智慧型網聯汽車作為智慧型交通系統的核心要素,是車聯網系統中的重要節點。 具有自主環境感知能力,通過車載資訊終端實現與各種實體(人、車、路、網等)的無線通訊和資訊互動。 由於涉及汽車、資訊、網路、通訊、控制、交通等多個領域的技術,智慧型網聯汽車的結構呈現出一定程度的複雜性。
智慧型網聯汽車的結構從等級結構和技術結構兩個方面進行解讀。 首先,從層次上看,智慧型網聯汽車由多層組成,包括感知層、網路層、應用層。 其次,在技術結構上,智慧型網聯汽車涉及感測器技術、通訊技術、雲計算技術和人工智慧技術等多個領域的技術。 這些技術協同工作,支援聯網車輛的執行。
1] 智慧型網聯汽車的等級結構.
如下圖所示,智慧型網聯汽車的結構主要分為三個主要層:環境感知層、智慧型決策層和控制執行層。 每一層在支援聯網汽車的執行方面都發揮著獨特的作用。 環境感知層負責收集和處理來自車輛周圍環境的資訊,為智慧型決策層提供必要的資料輸入。 智慧型決策層基於感知層提供的資訊,進行智慧型分析決策,為控制層和執行層提供指令。 控制執行層負責根據決策層的指令,對車輛的功能進行精確控制,確保安全高效的駕駛。 這三個層次共同構成了智慧型網聯汽車的核心結構。
1] 環境感知層。
環境感知層的核心職責是利用攝像頭、雷射雷達、公釐波雷達、視覺感測器、GPS BDS、4G 5G網路、V2X等手段,準確獲取車輛自身屬性和車輛外部屬性(如道路、車輛、行人)的靜態和動態資訊。 這些資訊被提取和收集後,被傳遞到智慧型決策層,為其提供必要的資料支援。
2]智慧型決策層。
智慧型決策層的核心職責是接收和整合來自環境感知層的資訊,準確識別道路、車輛、行人、交通標誌、交通訊號。 基於這些資訊,智慧型決策層進行決策分析和判斷,以確定車輛的駕駛模式和要執行的動作。 最後,將相關指令傳遞到控制層和執行層,確保車輛按照預設模式安全高效行駛。
3] 控制和執行層。
控制執行層的核心任務是根據智慧型決策層的指令,對車輛進行精準操作和協同控制。 此外,該層還負責為智慧型網聯車輛提供豐富的資訊和增值服務,如道路交通資訊、安全資訊、娛樂資訊、救援資訊,以及商務辦公、線上消費等功能。 這些服務和功能旨在使駕駛更安全、更舒適、更智慧型。
如下圖所示,寶馬X3車輛的公釐波雷達(77GHz)前方防撞警告(FCW)系統就是乙個典型的例子。 該系統可以檢測前方車輛的資訊(如距離、速度等)和道路資訊(如車道線等),並將這些資訊實時傳輸到智慧型決策層。 基於這些資訊,智慧型決策層判斷車輛是否處於安全距離,並將判斷結果傳遞到控制和執行層。 在此基礎上,控制層和執行層發布預警資訊,以確保車輛的安全執行。
控制執行層的執行主要取決於車輛的基本結構,如底盤(涉及驅動、轉向、制動等子系統)和車身電氣(涵蓋車門、燈光、儀表、導航、視聽等功能)等系統。 通過這些系統,控制層和執行層可以實現車輛的自動控制,優化駕駛員與乘員和車輛之間的互動體驗。
2]智慧型網聯汽車的技術結構.
如下圖所示,從技術結構上看,智慧型網聯汽車涉及車載設施關鍵技術、資訊互動技術、基礎支撐技術三大領域的技術,以及支撐智慧型網聯汽車發展的車載平台和基礎設施兩大條件。
智慧型網聯汽車三大領域涉及的技術細分如下:
[1] 環境感知技術
包括採用機器視覺(攝像頭)影象識別技術,利用雷達(雷射、公釐波、超聲波)的周邊障礙物檢測技術、多源資訊融合技術、感測器冗餘設計技術、利用柔性電子光子器件檢測和監測駕駛員生理狀態技術等。
2] 智慧型決策技術。
它包括危險態勢建模技術、危險預警和控制優先順序、全球區域性車輛軌跡規劃和駕駛員多樣性影響分析。
3] V2X通訊技術。
包括車載專用通訊系統、車對車資訊共享與協同控制通訊保障機制、移動自組網技術、多模通訊融合技術等。
4]控制執行技術。
即車輛自主控制系統,包括驅動制動控制、轉向控制、驅動制動和轉向懸架的整合底盤控制、融合車聯網通訊和車載感測器的多車佇列協調和道路協調控制、人機互動技術等。
5] 雲平台與大資料技術.
它包括智慧型網聯汽車雲平台架構和資料互動標準、雲作業系統、高效資料儲存和檢索、大資料關聯分析和資料探勘技術。
6] 資訊保安技術。
包括汽車資訊保安建模技術、通訊加密機制、證書管理、金鑰管理、汽車資訊保安測試方法、資訊保安漏洞應急機制等。
7]高精度地圖和高精度定位技術。
包括高精度地圖資料模型及採集方法標準化技術、交換格式及實物儲存技術、衛星定位系統及差分增強高精度定位技術、多次輔助定位技術等。
[8] 標準和法規。
它包括智慧型網聯汽車的整體標準體系,以及涵蓋汽車、交通、通訊等各個領域的關鍵技術標準。
9] 試驗評估。
包括智慧型網聯汽車的測試評估方法和測試環境建設。
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