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车联网与自动驾驶关键技术问题

作者:王莹 王金旺时间:2017-04-27来源:电子产品世界
编者按:车联网和自动驾驶已经是传统汽车行业技术转变的必然之路。本文就其标准制定和安全技术等关键问题进行了讨论和研究。

作者/ 王莹 王金旺 《电子产品世界》编辑

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201704/358513.htm

摘要已经是传统汽车行业技术转变的必然之路。本文就其制定和技术等关键问题进行了讨论和研究。

智能网联汽车将是中国汽车终端技术发展突破口

  是一个广泛的概念,这一概念可以分为三个部分。第一部分是电商、服务和智能制造;第二部分是交通管理系统,以及狭义的汽车工业本身;第三部分则是协同式智能网联汽车。这种情况下,智能网联汽车的重要作用不仅仅是改变交通方式,而应该从解决交通的本质问题——、节能减排、产业带动,减轻驾驶负担、娱乐、车辆共享和便利出行等方面入手。

国内智能网联汽车发展技术路线图的制定

  在国内,经过行业共同努力,制定了智能网联汽车发展的技术路线图。技术路线图中将智能网联汽车发展划分为三个阶段,第一阶段(2016-2020年)是起步期,这一阶段的目标是在顶层设计方面能够初步形成以企业为主体、市场为导向、跨产业协同发展的局面;第二阶段是发展期(2021-2025年),这一阶段的目标是能够基本建成面向乘用车与商用车的自主智能网联汽车产业链;第三阶段是成熟期(到2030年),这一阶段的目标是建成完善的智能网联汽车产业链与智能交通体系,包括相关的、市场应用,以及社会效应等都将制定清晰的规定。

  通过结合中国的具体情况,制定出初步的发展路线图需要我们全社会,包括企业、官、产、学、研等从技术上突破。实现这一技术路线发展的技术架构图区别于传统汽车,该架构对基础设施有相对要求,该基础设施不仅仅是指交通基础设施,还包括信息的基础设施。这个情况下,有车辆本身的技术,也有信息交互的技术。这样的技术下我们各个企业如果想在这上面突破,需要完成相关的技术突破。这样一些技术突破应该从实现未来交通系统的美好愿景,包括效率、节能减排、舒适、便捷和人性化的目的完成我们相关的技术。我们根据国际产业发展的趋势,根据中国产业基础,制定出这一发展框架是智能网联乘用车的里程碑。国际上主要从自动化的程度推动,我们把自动化和网联化结合起来,给网联化一个定义,不仅是基本的信息交互,到将来协同式的信息交互,网联和自动耦合的情况下,看未来产业发展的基础,在这个基础上推动产业和产品开发。

智能网联汽车方面新的技术发展趋势

  未来通信技术发展,能够促进智能网联汽车真正意义上实现高度地。例如,通过车和云端的信息交互和支撑,可以实现在广域范围的汽车安全。

  未来中国在智能网联汽车方面发展是有机会的。中国发展的突破口就是智能网联汽车终端方面,将来可能会基于北斗为基础的多模式定位,多模式通信到网端一体化的通信。华为、大唐已经在做国际上前沿的引领。针对我们国家的体制优势,将来,在基础平台方面,我们可以面向全社会做一些基础贡献,再和各个企业应用平台结合,更好地推进我们智能网联汽车真正意义上的大数据应用。

  恩智浦DSRC技术助力中国/车-车通信落地

  现在很多人喜欢谈ADAS(高级驾驶员辅助系统),实际上,安全可靠的车联网技术是ADAS的有效拓展,例如基于车-车(V2V)的通讯可实现一些ADAS和雷达解决不了的问题。基于V2V通信时,可以不需要网络运营商覆盖的网络,而是每辆车之间的直接通信,且有高度的可靠性。

  基于V2V的DSRC(专属短距离通信)的车联网技术已准备就绪。DSRC(IEEE 802.11p)已发布公开IP。Ad-hoc动态拓扑组网车间通信首先聚焦行车安全。DSRC能够360°无死角地实现V2V之间的通讯,覆盖半径可达2公里,时延在50ms以内。

  DSRC的独特优势是可靠性和安全性。例如,手机有时会出现没信号现象,因此,车联网不能完全依赖移动网络。另外,在安全性方面,也不能打一次电话,后面的车也知道了你的隐私,这些是以前无线通信所不熟悉的领域。

中国车联网

  中国信息通信研究院技术与标准研究所副主任汤立波博士指出,我国政府正在积极推动车联网的发展。

  不过,尽管车联网产业潜力巨大,但目前车联网还处于初级阶段:即2G/3G/4G的使用,汽车联网打通了内外信息流,解决了“通”的问题。部分开放业务实现了跨品牌服务,积累“用户规模”。具体地,我国的车联网还处于Telematics阶段。目前,车载终端模块中,中国联通以3G为主,中国移动以2G为主,下一步将朝4G发展,未来则有望采用5G。

  车际网包括Wi-Fi、LTE-V、DSRC,以及未来的5G网络等。V2X技术是网联化、智能化趋势的重要支撑。现在车联网标准存在竞争,目前主要有两大主流:DSRC和基于蜂窝网络的车联网无线;中国信通院正积极研究LTE-V2X技术,也是3GPP重要发展方向。

  中国信通院与恩智浦(NXP)签订了智能网联汽车/车联网战略协议。

  据悉,通过攻击汽车上的一个节点,有可能使整个车瘫痪。当达到的L3和L4级时,这种安全隐患会更多,因此,需要在FOTA等方面加强安全性。

V2X两大路线

  车联网是大势所趋。目前,V2X在国际上有两大路线:一个是DSRC技术为基础的方案,另一个是蜂窝路线。我国由于对5G技术与产业态度非常积极,目前,看采用5G蜂窝技术路线的可能性大,例如,现在我国在几个城市正在试点的部署,大多是5G和LTE-V的方案,但是在测试和实验过程当中,NXP等也在进行一些对于DSRC、5G和LTE-V不同技术路线的对比测试,给国内的产业链、标准组织相应的参考。可见,NXP成熟的DSRC技术与安全经验可为我国车联网发展有很好的促进作用。

自动驾驶的成长之路

  传统汽车厂商更趋向于通过技术的不断积累,场景的不断丰富,逐步从辅助驾驶过渡到半自动驾驶,进而在将来最终实现无人驾驶;某些高科技公司则希望通过各种外部传感器实时采集海量数据处理器经过数据分析后根据机器学习长期积累的驾驶经验选择最优的解决方案,直接跨越到无人驾驶的阶段。

  但是无论是哪种技术路线,都脱离不开感知及执行处理两个步骤,在未来的几年中,负责感知的各类车载传感器、通信器件及负责处理的车载处理器仍将是半导体厂商在汽车电子领域的重点投资及发展方向。

中国自动驾驶面临的挑战

  首先中国不同地域以及城镇之间在道路基础设施方面存在差异,包括路标、车道线、红绿灯等设置各有不同。中国特色的自动驾驶需要海量的数据积累,前期完整的测试是实现自动驾驶必不可少的步骤。

  其次中国非机动车及行人的行为规律存在差异,自动驾驶外部传感器必须对非机动车及行人做出及时准确的判断,从而有效避免事故的发生。这就对外部传感器的精度及灵敏度提出了更高的要求。ADI可以提供业界领先的视觉ADAS处理器及完整的24GHz雷达芯片产品。ADI的2发4收24GHz雷达解决方案相较于通道数较少的方案可以实现更远的探测距离,更宽的速度探测范围,以及更高的距离、速度及角度分辨率。

  另外,随着V2V、V2X的普及,自动驾驶所需要处理的实时数据将呈现级数增长,这对处理芯片的性能也提出了更高的要求。ADI可以提供独具特色的Telematics收发芯片,非常适合V2V及V2X等相关应用中。

  相比于传统的底盘、发动机等传统汽车技术,自动驾驶更多的技术集中在电子领域,而且核心技术并没有被跨国车厂或Tier1所垄断。并且得益于2025规划,中国整车厂与Tier1目前对于自动驾驶有极大的热忱及投入,有机会在这个领域实现弯道超车。目前的顾虑在于法规政策的制定,以及中国特色的交通情况带给自动驾驶的挑战。

安全问题

  目前对自动驾驶主要的攻击方式有几种,一是攻击自动驾驶的外部传感器,科恩实验室对于特斯拉的模拟攻击实验是一个很好的例子。在这方面,使用多传感器融合,综合决策,而不是只依赖某个传感器,是较好的解决办法。另外,在传感器中加入抗攻击手段,比如对于雷达波形进行编码调制,都可以在一定程度上抵抗对于传感器的攻击。另外一种方式是攻击汽车与外部的通信,通过智能天线进而控制CAN总线及汽车控制权,这方面可以通过通信加密的一些技术进行提升。

  总之,与其他领域类似,攻击与防守将会是一个长久的话题,目前的做法是尽量提高攻击成本,不断提升自身防御能力。这就要求自动驾驶系统必须要具备软件实时升级的能力。

  ADI DRIVE360自动驾驶平台

  ADI在在自动驾驶方面最近推出了DRIVE360自动驾驶平台,利用高精度MEMS传感器、毫米波雷达、激光雷达等技术,在未来构建非常完善无死角的360°安全驾驶方案。

参考文献:

  [1]徐江.智能汽车为汽车测试方案带来的挑战[J].电子产品世界,2016(5):15-16.

  [2]王莹.电机控制在白色家电、工业控制以及汽车电子中的发展与动向[J].电子产品世界,2016(7):8-12.

  [3]王莹,王金旺.汽车的自动驾驶、电池管理、动力传动系以及充电桩的相关技术导向[J].电子产品世界,2016(8):13-19.

  [4]马建辉,刘源杨,候冬冬,等.汽车BCM的低功耗设计及实现[J].电子产品世界,2016(11):55-56.


  本文来源于《电子产品世界》2017年第5期第20页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。



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