蔡思

(武漢城市職業(yè)學(xué)院，湖北武漢 430070)

0 引言

任何一項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步都會(huì)給人類的生活帶來(lái)巨大的革新，尤其是科技發(fā)達(dá)的現(xiàn)代更是如此，5G技術(shù)的出現(xiàn)給汽車行業(yè)又會(huì)帶來(lái)怎樣的變革，將5G技術(shù)和汽車相結(jié)合，會(huì)使汽車與現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)緊密結(jié)合，提高智能化汽車信息共享的速度，從而更好地實(shí)現(xiàn)人、車以及環(huán)境的信息互聯(lián)，使汽車向更加智能化趨勢(shì)發(fā)展。目前汽車智能化的發(fā)展趨勢(shì)主要有3個(gè)發(fā)展方向：網(wǎng)聯(lián)式汽車(Connected Vehicle，CV)、自動(dòng)駕駛汽車(Autonomous Vehicle，AV)以及智能網(wǎng)聯(lián)汽車(Intelligent Connected Vehicle，ICV)。

本文作者將介紹5G技術(shù)的發(fā)展給汽車智能化發(fā)展帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，分析5G技術(shù)背景下網(wǎng)聯(lián)式汽車、自動(dòng)駕駛汽車以及智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展趨勢(shì)，從而讓讀者更好地了解智能化汽車的相關(guān)概念和趨勢(shì)。

1 5G技術(shù)概述

5G網(wǎng)絡(luò)是4G網(wǎng)絡(luò)的下一代網(wǎng)絡(luò)，是第五代移動(dòng)通信技術(shù)。5G通信技術(shù)主要包括兩個(gè)方面，分別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線技術(shù)。目前5G網(wǎng)絡(luò)和4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)延時(shí)低、容量的擴(kuò)大以及網(wǎng)速的提升3種優(yōu)點(diǎn)。目前4G網(wǎng)絡(luò)在1 Gbps左右的速率，而5G網(wǎng)絡(luò)的速率可以達(dá)到10 Gbps[1]。5G技術(shù)較以往的通信技術(shù)而言，其優(yōu)勢(shì)更加突出，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度也發(fā)生質(zhì)的飛躍，實(shí)現(xiàn)了更快速、更高效、更安全、更可靠的通信要求，因此可被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域智能化發(fā)展，尤其汽車智能化網(wǎng)絡(luò)、智能交通、智能駕駛等等。

2 網(wǎng)聯(lián)式汽車

2.1 網(wǎng)聯(lián)式汽車概述

網(wǎng)聯(lián)式汽車，其設(shè)計(jì)是基于通信互聯(lián)的網(wǎng)聯(lián)式汽車。網(wǎng)聯(lián)式汽車指汽車上的通信設(shè)備通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，可以在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中對(duì)所有車輛動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行有效的提取和分析，給正在使用中的車輛提供多種功能的服務(wù)[2]。目前，網(wǎng)聯(lián)式汽車上進(jìn)行信息通信主要采用的是4G網(wǎng)絡(luò)，雖然4G網(wǎng)絡(luò)通信相較于2G、3G網(wǎng)絡(luò)而言有較大優(yōu)勢(shì)，但和5G網(wǎng)絡(luò)比較起來(lái)，存在帶寬速率低、延時(shí)性高而導(dǎo)致無(wú)法較好地滿足于網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)要求。因此5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，將使這一情況得到優(yōu)化，給汽車互聯(lián)互通提供了較好的硬件條件。

2.2 基于5G網(wǎng)聯(lián)式汽車發(fā)展優(yōu)勢(shì)

車聯(lián)網(wǎng)其基礎(chǔ)就是物聯(lián)網(wǎng)同互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，因此網(wǎng)聯(lián)式汽車又可稱之為車聯(lián)網(wǎng)。車聯(lián)網(wǎng)主要依賴遠(yuǎn)距離的移動(dòng)通信技術(shù)和短距離無(wú)線通信，前者主要是 GPRS、LTE、4G/5G等移動(dòng)通信技術(shù)，后者主要是 RFID 傳感技術(shù)及類似WIFI等2.4G通信技術(shù)[3]。車聯(lián)網(wǎng)通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了車輛與人、車輛與周圍環(huán)境以及車輛與道路的互通互聯(lián)，而汽車作為這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，其車載計(jì)算機(jī)、手機(jī)、車載系統(tǒng)都是車聯(lián)網(wǎng)的終端。而車聯(lián)網(wǎng)在實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)娛樂(lè)互動(dòng)時(shí)，每個(gè)單用戶均需通過(guò)集中核心網(wǎng)進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)，在這一情況下核心網(wǎng)會(huì)面臨很大的集中傳輸壓力，如果采用過(guò)去的3G、4G的網(wǎng)絡(luò)，會(huì)產(chǎn)生較大的延時(shí)性，但是5G技術(shù)擁有更高傳輸速度、更寬的帶寬以及更低的延時(shí)性的優(yōu)點(diǎn)，會(huì)給網(wǎng)聯(lián)式提供更加強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

3 自動(dòng)駕駛汽車

3.1 自動(dòng)駕駛汽車概述

自動(dòng)駕駛汽車技術(shù)則是指依靠的技術(shù)是雷達(dá)、機(jī)器視覺(jué)激光和無(wú)線電信號(hào)等來(lái)探測(cè)行駛的道路，并且利用車輛的自動(dòng)化功能完成關(guān)鍵性的安全識(shí)別和駕駛?cè)蝿?wù)[4]。2009年谷歌的自動(dòng)駕駛汽車首度曝光，但由于這輛自動(dòng)駕駛的汽車缺乏匹配的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境，導(dǎo)致汽車對(duì)駕駛指令的延遲響應(yīng)，極大影響到自動(dòng)駕駛汽車的安全性，從而延緩自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展。根據(jù)美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)駕駛汽車可以分為6個(gè)等級(jí)， 0級(jí)是由駕駛?cè)巳珯?quán)操作，1級(jí)是在特定駕駛情形下完成輔助駕駛?cè)蝿?wù)；到2級(jí)則在一定程度上可進(jìn)行自動(dòng)駕駛完成駕駛?cè)蝿?wù)；3級(jí)是由無(wú)人駕駛系統(tǒng)完成駕駛操作，人類提供適當(dāng)應(yīng)答；4級(jí)和5級(jí)分別是高度自動(dòng)化和完全自動(dòng)化，二者的區(qū)別在于5級(jí)不限定道路狀況可實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。具體的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)(SAE)自動(dòng)駕駛分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 5G技術(shù)下自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展受到了網(wǎng)絡(luò)通信速度的影響，由于過(guò)去的網(wǎng)絡(luò)通信主要采用的是4G網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致車輛在處理圖像的速度和算法計(jì)算速度的延遲，而使控制汽車決策命令的延時(shí)，從而導(dǎo)致了汽車的安全性能下降。5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，很好地解決了這一問(wèn)題，由于5G網(wǎng)絡(luò)具有延時(shí)低、帶寬寬和速度高的優(yōu)點(diǎn)，駕駛中的車輛提升了信息處理的速度，能夠幫助汽車加快道路識(shí)別、安全標(biāo)識(shí)識(shí)別和障礙檢測(cè)的速度，因此車輛的行駛安全性得到提升，保障了駕駛員和乘客的安全。此外，因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)具有高傳輸速度的特點(diǎn), 所以可以將復(fù)雜的運(yùn)算轉(zhuǎn)移到高性能的服務(wù)器上,或者是超級(jí)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行計(jì)算分析, 這樣可以大大地提升其運(yùn)算的速度[5]。而AI技術(shù)引入到自動(dòng)駕駛的汽車，可以讓汽車通過(guò)模仿和學(xué)習(xí)駕駛?cè)说鸟{駛習(xí)慣，讓自動(dòng)駕駛汽車更加擬人化，讓駕駛者體會(huì)到這輛汽車人性化的駕駛感受。

4 智能網(wǎng)聯(lián)汽車

4.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車概述

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(ICV)，是結(jié)合了智能汽車和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車輛，并且車上搭載了先進(jìn)的執(zhí)行器和控制器以及車載傳感器等設(shè)備，與現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相融合，實(shí)現(xiàn)車輛與人，車輛與車輛以及車輛與周圍環(huán)境的信息交互，從而使車輛能夠更加安全、環(huán)保和舒適，保持車輛的高效運(yùn)行，并發(fā)展成為替代人類進(jìn)行駕駛的全新模式的汽車[6]。2015年，科技部發(fā)布了中國(guó)制造2025，關(guān)于重點(diǎn)技術(shù)的研究方向，制定了汽車智能化發(fā)展趨勢(shì)，概括了與智能汽車相關(guān)研究方向的關(guān)系 (見(jiàn)圖1)。

圖1 智能汽車、車聯(lián)網(wǎng)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)系

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是由網(wǎng)聯(lián)式汽車和自動(dòng)駕駛汽車結(jié)合的產(chǎn)物，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，是汽車與周圍的環(huán)境和道路實(shí)現(xiàn)信息互通，將收集到的信息整理融合后再發(fā)送至車輛上執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)V2V(車與車)、V2R(車與路)、V2I(車與網(wǎng))的互聯(lián)互通，自動(dòng)駕駛則依據(jù)自身傳感器收集的信息，指導(dǎo)車輛行駛。從以上可以看出智能網(wǎng)聯(lián)汽車結(jié)合了網(wǎng)聯(lián)式汽車和自動(dòng)駕駛汽車的優(yōu)點(diǎn)，從而使汽車向更加智能化的趨勢(shì)發(fā)展。

4.2 基于5G技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展

5G網(wǎng)絡(luò)在未來(lái)如果能夠迅速發(fā)展并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的應(yīng)用，將會(huì)給智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展帶來(lái)新的變革。過(guò)去智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要借助傳感器設(shè)備對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行感知，很難與周圍的人、車和路進(jìn)行信息的交互。而5G這一通信技術(shù)的革新產(chǎn)品，將會(huì)讓汽車實(shí)現(xiàn)車輛與道路、車輛與人和車輛與車輛之間的信息互通，并且有效地提升信息的傳遞速度，降低了信息傳遞的延時(shí)性，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)交通擁堵信息的共享以及行駛道路的共享，從而避免交通事故造成的交通擁堵問(wèn)題，為人們的出行提供了便利，也可以有效地減少交通事故的發(fā)生。

5 結(jié)束語(yǔ)

5G的速度和帶寬的增加讓汽車制造商將更多豐富信息引入車內(nèi)的儀表系統(tǒng)，其次5G的應(yīng)用也會(huì)提高遠(yuǎn)程監(jiān)控和操控的準(zhǔn)確性，從而也保證了未來(lái)智能汽車的安全性。未來(lái)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車將會(huì)擁有智能座艙，提供更加舒適和智慧的駕駛艙滿足駕駛員和乘客需求。智能網(wǎng)聯(lián)汽車會(huì)演變成一種高安全、高效率和低排放的智慧生態(tài)體系，這一創(chuàng)新模式將于智慧生態(tài)城市的建設(shè)深度融合而充滿活力。