車聯網與自動駕駛關鍵技術問題

作者/ 王瑩 王金旺 《電子產品世界》編輯

摘要：車聯網和自動駕駛已經是傳統汽車行業技術轉變的必然之路。本文就其標準制定和安全技術等關鍵問題進行了討論和研究。

智能網聯汽車將是中國汽車終端技術發展突破口

　　車聯網是一個廣泛的概念，這一概念可以分為三個部分。第一部分是電商、服務和智能制造;第二部分是交通管理系統，以及狹義的汽車工業本身;第三部分則是協同式智能網聯汽車。這種情況下，智能網聯汽車的重要作用不僅僅是改變交通方式，而應該從解決交通的本質問題——安全、節能減排、產業帶動，減輕駕駛負擔、娛樂、車輛共享和便利出行等方面入手。

國內智能網聯汽車發展技術路線圖的制定

　　在國內，經過行業共同努力，制定了智能網聯汽車發展的技術路線圖。技術路線圖中將智能網聯汽車發展劃分為三個階段，第一階段(2016-2020年)是起步期，這一階段的目標是在頂層設計方面能夠初步形成以企業為主體、市場為導向、跨產業協同發展的局面;第二階段是發展期(2021-2025年)，這一階段的目標是能夠基本建成面向乘用車與商用車的自主智能網聯汽車產業鏈;第三階段是成熟期(到2030年)，這一階段的目標是建成完善的智能網聯汽車產業鏈與智能交通體系，包括相關的標準、市場應用，以及社會效應等都將制定清晰的規定。

　　通過結合中國的具體情況，制定出初步的發展路線圖需要我們全社會，包括企業、官、產、學、研等從技術上突破。實現這一技術路線發展的技術架構圖區別于傳統汽車，該架構對基礎設施有相對要求，該基礎設施不僅僅是指交通基礎設施，還包括信息的基礎設施。這個情況下，有車輛本身的技術，也有信息交互的技術。這樣的技術下我們各個企業如果想在這上面突破，需要完成相關的技術突破。這樣一些技術突破應該從實現未來交通系統的美好愿景，包括安全效率、節能減排、舒適、便捷和人性化的目的完成我們相關的技術。我們根據國際產業發展的趨勢，根據中國產業基礎，制定出這一發展框架是智能網聯乘用車的里程碑。國際上主要從自動化的程度推動，我們把自動化和網聯化結合起來，給網聯化一個定義，不僅是基本的信息交互，到將來協同式的信息交互，網聯和自動耦合的情況下，看未來產業發展的基礎，在這個基礎上推動產業和產品開發。

智能網聯汽車方面新的技術發展趨勢

　　未來通信技術發展，能夠促進智能網聯汽車真正意義上實現高度地自動駕駛。例如，通過車和云端的信息交互和支撐，可以實現在廣域范圍的汽車安全。

　　未來中國在智能網聯汽車方面發展是有機會的。中國發展的突破口就是智能網聯汽車終端方面，將來可能會基于北斗為基礎的多模式定位，多模式通信到網端一體化的通信。華為、大唐已經在做國際上前沿的引領。針對我們國家的體制優勢，將來，在基礎平臺方面，我們可以面向全社會做一些基礎貢獻，再和各個企業應用平臺結合，更好地推進我們智能網聯汽車真正意義上的大數據應用。

　　恩智浦DSRC技術助力中國車聯網/車-車通信落地

　　現在很多人喜歡談ADAS(高級駕駛員輔助系統)，實際上，安全可靠的車聯網技術是ADAS的有效拓展，例如基于車-車(V2V)的通訊可實現一些ADAS和雷達解決不了的問題。基于V2V通信時，可以不需要網絡運營商覆蓋的網絡，而是每輛車之間的直接通信，且有高度的可靠性。

　　基于V2V的DSRC(專屬短距離通信)的車聯網技術已準備就緒。DSRC(IEEE 802.11p)已發布公開IP。Ad-hoc動態拓撲組網車間通信首先聚焦行車安全。DSRC能夠360°無死角地實現V2V之間的通訊，覆蓋半徑可達2公里，時延在50ms以內。

　　DSRC的獨特優勢是可靠性和安全性。例如，手機有時會出現沒信號現象，因此，車聯網不能完全依賴移動網絡。另外，在安全性方面，也不能打一次電話，后面的車也知道了你的隱私，這些是以前無線通信所不熟悉的領域。

中國車聯網標準

　　中國信息通信研究院技術與標準研究所副主任湯立波博士指出，我國政府正在積極推動車聯網的發展。

　　不過，盡管車聯網產業潛力巨大，但目前車聯網還處于初級階段：即2G/3G/4G的使用，汽車聯網打通了內外信息流，解決了“通”的問題。部分開放業務實現了跨品牌服務，積累“用戶規模”。具體地，我國的車聯網還處于Telematics階段。目前，車載終端模塊中，中國聯通以3G為主，中國移動以2G為主，下一步將朝4G發展，未來則有望采用5G。

　　車際網包括Wi-Fi、LTE-V、DSRC，以及未來的5G網絡等。V2X技術是網聯化、智能化趨勢的重要支撐。現在車聯網標準存在競爭，目前主要有兩大主流：DSRC和基于蜂窩網絡的車聯網無線;中國信通院正積極研究LTE-V2X技術，也是3GPP重要發展方向。

　　中國信通院與恩智浦(NXP)簽訂了智能網聯汽車/車聯網戰略協議。

　　據悉，通過攻擊汽車上的一個節點，有可能使整個車癱瘓。當達到自動駕駛的L3和L4級時，這種安全隱患會更多，因此，需要在FOTA等方面加強安全性。

V2X兩大路線

　　車聯網是大勢所趨。目前，V2X在國際上有兩大路線：一個是DSRC技術為基礎的方案，另一個是蜂窩路線。我國由于對5G技術與產業態度非常積極，目前，看采用5G蜂窩技術路線的可能性大，例如，現在我國在幾個城市正在試點的部署，大多是5G和LTE-V的方案，但是在測試和實驗過程當中，NXP等也在進行一些對于DSRC、5G和LTE-V不同技術路線的對比測試，給國內的產業鏈、標準組織相應的參考。可見，NXP成熟的DSRC技術與安全經驗可為我國車聯網發展有很好的促進作用。

自動駕駛的成長之路

　　傳統汽車廠商更趨向于通過技術的不斷積累，場景的不斷豐富，逐步從輔助駕駛過渡到半自動駕駛，進而在將來最終實現無人駕駛;某些高科技公司則希望通過各種外部傳感器實時采集海量數據處理器經過數據分析后根據機器學習長期積累的駕駛經驗選擇最優的解決方案，直接跨越到無人駕駛的階段。

　　但是無論是哪種技術路線，都脫離不開感知及執行處理兩個步驟，在未來的幾年中，負責感知的各類車載傳感器、通信器件及負責處理的車載處理器仍將是半導體廠商在汽車電子領域的重點投資及發展方向。

中國自動駕駛面臨的挑戰

　　首先中國不同地域以及城鎮之間在道路基礎設施方面存在差異，包括路標、車道線、紅綠燈等設置各有不同。中國特色的自動駕駛需要海量的數據積累，前期完整的測試是實現自動駕駛必不可少的步驟。

　　其次中國非機動車及行人的行為規律存在差異，自動駕駛外部傳感器必須對非機動車及行人做出及時準確的判斷，從而有效避免事故的發生。這就對外部傳感器的精度及靈敏度提出了更高的要求。ADI可以提供業界領先的視覺ADAS處理器及完整的24GHz雷達芯片產品。ADI的2發4收24GHz雷達解決方案相較于通道數較少的方案可以實現更遠的探測距離，更寬的速度探測范圍，以及更高的距離、速度及角度分辨率。

　　另外，隨著V2V、V2X的普及，自動駕駛所需要處理的實時數據將呈現級數增長，這對處理芯片的性能也提出了更高的要求。ADI可以提供獨具特色的Telematics收發芯片，非常適合V2V及V2X等相關應用中。

　　相比于傳統的底盤、發動機等傳統汽車技術，自動駕駛更多的技術集中在電子領域，而且核心技術并沒有被跨國車廠或Tier1所壟斷。并且得益于2025規劃，中國整車廠與Tier1目前對于自動駕駛有極大的熱忱及投入，有機會在這個領域實現彎道超車。目前的顧慮在于法規政策的制定，以及中國特色的交通情況帶給自動駕駛的挑戰。

安全問題

　　目前對自動駕駛主要的攻擊方式有幾種，一是攻擊自動駕駛的外部傳感器，科恩實驗室對于特斯拉的模擬攻擊實驗是一個很好的例子。在這方面，使用多傳感器融合，綜合決策，而不是只依賴某個傳感器，是較好的解決辦法。另外，在傳感器中加入抗攻擊手段，比如對于雷達波形進行編碼調制，都可以在一定程度上抵抗對于傳感器的攻擊。另外一種方式是攻擊汽車與外部的通信，通過智能天線進而控制CAN總線及汽車控制權，這方面可以通過通信加密的一些技術進行提升。

　　總之，與其他領域類似，攻擊與防守將會是一個長久的話題，目前的做法是盡量提高攻擊成本，不斷提升自身防御能力。這就要求自動駕駛系統必須要具備軟件實時升級的能力。

　　ADI DRIVE360自動駕駛平臺

　　ADI在在自動駕駛方面最近推出了DRIVE360自動駕駛平臺，利用高精度MEMS傳感器、毫米波雷達、激光雷達等技術，在未來構建非常完善無死角的360°安全駕駛方案。

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　　本文來源于《電子產品世界》2017年第5期第20頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。