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定义车联网

定义车联网

中国市场爆发性增长中大量形成的现时现地经验,放到产业生态体系的根源架构中审视,会发现很多似是而非的认知误区

现在,车联网的定义正在被无限扩展。

清晨走出家门,设定好目的地和行车路线的汽车便已经停在你的面前,上车后根据当天心情选择是自动驾驶,还是手动驾驶。路上,车辆的感应和刹车系统能够避开各种碰撞。

工作结束,车上的信息系统会根据你的喜好提供餐厅、娱乐信息、加油站地点等服务推荐。返家后,汽车会自行停在最合适的停车场。注意,这辆汽车并不一定属于你,因为汽车共享(Car Sharing)的普及已经让人们无需购买汽车。

当然,如果你希望拥有一辆汽车,也没问题,不过购买过程也与现在大不相同。你可以从头开始设置整车功能,自行挑选外观、发动机,以及各种配置,并通过智能手机实时监测生产过程。同时,适合的保险、汽车金融、后市场服务也会在购车时一并生成。

所有这一切都将基于“车联网”所实现。

然而,至少20年前,当“车联网”第一次被提及时,这个概念几乎等同于车载导航+呼叫中心,随后,车载信息系统(Telematics)被纳入其中。

最近5年,人与车的互联、车与车的互联,车与城市的互联共同描述了“车联网”的全貌,以上一天生活的想象场景也似乎成为可能。

除对生活美好的憧憬外,现实世界的紧迫性也让人们,特别是科学家和政界人士,逐渐意识到,全球各国面临的一些共性问题也可以通过车联网来解决。

比如交通安全,因为车联网技术有助于减少道路交通事故,同时缓解拥堵、停车难等问题。

美国高速公路安全保险协会(IIHS)研究显示,通过碰撞前提示系统(FCW)美国每年可以避免230万起撞车事故和7200起交通悲剧;通过车道偏离预警系统(LDW),每年可以减少50万起撞车事故;此外,六成的交通事故可以通过为汽车配备包括盲点提示等基础智能辅助系统加以避免。

再比如,车联网技术能促进车辆节能和环保行驶。2012年,欧洲出台了一项名为“ICT(Information Communication Technology) for EV”的项目,就是希望通过改善汽车通信技术提高驾驶经济性,优化动力性,实现减排。

1车联网与智能交通

清华大学汽车工程系主任李克强将车联网定义为“车内网(CAN/LIN)、车际网(V2V/V2I)、车载移动互联网(INTERNET)按照通信协议形成的一个智能系统”,它是智能交通的组成部分。

按照国际通行的理解,智能交通系统(Intelligent Transport Systems,ITS)是由若干实用化系统构成的有机综合体系,包括先进交通管理系统(ATMS)、先进交通信息服务系统(ATIS)和先进车辆控制与安全系统(AVCSS)等,通过利用信息、通信和控制技术,把车辆、道路、使用者紧密结合,以解决交通事故、拥堵、环境污染及能源消耗为目的。

目前,欧美日等发达国家基本是在此种理解之下展开相关工作。2009年,美国交通运输部发布《智能交通系统战略研究计划:2010-2014》,目标是利用无线通信建立一个全国性、多模式的地面交通系统,形成车辆、道路基础设施和乘客的便携式设备间相互连接的交通环境,最大程度保障交通运输的安全性、灵活性和对环境的友好。

2015年1月,同样是美国交通运输部,宣布启动互联汽车项目,以期通过将无线技术应用到道路交通中,使道路交通变得更加安全、智能和环保。该项目会涉及三个阶段:概念车发展、设计制造测试、维护和运营。

相较之下,迄今为止中国的智能交通仍只侧重于交通管理系统,包括交通灯控制和简单的导航系统。

这与中国的政府机构设置不无关系。中国交通运输部虽然管理道路、交通安全等,但无权过问智能交通的主体——汽车,从而造成整个系统在实践中的割裂。而在美国和日本的智能交通系统构建中,汽车企业有极大的发言权,丰田公司名誉会长丰田章一郎便曾担任日本智能交通协会(Intelligent Transport System in Japan,ITS Japan)主席。

与李克强的观点类似,广汽集团汽车工程研究院首席专业总师兼电子电器部部长黄少堂同样赞成车联网必须以车内网、车际网和互联网“三网合一”为核心,但他突出智能驾驶,或者说智能汽车在其中的发挥作用。

黄少堂在回顾车联网发展轨迹时表示,其最初的表现是汽车电子与导航功能相互独立,无网络概念,此时可以被称为车联网初始期。

2009年后,车联网进入第二阶段,即导入期,这个阶段的特征是:汽车远程服务提供商(Telematics Service Provider,TSP)基于移动互联网提供T服务、独立展示车辆运营信息,以及智能交通系统和基于位置的服务(Location Based Service,LBS)开始有限整合。

中国的车联网事业目前刚刚进入导入期。在可预见的未来,车联网将进一步进入发展期、推广期、成熟期和深化期。

在发展期,汽车传感网络内容丰富,T服务快速蓬勃发展,交通信息频道(Traffic Message Channel,TMC)网络快速建设,车、路开始全面整合。

推广期则是指车辆普遍实现物联,车联网服务全面推广,人、车、路信息全面互联,三网部分实现融合。

到达成熟期后,汽车成为智能电子终端,三网信息完全融合,车联网全面成熟运营。

黄少堂预测,到2025年,车联网将进入深化期,彼时将建立起基于车联网的智能立体交通网络,车辆则实现自动驾驶。

以上两种观点是当下关于车联网定义和发展大势的主流观点,国内外莫不如此。以此为基础,《汽车商业评论》认为,如果定义范畴被进一步扩大,车联网和智能交通则全部要被归入“智能城市”的范畴之内。

根据Frost&Sullivan公司预测,2025年,全球城市人口将达到46亿,占全世界人口的60%。从商业和政府管理角度看,智能城市将提高消费市场和企业市场的运作效率,改变生活方式和商业社会。

在这个过程中,政府需起到规划和督促作用,企业也能从中找到机会。作为汽车制造商,其目标自然是从单纯提供汽车产品升级为移动解决方案提供商,智能驾驶便是它们跨出的第一步。

2汽车智能三个关键

智能汽车,顾名思义就是在车上增加很多传感装置,使其像人一样有灵敏的感知、丰富的思想、高级的大脑,可以分析判断自己是否安全,道路是否可以畅通行驶等。

尽管对汽车公司而言有些尴尬,但外界对智能汽车的意识大多是由谷歌那辆没有油门、刹车和方向盘,仅有启动和停止两个按键,看起来“萌萌哒”的小汽车开启。截至目前,谷歌已经开发了200多辆智能驾驶或者说无人驾驶汽车。

谷歌智能汽车的核心是智能软件和感应设备,首先通过换挡、加速、刹车以及机械手臂接入,用摄像头、雷达编码、谷歌地图进行指导控制,通过特定的执行器机械手实现无人驾驶。

基本上,谷歌汽车跟传统的汽车没有多少的融入,因为它10%的价值是完成从A点到达B点的动作,90%都是为让车辆安全地从A点到达B点。从某种程度上讲,它颠覆了传统汽车的整个供应链,或者说传统汽车的供应链在它这里已经不是最重要的。

但必须注意的是,首先,谷歌智能汽车成本巨大,仅激光设备和雷达感应器的成本就在50万到70万美元,再加上特定的机械手等,一辆车至少要200万美元。其次,谷歌的试验依赖于自己采样的大数据、路况分析,不是来自汽车反馈的数据,因此数据的可靠性和稳定性有待考察。

谷歌计划在2020年量产自己的无人驾驶汽车,年初,谷歌无人驾驶车项目负责人克里斯•厄姆森(Chris Urmso)表示,“曾过于忽视与大型汽车制造商商讨合作。其实,他们可以提供很多东西”,并透露了将与传统汽车制造商合作的意愿。

对于谷歌智能汽车的最终版本究竟为何目前还不得而知,但它对传统汽车行业态度的转变至少证明了一点:智能驾驶,或者无人驾驶的实现将无法脱离传统汽车的基本构架。这也是以黄少堂为代表的大多数汽车人对智能汽车技术的看法。

首先,黄少堂认为,车辆的智能水平取决于“三网合一”的结合度,但根本还在于车辆的网络架构DNA。

2014年12月的Telematics@China高峰论坛上,黄少堂展示过一张图片,上面列出了智能汽车的组成构架。该构架是由诸多核心模块构成的有效网络,通过唤醒机制、网络管理、容错功能和通信矩阵等,可以构建一个管道,吸收、集成控制很多功能。(参见上图)

黄少堂把这些模块比作执行器,在他看来,“如果车辆自身没有这些执行器去接受命令,再强大的云端又能干什么呢?”

其次,在拥有网络构架和强大信息的基础上,还必须有一个终端和接口,起到上传下达、综合协调,控制整车从而实现智能驾驶的作用,这就是智能终端系统,它是汽车智能化的核心桥梁。

一般所谓汽车操作系统就是指终端操作系统。如果一辆车有80~100个控制模块,复杂度不同、硬件不同,操作系统必然不同。一个强大的操作系统需要把娱乐、安全和控制功能区分开来,同时结合处理。

值得注意的是,可穿戴化设备正在逐渐成为一个可与汽车终端有机结合的有效终端,越来越多的汽车公司已将其纳入设计时考虑的范畴。

2015年CES展上,沃尔沃发布了一套自行车防碰撞预警系统。作为全球首个汽车与可穿戴设备的安全互联解决方案,它由一辆配备联网功能的汽车和一个具有数字反馈功能的自行车安全头盔产品原型组成。该技术结合了可穿戴传感器、手机APP,以及沃尔沃云服务,使驾驶员与骑行者之间建立了智能安全互联。

再次,在网络架构DNA和智能终端系统之外,科技配置则是智能汽车的必要保障,现阶段应用相对广泛的包括自动巡航控制、道路偏离检测、辅助泊车、紧急刹车辅助等。实现智能驾驶必须先要将这些功能的排列组合,再实现安全的集成。

这些配置的应用必然导致成本上升。如果现在有人试图在一款售价5万元人民币的汽车上实现智能驾驶,势必是个玩笑。这也就是为什么无人驾驶技术首先出现在一些“高大上”的汽车上,因为容易被市场接受。

3智能汽车未来与当下

时至今日,还没有人能够准确预测智能汽车最终将发展至何种程度,但业内已基本就其接下来的进化阶段达成共识。美国高速公路安全管理局(NHTSA)将汽车智能化划分为5个层次。

最低级自然是无自动层次,由驾驶员完全控制汽车。

个别功能自动1级,基本以人为主体对车辆进行控制,智能主要体现在汽车具有一个或多个特殊自动控制的系统,完全不需要驾驶员对这些功能进行控制,如ABS防抱死刹车系统,就是在紧急刹车时,防止锁死转向偏离跑道,保证车辆沿着一个方向安全行驶。

汽车具有一个或多个特殊自动控制的系统,完全不需要驾驶员对这些功能进行控制,如ABS防抱死刹车系统,就是在紧急刹车时,防止锁死转向偏离跑道,保证车辆沿着一个方向安全行驶。

多种功能自动2级,仍是以人干预为主,但具有至少两个原始控制功能融合在一起实现的系统,完全不需要驾驶员对这些功能进行控制。配备车道保持辅助系统是目前这个层次智能汽车的普遍特征之一。

受限自动驾驶3级,在局部情况下实现无人驾驶。汽车能够在特定驾驶交通环境下,让驾驶员完全不用控制汽车,而且汽车可自动检测环境的变化,以判断是否返回人工驾驶模式。

完全自动驾驶4级,即最高层级,汽车完全自动控制车辆,全程检测交通环境,能够实现所有的驾驶目标,司机只需提供目的地或者输入导航信息,在任何时候都不需要对车辆进行控制。

与之相应,智能驾驶模式又可以分为辅助自动驾驶阶段、微自动驾驶阶段、半自动驾驶阶段和全自动驾驶阶段四种。

在辅助自动驾驶阶段,驾驶员起决定性作用,只有有限的功能性控制模块,如电子稳定控制系统(ESC)、自适应控制巡航系统(ACC)。辅助自动驾驶是具有单一功能的智能化,以汽车CAN网络为主,配置能够实现个性化调节,包括电子驻车、超速报警、盲区侦测、车道偏移预警、行李箱开启等都可以通过手机终端进行预设。

微自动驾驶阶段是驾驶员放弃主动控制权,但仍需监控保障车辆安全行驶。而半自动驾驶阶段则是在大部分交通情况中可实现无人驾驶,对司机的需求只体现在偶尔情况下。

从微自动向半自动驾驶升级,主要是依靠摄像头、雷达等设备,引入3D地图和路况监视信息,通过方向盘提示、转向控制系统等,以汽车大脑为主,借助外界信息联网的提示,车辆自行修正驾驶情况。

到达全自动驾驶阶段,驾驶员只需要输入地点,就可以在车内做任何事情。从半自动驾驶过渡到本阶段,重点体现在自动停车问题的解决,而这主要依靠停车场设计专门的传感器路线识别和停车线规划。

目前,大多数量产汽车在智能等级上都能够实现个别自动功能1级,优秀者做到了多种功能自动2级,而智能驾驶模式则大多处于辅助自动驾驶阶段。

对汽车公司而言,技术不成熟是制约当下智能驾驶发展的主要因素。比如为什么没有汽车制造商推出自动倒车功能?因为超声波能够直接穿透泥土,如果车尾后部是这种墙,车子就会直接撞上。

除此之外,外部通信环境的限制同样会阻碍智能汽车的进步。车与车间如何通信,通信技术数据的提取、总结、下载、归纳如何配送至车辆都是实现自动驾驶前必须解决的问题。

当下,V2V基本基于移动互联网进行沟通,一些主机厂也开始建立自己的局域网。通用汽车就宣布,2020年,凯迪拉克、别克和雪佛兰旗下产品将100%实现互联。但将来互联汽车数目增加,车际网该如何建立?正在兴起的4G网络能否满足需要?通信协议的标准又由谁决定,主机厂、通信运营商,或是政府?答案仍未可知。

此外,汽车公司在跨向智能驾驶道路上的“拦路虎”还有交通信息的大数据采集。

2014年,奥迪发布“在线交通灯辅助”(Audi Online traffic light information)系统,将汽车与控制交通信号灯的城市交通管理系统连接,通过计算,为司机提供合理的驾驶建议。在智能交通的大背景下,这是一项颇为实用且基础性的汽车功能,但在目前的实验阶段,奥迪仅与德国柏林的70个交通灯实现联网就花费了不少气力。

奥迪德国工作人员告诉《汽车商业评论》,作为汽车企业,类似技术普及开来最大的障碍就在于如何打通与城市管理部门的联系,获取更多数据。

或许是意识到了困难所在,奥迪将“2014未来城市大奖”(Audi Urban Future Award 2014)颁发给了墨西哥城团队。与来自柏林、波士顿和首尔的其他三支参赛团队侧重未来交通创新解决方案不同,墨西哥人的大部分精力投入到了如何通过政府、社会团体和私人的力量获取出行数据中。

奥迪未来城市大奖设立于2010年,每两年颁发一次,旨在促进国际城市规划师、建筑师和交通专家之间的对话。

2015年,英格尔施塔特将墨西哥团队提供10万欧元,供他们继续进行研究。也就是说,奥迪用很小的花费便掌握了堪称“世界上最痛苦的通勤城市”墨西哥城的大量交通数据。

无疑,这是一笔划算的买卖,但更重要的是,它对于车联网的未来是一种实实在在的促进,并不空洞。

贴士一车联网关键术语解释

TSP

Telematics Service Providers,汽车远程服务提供商

车联网产业链可以分为5个部分:用户、内容提供商、设备提供商、网络提供商和服务提供商。TSP以内容提供商为支撑,上接汽车、车载设备制造商、网络运营商等,生产文本、图像、音频、视频或多媒体信息。

由于TSP在产业链的核心地位,汽车制造商、电信运营商和技术服务提供商等都希望掌握其控制权。

LBS

Location Based Service,基于位置的服务

LBS是通过电信移动运营商的无线电通讯网络,或者外部定位方式,如GPS,获取移动终端用户的位置信息(地理坐标,或大地坐标),在地理信息系统(Geographic Information System)平台的支持下,为用户提供与位置相关服务的一种增值业务。

TMC

Location Based Service,基于位置的服务

LBS是通过电信移动运营商的无线电通讯网络,或者外部定位方式,如GPS,获取移动终端用户的位置信息(地理坐标,或大地坐标),在地理信息系统(Geographic Information System)平台的支持下,为用户提供与位置相关服务的一种增值业务。

CAN网络

Location Based Service,基于位置的服务

LBS是通过电信移动运营商的无线电通讯网络,或者外部定位方式,如GPS,获取移动终端用户的位置信息(地理坐标,或大地坐标),在地理信息系统(Geographic Information System)平台的支持下,为用户提供与位置相关服务的一种增值业务。

贴士二智能汽车四关键

车辆的智能水平取决于“三网合一”的结合度

但根本还在于车辆的网络架构DNA

智能终端操作系统是汽车智能化的核心桥梁

科技配置则是智能汽车的必要保障

原载于2015年3月15日出版的《汽车商业评论》汽车商业评论

中国汽车商业报道第一读物

绝不喧哗、亦不矫情

自赋使命、特立独行

汇入中国汽车精英阶层

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