智能网联汽车的关键技术
智能网联汽车的基本逻辑是通过人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统的协同合作，让车载电脑系统在没有人类干预的情况下自动操控车辆，为车辆行驶提供安全保障。具体来看，智能网联汽车的关键技术主要包括以下几种，如图1-4所示。
图1-4 智能网联汽车的七大关键技术
一、环境感知技术
环境感知技术是智能网联汽车实现的基础和前提，即利用传感器技术及设备采集车内信息，对周围的环境信息进行感知。其中技术包括道路边界检测、车辆检测、行人检测等，设备包括激光测距仪、视频摄像头、车载雷达、速度和加速度传感器等。
环境感知技术在智能网联汽车中的应用不是简单地在车辆上安装雷达与高清摄像头，而是借助多传感器融合技术，保证车辆可以灵活应对各种环境，实现平稳运行。多传感器融合技术打破了单个传感器的限制，可以让车辆在各种工况环境下实现精确感知。在智能网联汽车的环境感知技术中，多传感器融合技术是一项关键技术。
二、自主决策技术
智能网联汽车想要上路行驶，自动处理行驶过程中遇到的各种问题，需要自主决策技术根据感知系统搜集的信息进行决策，搭建合适的工作模型，制定相应的控制策略，例如保持车距、在车辆偏离道路时发出预警、前方障碍物警告等。
在智能网联汽车行驶过程中，决策系统能够根据行车目标、车辆状态和周边环境信息等找准控制时机，决定未来的驾驶行为。决策机制的首要任务是确保行车安全，在此基础上做出高效决策，带给乘客舒适的乘车体验，并降低行车能耗。为了保证决策正确，智能网联汽车需要对车辆、道路、行人在未来一段时间的状态进行精准预测，这个过程要用到一些先进的决策理论，包括模糊推理、强化学习、神经网络、贝叶斯网络技术等。
三、路径规划技术
路径规划就是在接收到出行任务后，基于环境感知技术确定车辆所在位置，利用搜索算法找到可以通行的道路，制定最佳的出行路线，为车辆进行自主导航。以车辆工作环境信息的完整度为依据，路径规划方法可以分为两大类：
第一类：建立在完整环境信息基础上的全局路径规划方法。假设小A要从天津到北京，路径规划系统会从众多路线中规划出一条用时最短、拥堵概率最小的路线，这就是所谓的全局规划。全局路径规划可以使用静态路径规划算法，例如栅格法、可视图法、拓扑法、自由空间法、神经网络法等。
第二类：以传感器实时获取的环境信息为基础的局部路径规划方法。假设小A按照事先规划好的路径出发，在行驶过程中遇到其他车辆或障碍物，为了躲避需要变道，做出的变道决定就是局部路径规划。局部路径规划可以使用动态路径规划算法，例如人工势场法、矢量域直方图法、虚拟力场法、遗传算法等。
四、运动控制技术
路径规划好之后，要保证车辆按照规划好的路径行驶，这就是运动控制。
运动控制包括两种方式：一种是横向控制，又称为转向控制；另一种是纵向控制，又称为速度控制。横向控制就是设定一个速度，通过控制车辆转向让车辆按照预定的轨迹行驶；纵向控制是根据车辆在行驶过程中遇到的具体情况调整车速。在某些情况下，纵向控制需要横向控制配合，既要保证车辆按照预定轨道行驶，又要满足车辆行驶安全、稳定、舒适的要求。
目前，在该领域，横向控制是研究的重点，可以采用的方法有很多，包括滑膜控制、模糊控制、神经网络控制、最优控制、自适应控制和纯跟踪控制等。因为车辆是一个非常复杂的系统，在行驶过程中需要横向、纵向和垂向进行协同控制，这个控制过程非常复杂。所以，对于智能网联汽车的运动控制来说，协同控制是重点，也是难点。
五、车载通信与平台
从通信覆盖范围来看，车载通信模式可以分为车内通信、车际通信和广域通信，如图1-5所示。
图1-5 车载通信的三种模式
1.车内通信：最早是蓝牙技术，后来逐渐发展到Wi-Fi技术和以太网通信技术。
2.车际通信：主要包括两类，一是专用短程通信技术，二是车间通信长期演进技术，其中，车间通信长期演进技术正处于建立标准阶段，它是4G通信技术在汽车通信领域的一种应用。
3.广域通信：主要指移动互联网领域的3G、4G、5G等通信方式。
车载智能系统可以借助网联汽车的无线通信技术有效获取驾驶员信息、车辆状态信息和周边环境信息等，并对这些信息进行整合与分析，最终做出正确的行车决策。通信技术联合平台技术，可以有效扩大车辆的感知范围，同时也有助于汽车节能技术的研发。
智能汽车可以借助通信技术将自身的位置信息和运动信息传送至云端，然后由云平台控制器根据接收到的信息，结合道路的坡度、曲率等车道信息和交通流、信号灯等交通信息，控制车辆的挡位和行驶速度，一方面提高交通效率，另一方面降低车辆行驶能耗。
六、信息安全与隐私保护技术
随着智能网联汽车接入网络，信息安全问题也日益突出。车载智能系统会将车辆和车主的信息实时传送到网络，这很容易导致车辆和个人信息被感知、窃取、干扰和修改。无法保障车辆的信息安全，可能会直接影响智能网联汽车体系的安全。因此，企业在研究设计智能网联汽车的过程中，要尤其注重信息安全、隐私保护等技术的研究和突破。
七、人机界面技术
人机界面技术（Human Machine Interface，简称HMI）包括语音控制、手势识别和触摸屏等技术。未来，这些技术将大量应用于全球汽车市场。目前，奥迪、宝马、奔驰、福特、菲亚特等全球领先的汽车制造商都在对人机界面技术进行研究。
人机界面设计的终极目标是为用户提供完美的使用体验，不仅包括增强用户的驾驶乐趣、提高驾驶过程中的操作体验，还包括保证行车安全。这意味着人机界面设计要平衡好用户体验和行车安全之间的关系，而且要始终将行车安全放在第一位。
智能网联汽车的人机界面可以具备多种功能，包括车辆控制、功能设定、信息娱乐、导航系统、车载电话等。驾驶员可以利用这些功能快速查询、设置、切换车辆系统信息，灵活地操纵车辆，让汽车达到理想的运行状态。未来，智能网联汽车将实现车载信息显示系统和智能手机的无缝连接，这样一来，人机界面就可以支持多种输入方式，用户也可以通过使用不同的技术手段自由切换不同的操作和功能。