根据智能网联汽车技术现状、产业应用需要及未来发展趋势,分阶段建立适应我国国情并与国际接轨的智能网联汽车标准体系。通过建立完善的智能网联汽车标准体系,引导和推动我国智能网联汽车技术发展和产品应用,培育我国智能网联汽车技术的自主创新环境,提升整体技术水平和国际竞争力,构建安全、高效、健康、智慧运行的未来汽车社会。
 
1. 引言
 
随着新一轮科技革命和产业变革不断深化,先进制造、信息通信和人工智能等技术发展,车联网时代正向我们走来。
 
车联网产业是汽车、电子、信息、交通、定位导航、网络通信、互联网应用等行业领域深度融合的新型产业,是全球创新热点和未来发展的制高点。我国高度重视车联网产业的发展,《中国制造 2025》将智能网联汽车与节能汽车、新能源汽车并列作为我国汽车产业发展的重要战略方向。大力发展车联网是深化供给侧结构性改革,推动新旧动能持续转换,建设制造强国、网络强国、交通强国的重要支撑,是培育经济发展新动能的重要引擎。
 
从技术层面看,随着人工智能、信息通信、定位导航、大数据、云计算等技术在汽车领域的广泛应用,汽车正由人工机械操作加速向电子信息系统控制转变,这正是技术发展的必然趋势,也是不断满足人民群众日益增长的对美好生活的向往。
 
从产业层面看,随着「互联网+」行动计划深入实施,传统汽车产业顺应融合大势,加速与信息通信、智能交通等跨界合作的全面展开,汽车产业链面临重构,价值链不断延伸拓展,产业发展呈现智能化、平台化、网络化特征。
 
从应用层面看,随着信息技术的牵引,汽车的功能和使用方式发生深刻变化,汽车由单纯的交通工具逐渐具有智能移动空间、移动家居、娱乐休闲等功能,不断加快共享出行、共享货运等,推动社会生产、生活出现新的模式。
 
2. 车联网概念及内涵
 
车联网是实现智能动态信息服务、车辆智能化控制和智能化交通管理等应用的重要手段,是物联网与智能汽车的深度集成和应用,是信息化与工业化深度融合的重要领域。具有应用空间广、产业潜力大、社会效益强的特点,对带动汽车、电子、信息通信、交通等行业的产业转型升级具有重要意义。
 

1.jpg

图 1  车联网「三网」融合的网络
 
车联网是以车内网、车际网和车云网为基础,进行通信和信息交换的信息物理融合系统。因此,从某种程度上说,车联网是车内网、车载移动互联网、车际网「三网」融合的网络,具体如图 1 所示:
 
车内网是指通过应用成熟的总线技术建立的一个标准化的整车网络;
 
车载移动互联网是指车载终端通过 3G/4G/5G 等通信技术与互联网进行无线连接的网络;
 
车际网是指基于 DSRC 技术(IEEE 802.11 系列无线局域网协议)和 LTE-V 的动态网络。
 

2.jpg

图 2  车联网标准
 
车联网作为物联网的典型应用,车(智能汽车)、网(通信)、路(智能交通)、牌(车辆智能管理)和电子产品 5 大重点领域的标准都应当分为感知层(端)、网络层(管)和应用层(云)三个层次,如图 2 所示。
 
3. 车联网标准体系
 
为贯彻落实《中国制造 2025》战略部署,发挥标准的基础性和引导性作用,促进车联网技术和产业发展,实现工业化和信息化的高度融合,以满足研发、测试、示范、运行等需求,推动汽车技术创新发展和产业转型升级,带动电子、信息、通信等相关产业协调发展,建设安全、高效、健康、智慧运行的未来汽车社会,建立跨行业、跨领域、适应我国技术和产业发展需要的车联网标准体系,工业和信息化部、国家标准化管理委员会联合组织制定《 国家车联网产业标准体系建设指南 》。
 
车联网标准体系分为智能汽车、智能交通、网络通信、车辆智能管理、电子产品与服务5个重点领域和共性基础标准、共性安全标准两大部分。共性基础标准是为了统一不同行业对车联网的定义、功能、构成的认识理解,确保体系完整和统一;共性安全标准集中在安全等级、安全规范、安全架构、安全监控和紧急救援等方面。
 
车联网标准体系建设目标主要分为如下两个阶段。
 
第一阶段为 2018-2020 年,主要解决标准体系融合贯通和共性基础标准缺失的问题:
 
一是以驾驶安全为重点,完成一批车辆主动安全及辅助驾驶相关标准,启动车路协同关键标准研究;
 
二是形成基本能够满足行业需要的先进驾驶辅助系统标准体系;
 
三是完成车载电子产品与服务终端、安全等领域的关键技术标准和应用;
 
四是制定基于LTE-V2X的车联网无线通信关键技术标准,开展车辆信息通信安全关键技术标准的制定工作;
 
五是完成汽车电子标识安全技术相关标准,制定智能网联车辆安全运行测试管理规范。
 
第二阶段为 2020-2025 年,主要解决标准体系完善及标准推广应用问题:
 
完成包括功能安全、信息安全、人机界面在内的能够支撑环境感知、决策预警和智能控制等核心功能及性能评价的先进驾驶辅助系统(ADAS)标准体系;
 
形成一批智能驾驶、车路协同关键标准,构建相应的测试标准体系;
 
完成车载电子产品与服务平台的关键技术标准及测试标准,建立车载智能终端的安全和质量认证标准体系;
 
开展面向车联网应用的 5G eV2X 关键技术标准制定;
 
在车联网大数据及云平台的关键技术标准领域实现突破,推动车联网大数据及云平台标准在产业中的实际应用。
 
4. 智能网联汽车标准体系
 
智能网联汽车标准体系是整个车联网标准体系的重要组成部分,主要针对智能网联汽车通用规范、核心技术与关键产品应用,有目的、有计划、有重点地指导车联网产业的智能网联汽车标准化工作,加快构建包括整车及关键系统部件功能安全和信息安全在内的智能网联汽车标准体系,充分发挥智能网联汽车标准在车联网产业关键技术、核心产品和功能应用的基础支撑和引领作用,并逐步形成统一、协调的国家车联网产业标准体系架构。
 
4.1   标准体系框架及内容
 
智能网联汽车标准体系如图 3 所示,包括「基础」、「通用规范」、「产品与技术应用」、「相关标准」4 个部分,同时根据各具体标准在内容范围、技术等级上的共性和区别,对 4 部分做进一步细分,形成内容完整、结构合理、界限清晰的 14 个子类。


3.jpg

图 3  智能网汽车标准体系
 
基础类标准主要包括智能网联汽车术语和定义、分类和编码、标识和符号三类基础标准。
 
「通用规范」类标准主要从整车层面提出全局性的要求和规范,主要包括功能评价、人机界面、功能安全和信息安全等方面。
 
产品与技术应用类标准主要涵盖信息感知、决策预警、辅助控制、自动控制和信息交互等智能网联汽车核心技术和应用的功能、性能要求及试验方法,但不限定具体的技术方案,以避免对未来技术的创新发展和应用产生制约或障碍。
 
相关标准主要包括车辆信息通信的基础——通信协议,主要涵盖实现车与 X(人、车、路、云端等)智能信息交互的中短程通信、广域通信等方面的协议规范;在各种物理层和不同的应用层之间,还包含软硬件界面接口的标准规范。
 
智能网联汽车标准体系建设计划到 2020 年,初步建立支撑驾驶辅助及低级别自动驾驶的智能网联汽车标准体系,制定 30 项以上智能网联汽车重点标准,涵盖功能安全、信息安全、人机界面等通用技术以及信息感知与交互、决策预警、辅助控制等与核心功能相关的技术要求和试验方法,促进智能化产品的全面普及与网联化技术的逐步应用。
 
到 2025 年,系统形成支撑高级别自动驾驶的智能网联汽车标准体系。制定 100 项以上智能网联汽车标准,涵盖智能化自动控制、网联化协同决策技术以及典型场景下自动驾驶功能与性能相关的技术要求和评价方法,促进智能网联汽车「智能化 + 网联化」融合发展,以及技术和产品的全面推广普及。
 
4.2 标准体系构建方法
 
智能网联汽车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(人、车、路、云端等)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,并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。智能网联汽车标准体系着重从技术逻辑结构和产品物理结构两个层面进行系统分析,剖析智能网联汽车技术和产品基本特性,构建整个标准体系。
 
4.2.1 技术逻辑结构
 
智能网联汽车技术逻辑的两条主线是「信息感知」和「决策控制」,其发展的核心是由系统进行信息感知、决策预警和智能控制,逐渐替代驾驶员的驾驶任务,并最终完全自主执行全部驾驶任务。智能网联汽车技术逻辑结构如图 4 所示。智能网联汽车通过智能化与网联化两条技术路径协同实现「信息感知」和「决策控制」功能。
 

4.jpg

图 4  智能网联汽车技术逻辑结构
 
在信息感知方面,根据信息对驾驶行为的影响和相互关系分为「驾驶相关类信息」和「非驾驶相关类信息」。其中,「驾驶相关类信息」包括传感探测类和决策预警类,「非驾驶相关类信息」主要包括车载娱乐服务和车载互联网信息服务。传感探测类又可根据信息获取方式进一步细分为依靠车辆自身传感器直接探测所获取的信息(自身探测)和车辆通过车载通信装置从外部其他节点所接受的信息(信息交互)。「智能化 + 网联化」的融合可以使车辆在自身传感器直接探测的基础上,通过与外部节点的信息交互,实现更加全面的环境感知,从而更好地支持车辆进行决策和控制。
 
在决策控制方面,根据车辆和驾驶员在车辆控制方面的作用和职责,区分为「辅助控制类」和「自动控制类」,分别对应不同等级的决策控制。其中,辅助控制类主要指车辆利用各类电子技术辅助驾驶员进行车辆控制,如横向控制和纵向控制及其组合,可分为驾驶辅助(DA)和部分自动驾驶(PA);自动控制类则根据车辆自主控制以及替代人进行驾驶的场景和条件进一步细分为有条件自动驾驶(CA)、高度自动驾驶(HA)和完全自动驾驶(FA)。
 
4.2.2 产品物理结构
 
智能网联汽车的产品物理结构是把技术逻辑结构所涉及的各种「信息感知」与「决策控制」功能落实到物理载体上,具体如图 5 所示。车辆控制系统、车载终端、交通设施、外接设备等按照不同的用途,通过不同的网络通道、软件或平台对采集或接收到的信息进行传输、处理和执行,从而实现不同的功能或应用。
 
功能与应用层根据产品形态、功能类型和应用场景,分为车载信息类、智能驾驶辅助类、自动驾驶类以及协同控制类等,涵盖与智能网联汽车相关各类产品所应具备的基本功能。
 

5.jpg

图 5  智能网联汽车产品物理结构
 
软件和平台层主要涵盖车载计算平台和操作系统等基础平台产品,以及资讯、娱乐、导航和诊断等应用软件产品,共同为智能网联汽车相关功能的实现提供平台级、系统级和应用级的服务。网络和传输层根据通信的不同应用范围,分为车内总线通信、车内局域通信、中短程通信和广域通信,是信息传递的「管道」。
 
设备终端层按照不同的功能或用途,分为车辆控制系统、车载终端、交通设施终端、外接设备等,各类设备和终端是车辆与外界进行信息交互的载体,同时也作为人机交互界面,成为连接「人」和「系统」的载体。
 
基础和通用层涵盖电气/电子环境以及行为协调规则。安装在智能网联汽车上的设备、终端或系统需要利用汽车电源,在满足汽车特有的电气、电磁环境要求下实现其功能;设备、终端或系统间的信息交互和行为协调也应在统一的规则下进行。
 
此外,产品物理结构中还包括功能安全和信息安全两个重要组成部分,两者作为智能网联汽车各类产品和应用需要普遍满足的基本条件,贯穿于整个产品物理结构之中,是智能网联汽车各类产品和应用实现安全、稳定、有序运行的可靠保障。
 
5. 推进标准体系建设建议
 
智能网络汽车是一项系统工程,涉及的部门多、领域广,需要加强跨部门跨领域协作。推进标准体系建设要加强顶层设计,根据技术和产业发展需要,不断优化完善标准体系,加快基础共性、关键技术标准和重点应用领域标准的制定。重点做好 4 个协同:
 
一是管理协同,加强汽车、信息通信、公安交通等部门间的沟通协调,营造有利于推进智能网联汽车标准体系建设的政策环境;
 
二是行业协同,建立跨行业的智能网联汽车推进组织,推动智能网联汽车标准快速推进,为政府决策提供有力支撑;
 
三是研发协同,加快智能网联汽车科技计划间的有机衔接,形成智能网联汽车标准研发及产业化的协同效应;
 
四是执行协同,建立跨行业的标准化协作机制,加快共性标准化体系的建设。
 
6. 结束语
 
简要阐述发展车联网产业的重要意义,介绍车联网的内涵与外延,重点就车联网重要组成部分的智能网联汽车标准体系进行分析,并就推进智能网联汽车标准体系建设提出 4 个协同的建议。对新时期加强智能网联汽车标准体系建设,加快相关标准制定,推动智能网联汽车相关产品和技术研发,促进智能网联汽车产业发展具有一定参考价值。