问题的一些基本方法。

·尝试多元化思考解决问题的方法,形成创新意识。

·积极主动地与小组成员交流、讨论学习成果,取长补短,完成自我提升。

·养成定期反思与总结的习惯,改进不足,精益求精。

知识索引
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引导问题11

电动化、智能化、网联化已成为当前汽车产业变革的趋势和潮流。将“智能”卖点植入汽车的服务商如雨后春笋般涌现出来,百度推出的无人出租汽车服务已经在北京、广州、长沙、重庆、沧州多个城市落地。华为继2019年首次亮相上海车展之后,又以汽车行业一级供应商(Tier 1)的身份亮相2020年北京车展,为各大汽车厂商提供了大量优秀的配套设备与解决方案。智能网联汽车已经成为全球汽车产业发展的战略方向。请查阅相关资料,了解我国智能网联汽车发展历程,并填写以下空格及表1-2-1。

1989—1999年,我国处于阶段__________;2000—2006年,我国处于_________阶段;

2007—2015年,我国处于阶段__________;2015年以后,我国处于__________阶段。

表1-2-1 我国智能网联汽车相关文件

我国智能网联汽车的发展

智能网联汽车产业发展包括单车自动化和车联网技术两大发展领域。在单车自动化领域,我国智能网联汽车在如毫米波雷达、车规级激光雷达、大算力计算芯片等关键零部件方面已取得自主突破,开始进入量产前装阶段,逐步对国外产品形成替代;在整车集成方面,我国多数汽车企业量产了L2级辅助驾驶汽车,实现了辅助驾驶技术大规模商业化应用。在车联网技术领域,我国提出了通过“车路云一体化的融合系统”来实现智能网联汽车在智慧城市中应用的中国方案,经过多年发展,目前已形成C-V2X芯片、终端和系统的全产业链。

目前,我国主推单车结合车联网共同实现无人驾驶的技术路线,车联网产业的发展将会经历路端网络覆盖从无到有的过程,车联网功能也将会从最简单的信息交互到网络协同感知再到最终的网联协同决策与控制。高精度地图作为车联网产业链上游技术,将对单车系统感知、定位、规划决策等环节起到强大的辅助作用。相较于国外,我国在智能网联汽车领域的研究起步较晚,但是国家一直非常重视智能网联汽车的发展,并逐渐上升到国家的战略层面。

1989—1999年,我国处于小范围区域研发智能网联阶段,自动驾驶研发主要集中在少数高校,一些整车企业开始与高校联合开展自动驾驶的研发工作。

2000—2006年,我国处于国家层面支持阶段,国家开始设立智能交通攻关专项,如设立“智能交通系统关键技术开发和示范工程”“现代交通技术领域”等。

2007—2015年,我国处于车联网发展阶段,国家推动车联网技术发展,立项如“基于移动中继技术的车辆通信网络的研究”“车路协同系统设计、信息交互和集成验证研究”“车联网应用技术研究”等国家级课题。国内智能网联技术创新着力大范围合作,如中国汽车工程学会主导成立车联网产业技术创新战略联盟等。

2015年以后,我国处于智能网联概念发展阶段,国家出台智能网联汽车的一系列宏观政策,着力发展智能网联汽车,明确智能网联汽车将成为智能交通系统的重要组成部分。

2016年,工业和信息化部组织行业加紧制定智能网联汽车的发展战略、技术路线图和标准体系,交通运输部在实行“两客一危”车辆管理方面也已经为智能交通管理积累了丰富经验。

2018年3月,由上海市经济和信息化委员会、市公安局和市交通委员会联合制定的《上海市智能网联汽车道路测试管理办法(试行)》正式发布,全国首批智能网联汽车开放道路测试号牌发放。上汽集团和蔚来汽车拿到上海市第一批智能网联汽车开放道路测试号牌。两家公司研发的智能网联汽车从位于嘉定的国家智能网联汽车(上海)试点示范区科普体验区(E-Zone)发车,在博园路展开首次道路测试。

2019年9月7日,北京市启动车联网(智能网联汽车)与自动驾驶地图应用试点工作,并开放企业及科研机构申请参与试点测试。2020年12月22日,为规范推动北京市智能汽车基础地图应用试点建设工作,北京市规划和自然资源委员会与北京市经济和信息化局于前期联合发布《北京市智能汽车基础地图应用试点暂行规定》和《北京市智能汽车基础地图应用试点申请指南》。

政策的制定能够大力推进智能网联汽车概念相关产业发展,表1-2-2是我国2015年以后智能化汽车相关产业政策梳理(部分列举)。

表1-2-2 我国2015年以后智能化汽车相关产业政策梳理(部分列举)

(续)

引导问题12

在新一轮技术革命方兴未艾、互联网浪潮风起云涌、全球能源危机加重以及汽车排放物引发环境问题的时代背景下,智能化、网联化、新能源化已然成为未来全球汽车行业发展的必然趋势。世界各国都积极投入和支持智能网联汽车技术,其中以美国、欧洲、日本等为代表的发达国家或地区在智能网联汽车产业的战略引导、立法规范、研发创新、测试示范等方面走在世界前列。请查阅欧美日的战略发展和研发测试层面的相关资料,匹配以下国家和战略性文件,并简述美日欧研发和测试层面的发展状况,完成表1-2-3。

表1-2-3 美日欧研发和测试层面发展

国外智能网联汽车的发展

(一)美国

1.战略和法规层面

从1991年建设智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)开始,美国就将发展智能网联汽车作为发展智能交通系统的一项重点工作内容,并通过制定国家战略和法规的方式引导产业发展。美国交通运输部在2011年10月开始主持研究、测试网联汽车技术,经过几个月的研究和实践,认可了网联汽车技术具有安全性的潜力优势。从此以后,美国正式掀开了网联汽车研究与应用部署的篇章。2015年,美国发布《美国智能交通系统(ITS)战略规划(2015—2019年)》,将智能网联汽车作为发展智能交通系统的重点。2016年,美国发布了《联邦自动驾驶汽车政策指南》,引起行业广泛关注。2018年,美国发布《准备迎接未来交通:自动驾驶汽车3.0》作为自动驾驶产业指导性纲领,引导自动驾驶和智能交通融合发展。美国智能网联汽车发展战略见表1-2-4。

表1-2-4 美国智能网联汽车发展战略

2.研发和测试层面

美国凭借信息技术的领先优势,全面布局各关键技术领域,配合硅谷企业的创新能力和整合能力,使自动驾驶汽车获得了快速发展。Waymo、Uber、Tesla、通用等公司代表了自动驾驶领域的领先水平,测试示范工作进展快速,测试里程世界领先。2018年,Waymo无人驾驶公路行驶里程突破1600万km,并推出无人驾驶出租车收费服务,探索商业化运作,创造了又一个里程碑。目前,美国测试示范分为底特律和硅谷两大阵营,共四个示范区,其东部的密歇根大学测试区是世界上第一个测试无人驾驶汽车、V2V/V2I车联网技术的无人驾驶试验区,并为5G智能交通系统提供了试验环境。

(二)日本

日本政府在2013年推进的复兴计划里启动了自动驾驶相关项目,并在“自动驾驶系统研发计划”中提出,到2030年,实现完全自动驾驶汽车的目标。日本政府计划2020年在限定地区解禁无人驾驶的自动驾驶汽车,到2025年,实现在日本国内形成完全自动驾驶汽车市场的目标。2018年,日本发布《自动驾驶汽车安全技术指南》,规定了L3、L4级自动驾驶汽车必须满足的一系列安全条件,加快推进本土汽车厂商对自动驾驶技术的进一步开发,并计划探讨自动驾驶相关国际标准的制订。日本智能网联汽车发展战略见表1-2-5。

表1-2-5 日本智能网联汽车发展战略

(续)

(三)欧洲

1.战略和法规层面

欧盟一直非常重视智能网联汽车产业,已发布了《ITS发展行动计划》等纲领性文件,协调各成员国部署智能网联汽车产业。2018年发布的《通往自动化出行之路:欧盟未来出行战略》提出,到2030年普及完全自动驾驶。目前,欧盟委员会已开始制定保障安全通信和数据互通的法规,以及自动驾驶汽车的人工智能开发相关伦理指引等,并为所需基础设施建设提供资金援助。欧洲智能网联汽车发展战略见表1-2-6。

表1-2-6 欧洲智能网联汽车发展战略

2.研发和测试层面

欧洲汽车工业基础极强,产业链完备,虽然aiMotive、FiveAI、Navya、Oxbotica、VisLab等初创科技公司在融资规模和体量上总体稍落后于中美,但近两年欧洲传统汽车和零部件巨头已开始加强智能网联领域的对外合作,潜力十足。例如奥迪发布全球首款L3级自动驾驶量产车A8,博世联合英伟达着手开发可实现L4级自动驾驶的人工智能计算平台。为了能够让欧洲更多的区域开展自动驾驶测试,积累更多的数据,欧盟已开始放宽规定,大力推进无人驾驶路测。目前,许多欧洲城市和交通部门都在测试自动驾驶客车,而世界上专注于此的创新公司(如Navya、EasyMile)也以欧洲居多,欧洲有望率先实现自动驾驶在特殊场景下的商业化落地。

引导问题13

工业和信息化部部长苗圩在2018世界智能网联汽车大会上表示,在人工智能、物联网等技术快速发展并加速向各领域渗透的当下,发展智能网联汽车已成共识。政策力度的进一步加大与5G的正式商用,将成为自动驾驶与智能网联汽车最重要的产业催化剂,智能网联汽车有望迎来爆发式发展,一个万亿级市场即将开启。请查阅智能网联汽车产业架构的相关资料,完成智能网联汽车产业架构体系组成的填写,并填写智能网联汽车的价值链。

智能网联汽车产业的架构

智能网联汽车集中运用了汽车工程、人工智能、计算机、微电子、自动控制、通信与平台等技术,是一个集环境感知、规划决策、控制执行、信息交互等于一体的高新技术综合体,拥有相互依存的价值链、技术链和产业链体系。

(一)智能网联汽车的价值链

智能网联汽车不仅在提高行车安全、减轻驾驶员负担方面具有重要作用,还有助于节能环保和提高交通效率。

研究表明,在智能网联汽车的初级阶段,具备辅助驾驶功能(L1~L2级)的智能网联汽车,通过先进驾驶辅助技术有助于减少30%左右的交通事故,交通效率提升10%,油耗与排放降低5%。在智能网联汽车的中级阶段,智能网联汽车可以实现有条件自动驾驶功能(L3级)和高度自动驾驶功能(L4级),预计交通效率可提升20%。进入智能网联汽车的终极阶段,即完全自动驾驶(L5级)阶段,甚至可以完全避免交通事故,提升交通效率30%以上,并最终把人从枯燥的驾驶任务中解放出来。这也是智能网联汽车最吸引人的价值魅力所在。

智能网联汽车的价值链如图1-2-1所示。

图1-2-1 智能网联汽车的价值链

引导问题14

智能网联汽车是一个复杂的跨界交叉系统,技术领域覆盖广、专业跨度大、技术架构复杂。请查阅智能网联汽车技术链相关资料,填写智能网联汽车“三横两纵”生态布局结构。

(二)智能网联汽车的技术链

智能网联汽车涉及汽车、通信、交通等多种技术的交叉融合。其整体技术架构可被描述为“三横两纵”,如图1-2-2所示。“三横”指车辆/设施关键技术、信息交互关键技术和基础支撑技术。智能网联汽车将以高精度定位等技术为基础,在保证信息安全的前提下,运用V2X通信、云平台与大数据等信息交互技术,丰富车辆的感知、决策、控制与执行能力,实现网联车辆的智能驾驶。“两纵”指支撑智能网联汽车发展的车载平台和基础设施条件。其核心是实现能够支撑车辆感知、决策、控制与执行的物理架构,以及实现能够支撑智能车辆行驶及车路信息交互的道路基础设施。

通过智能网联汽车,最终实现安全、高效、节能、舒适、便捷和人性化的出行方式。

1.环境感知技术

环境感知技术包括利用机器视觉的图像识别技术,利用雷达(激光、毫米波等)的周边障碍物检测技术,多源信息融合技术,传感器冗余设计技术等。

图1-2-2 智能网联汽车的技术架构

2.智能决策技术

智能决策技术包括危险事态建模技术,危险预警与控制优先级划分,群体决策和协同技术,局部轨迹规划,驾驶员多样性影响分析等。

3.控制执行技术

控制执行技术包括面向驱动/制动的纵向运动控制,面向转向的横向运动控制,基于驱动/制动/转向/悬架的底盘一体化控制,融合车联网通信及车载传感器的多车队列协同和车路协同控制等。

4.V2X通信技术

V2X通信技术包括车辆专用通信系统,实现车辆间信息共享与协同控制的通信保障机制,移动自组织网络技术,多模式通信融合技术等。

5.云平台与大数据技术

云平台与大数据技术包括智能网联汽车云平台架构与数据交互标准,云操作系统,数据高效存储和检索技术,大数据的关联分析和深度挖掘技术等。

6.信息安全技术

信息安全技术包括汽车信息安全建模技术,数据存储、传输与应用三维度安全体系,汽车信息安全测试方法,信息安全漏洞应急响应机制等。

7.高精度地图与高精度定位技术

高精度地图与高精度定位技术包括高精度地图数据模型与采集形式、交换格式和物理存储的标准化技术,基于北斗地基增强的高精度定位技术,多源辅助定位技术等。

8.标准法规与测试评价

标准法规包括ICV整体标准体系以及涉及汽车、交通、通信等各领域的关键技术标准。测试评价包括ICV测试评价方法与测试环境建设。

引导问题15

2020年10月的北京国际汽车展览会上,华为展台人头攒动,群众对这个汽车行业的“新入局者”颇为好奇。事实上,在2019年亮相上海国际汽车工业展览会之前,华为智能汽车业务已蛰伏五年,并与多家车企开展合作。汽车行业会在一定程度上重演手机行业从功能机到智能机的转变,产业供应链和价值链都将面临重构。请查阅智能网联汽车产业链的相关资料,完成产业链产品层级的填写。

(三)智能网联汽车的产业链

智能网联汽车的互联网络,通过密切交互,形成了一种特定的新型网络系统——车联网。车联网除了包括车车通信、车路通信和车辆内部通信外,还包括了在移动互联下能提升安全和节能等方面指标的信息服务。智能网联汽车的结构层次可以分为环境感知层、智能决策层和控制执行层。智能网联汽车的产品层级如图1-2-3所示。

图1-2-3 智能网联汽车的产品层级

引导问题16

随着信息化与汽车的深度融合,汽车正在从传统的交通运输工具转变为新型的智能出行载体,发展智能网联车对一个国家而言具有战略意义,因此,近年来各国大力支持智能网联汽车的发展,我国也不例外,从政策扶持,制定道路测试法规,建设示范区、基础数据平台、产业创新联盟和批准重点项目等多方面推进我国智能网联汽车的发展。请查阅智能网联汽车产业现状和发展的相关资料,完成以下内容的填写。

智能网联汽车的未来发展趋势:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

智能网联汽车产业的现状及未来趋势

随着智能网联技术的发展与政策的支持,我国智能网联汽车行业逐渐进入发展的快速期。根据赛迪顾问数据,中国智能网联汽车产业规模由2019年的1656.0亿元增长至2021年的4005.3亿元,年均增长率达55.52%,产业发展呈高速增长态势。在5G商用加速落地、车辆电动化转型全面推进等因素的驱动下,预计2024年中国智能网联汽车规模将突破万亿元大关。

截至2022年年底,全国已有50多个城市级车联网试点示范点,其中,工业和信息化部、交通运输部、住房和城乡建设部、国家发展改革委等国家部委推进的示范点达40余个。产业相关的智能网联示范项目基本覆盖全部一线和大部分新一线城市。智能网联汽车产业生态较为复杂,市场参与者众多,涉及汽车制造企业、零部件企业、信息和通信技术(ICT)企业、互联网企业等。汽车制造企业制定智能网联汽车战略规划,强化车联网布局。互联网企业依托技术和资金优势进军车联网市场,开展自主造车或提供技术方案。

目前,我国自动驾驶技术逐步由L2级向L2+级、L3级过渡,汽车智能化的渗透率不断提升。但受技术、法规等制约,目前L3级自动驾驶仍未能大规模量产落地,仅搭载在小批量车型之上,或在L2+级的车型上体现部分L3级的功能。因此,当前的自动驾驶技术尚未越过L3级这一“分水岭”,处于初级发展阶段。

2020年2月,国家发展改革委正式发布《智能汽车创新发展战略》,提出战略愿景,到2025年,中国标准智能汽车的技术创新、产业生态、基础设施、法规标准、产品监管和网络安全体系基本形成。从总体目标来看,围绕中国标准、中国方案的智能汽车,首先要建立自主可控的技术创新体系,其次要实现智能汽车的产业应用,带来产业变革,最终解决社会重大问题,为我国从汽车大国向汽车强国迈进做重要支撑。“十四五”时期将会是国内自动驾驶市场发展的关键阶段,《智能汽车创新发展战略》中提到,到2025年,实现L2级自动驾驶规模化生产,L3级在特定环境下市场化应用。随着政策环境的进一步放开,以及相关“软硬件”技术的快速发展,L3级及以上等级自动驾驶汽车有望加快进入市场。发展战略中还提到,到2025年,智能交通系统和智慧城市相关设施建设取得积极进展,车用无线通信网络(LTE-V2X等)实现区域覆盖,新一代车用无线通信网络(5G-V2X)在部分城市、高速公路逐步开展应用,高精度时空基准服务网络实现全覆盖。

国家顶层设计将智能网联汽车定义为战略发展方向,产业意义深远,重要性将与新能源汽车相当。现有的整车制造企业,倾向于温和渐进的策略。他们认为只有当技术足够成熟、社会阻碍彻底清除时,全自动驾驶汽车才可能实现。在此期间,整车制造企业将遵从既定的方式进行市场化,首先在高端车型上配备自动驾驶模块。智能网联汽车的未来发展前景如图1-2-4所示。

图1-2-4 智能网联汽车的未来发展前景 +s2onqa97ZZ7bGlIbF18B+48jLVftFHuZ8dYv/xOVPrDdOHS9SDkKtSzfDvCKTi2

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