智能网联汽车技术
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第二节 智能化与网联化

智能网联汽车顾名思义,包含智能化和网联化两个层面。智能化方向,SAE(国际自动机工程师学会/美国汽车工程师学会)、NHTSA(美国高速公路安全管理局)、VDA(德国汽车工业联合会)、BASt(德国联邦交通研究所)等组织机构给出各自的自动驾驶分级方案,其中SAE在J3016-2014文件中提出的五级自动驾驶分级方案是当前被普遍采用接受的标准,如表 1-1所示。

表1-1 智能化等级划分

续表

L0,无自动驾驶。完全由驾驶员进行车辆的加速、转向、刹车、档位等控制,系统只负责执行命令并不进行驾驶干预。但系统可以提供预警和少量保护辅助功能,以便驾驶员进行决策和控制,例如车道偏离预警(LDW)、盲点监测(BSM)、行人检测(PD)、交通标志识别(TSR)、夜视(NV)、后排平交路口交通警报(CTA)等。

L1,驾驶辅助。系统根据实际情况负责执行转向或加减速的一项操作,系统不能同时执行多项操作,其他操作均由驾驶员执行,驾驶员必须做到“手、脚、眼不离路”。L1级别常见的辅助功能有车道保持驾驶辅助功能(LKA)、自适应巡航驾驶辅助功能(ACC)、盲区检测预警(BSD)、紧急制动刹车(AEB)。

L2,部分自动驾驶。系统可以执行转向和加减速的多项融合操作,系统可以自主完成某些驾驶任务,但仍需驾驶员时刻监视并随时准备接管,适应于行驶环境简单、车道无变化的高速公路。目前大部分车企生产的汽车可以达到L2级别的自动驾驶技术,并且实现量产。

L3,有条件自动驾驶。系统可以独立完成所有驾驶操作,特殊情况下,驾驶员需按照系统要求对车辆进行监管,以便解决人工智能不能应对的情况。L3级别适用于高速公路或无变化的市区的全路段下的正常行驶。

L4,高度自动驾驶。与L3不同的是,驾驶员对L4级别的驾驶系统提出的响应请求可以不进行响应,L4级别比L3级别对车辆功能的释放程度更高,驾驶员可以有更多的时间进行休息、娱乐。L4级别适用于封闭的小区、景区或特定的市区。

L5,完全自动驾驶。自动驾驶的最高级别,真正意义上的无人驾驶,不受驾驶环境的影响,适用于全区域、全功能工况。

高级驾驶辅助功能目前已逐渐成为中高端品牌车型的标准配置。由中国汽车技术研究中心有限公司主导的中国新车评价规程(C-NCAP)目前已经把主动安全功能纳入新车的考评体系。C-NCAP自2006年正式实施以来,经历了四次改版,项目评价难度逐步提升。2018年7月1日开始正式实施新规,其中,最大的变化之一就是把车辆的主动安全纳入测评体系中。汽车电子稳定控制系统(ESC)作为车辆新型的主动安全系统也被纳入主动安全部分,并且增加对紧急制动刹车(AEB)的试验评价,如表1-2所示。其中,AEB的测试项目主要包括前车静止(CCRs)、前车慢行(CCRm)、前车刹车(CCRb)三种追尾测试工况。随着时间的推进,未来在对新车所获星级的最低得分率要求中,主动安全部分的最低得分率会逐年提高,如表1-3 所示。同样地,自2013年开始,欧盟新车安全评鉴协会(E-NCAP)已经将更多的驾驶辅助功能纳入评分体系,要求到2017年,SAS、AEB、LDW/LKD的加分设定为系统装机量达到100%[2]。可见,未来汽车的高级驾驶辅助功能成为汽车必备的功能。

表1-2 C-NCAP管理规则(2018年版)

表1-3 C-NCAP对所获星级最低得分率要求

表1-4 2013年引入新规则后评分规则关于主动安全得分的调整

网联化按照实现功能的不同分为网联辅助信息交互、网联协同感知、网联协同决策与控制三个等级,如表1-5所示。网联化强调的是汽车接入网络系统,包含车与车、车与人、车与路、车与云之间的交互。

基于智能化及网联化的发展方向,2016年,中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》为智能网联汽车发展提供了技术路线与产业发展目标的参考,如表1-6所示。2016~2020年为我国智能网联汽车的起步阶段,智能网联汽车相关标准体系及关键技术逐步深入发展,缩小我国与欧、美、日等国际先进水平的差距,满足我国市场的自主需求。互联网、科技型等新兴企业涌入,各企业纷纷布局,率先占领市场,传统产业上下游链条状格局逐渐被打破,网状式生态体系开始形成。2021~2025年为我国智能网联汽车的发展期,这一阶段智能网联汽车相关的标准法规、生产配套体系等逐渐完善,网联化、智能化水平显著提升,智能驾驶核心技术达到国际先进水平,整体力量具备较强的国际竞争优势。2026~2030年是我国智能网联汽车的成熟时期,具备完善且成熟的标准体系;技术研发体系逐渐成熟,智能汽车与智能道路交通高度协作,全国交通事故率及能耗排放大幅度降低。

表1-5 网联化等级

表1-6 我国智能网联汽车产业的发展目标

总体发展思路包括以下几方面。

(1)近期,以自主环境感知为主,推进网联信息服务为辅的PA级应用。

(2)中期,重点形成网联式环境感知能力,实现复杂工况下的CA级驾驶。

(3)远期,实现V2X协同控制,具备高度/完全自动驾驶功能的智能化技术。

根据智能网联汽车的智能化及网联化的等级要求,《节能与新能源汽车技术路线图》按照乘用车、商用车的类别提出了分阶段式的发展目标,如图1-1所示。其中,融合本车传感器和网联信息的半自动驾驶技术将于2020年实现;V2X协同控制高度或完全自动驾驶功能将在2025年以后实现,产业化应用将在2030年左右实现。从发展趋势来看,在功能实现方面商用车比乘用车更复杂,同时商用车比乘用车更进一步适应网联化等级水平。

图1-1 乘用车及商用车分阶段式的发展目标