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《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)解讀

原創(chuàng)
2020/03/02
148
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戰(zhàn)略定稿背景

2017 年 9 月,國家發(fā)改委組建戰(zhàn)略起草組,啟動戰(zhàn)略編制;

2018 年 1 月,《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》征求意見稿發(fā)布;

2020 年 2 月,11 部委聯(lián)合印發(fā)《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》,意味著戰(zhàn)略正式定稿,將在未來五年內(nèi)助力智能汽車領(lǐng)域的調(diào)整與變革。

注:《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》以下簡稱《戰(zhàn)略》

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信息源:國家發(fā)改委

關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

原定目標(biāo)(征求意見稿)

??? ?2018 年~2020 年

1.?? ?智能汽車新車占比達(dá)到 50%以上,其中有條件駕駛(L3)以上占比 10%以上;

2.?? ?自主品牌智能汽車市場份額達(dá)到 30%;網(wǎng)絡(luò)式自動駕駛新車裝配率達(dá)到 10%;

3.?? ?車用無線通信網(wǎng)絡(luò) LTE-V 全國覆蓋率到 90%,北斗高精度時(shí)空服務(wù)實(shí)現(xiàn)全覆蓋;

4.?? ?建成“智能汽車創(chuàng)新發(fā)展”平臺且實(shí)質(zhì)運(yùn)行;

5.?? ?初步完成 6 大體系(創(chuàng)新、生態(tài)、設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)管、安全)建設(shè)。

??? ?2020 年~2025 年

1.?? ?新車基本實(shí)現(xiàn)智能化:高級別智能汽車實(shí)現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用;

2.?? ?“人 - 車 - 路 - 云”實(shí)現(xiàn)高度協(xié)同,新一代車用無線通信網(wǎng)絡(luò)(5G-V2X)基本滿足智能汽車發(fā)展需要。

現(xiàn)定目標(biāo)

??? ?2020 年~2025 年(五年目標(biāo))

1.?? ?中國標(biāo)準(zhǔn)智能汽車的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品監(jiān)管和網(wǎng)絡(luò)安全體系基本形成;

2.?? ?L3 自動駕駛智能汽車規(guī)?;a(chǎn),L4 自動駕駛智能汽車在特定環(huán)境下市場化應(yīng)用;

3.?? ?車用無線通信網(wǎng)絡(luò)(LTE-V2X 等)實(shí)現(xiàn)區(qū)域覆蓋,新一代車用無線通信網(wǎng)絡(luò)(5G-V2X)在部分城市、高速公路逐步開展應(yīng)用,高精度時(shí)空基準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全覆蓋。

??? ?2035 年~2050 年(展望)

1.?? ?中國標(biāo)準(zhǔn)智能汽車體系全面建成、更加完善;

2.?? ?智能汽車強(qiáng)國愿景逐步實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)分析

《戰(zhàn)略》劃重點(diǎn):開展復(fù)雜系統(tǒng)體系架構(gòu)、復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策控制、人機(jī)交互及人機(jī)共駕、車路交互、網(wǎng)絡(luò)安全等基礎(chǔ)前瞻技術(shù)研發(fā),重點(diǎn)突破新型電子電氣架構(gòu)、多源傳感信息融合感知、新型智能終端、智能計(jì)算平臺、車用無線通信網(wǎng)絡(luò)、高精度時(shí)空基準(zhǔn)服務(wù)和智能汽車基礎(chǔ)地圖、云控基礎(chǔ)平臺等共性交叉技術(shù)。

下面針對重點(diǎn)突破關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)行一一解讀。

  • 新型電子電氣架構(gòu)

汽車電子電氣架構(gòu) ( Electronic and Electrical,EE) 的設(shè)計(jì)是汽車機(jī)構(gòu)開發(fā)過程中的一項(xiàng)重要步驟,若優(yōu)化合理,則可以將整車質(zhì)量降低 20%,生產(chǎn)成本降低 30%左右。

那么對于智能汽車來說,怎樣的設(shè)計(jì)與優(yōu)化才是最合理的呢?

工程師們通常會將汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化分為以下幾個(gè)步驟來展開:功能需求定義、邏輯功能設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、線束設(shè)計(jì)和域控制器拓?fù)鋵釉O(shè)計(jì)。

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當(dāng)前與未來汽車電子電氣架構(gòu)對比 | 信息源:cnki

功能需求分析:既需要考慮實(shí)際應(yīng)用情況和多元化服務(wù)需求,又要充分考慮到汽車企業(yè)的實(shí)際情況,假設(shè)技術(shù)達(dá)不到成熟標(biāo)準(zhǔn),那么就不能隨意創(chuàng)新改革,否則就會出現(xiàn)安全等威脅情況。

邏輯功能設(shè)計(jì):可分為邏輯架構(gòu)層和系統(tǒng)軟件層,分別注重系統(tǒng)功能邏輯關(guān)系和系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系兩個(gè)方面。

硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì):可分為部件層、網(wǎng)絡(luò)層和原理層,部件層通常采用電氣框圖的形式來描述部件內(nèi)部硬件接口、處理單元、邏輯接口和對外接口明細(xì);網(wǎng)絡(luò)層用來描述各部件邏輯連接的方式;原理層用來描述網(wǎng)絡(luò)層連接具體的實(shí)際情況,包括電勢屬性、超聲波焊接點(diǎn)等。值得一提的是,在 5G 融合車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的環(huán)境下,如何建立穩(wěn)定、高速、成熟的通信網(wǎng)絡(luò)已成為汽車智能化過程中的一大課題。

線束設(shè)計(jì):是拓?fù)鋵釉O(shè)計(jì)的基礎(chǔ),決定了拓?fù)涞牟季?。通常可分為八個(gè)部分,分別是前線束、發(fā)動機(jī)線束、IP 線束、Body 線束、PDC 線束、Roof 線束、門線束和尾門線束。

域控制器拓?fù)鋵釉O(shè)計(jì):描述電子電氣架構(gòu)實(shí)際的布置情況,根據(jù)功能模塊的劃分,包括車輛安全域、智能駕駛域、動力總成域、車身電子域、智能座艙域這五個(gè)域控制器。目前 L2 級及以下采用基于 MCU 的多 ECU 分布式控制方式,而 L3 以上則必須采用基于高性能 SOC 構(gòu)建的域控制器 DCU(Domain Control Unit)的集中控制策略。

  • 多源傳感信息融合感知

隨著移動設(shè)備和智能駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展,以及單一傳感存在的功能失效問題,多源傳感信息融合處理方法變得越來越重要。在智能駕駛汽車中常見的傳感器包括:攝像頭、激光雷達(dá)毫米波雷達(dá)、GPS、IMU 等。而此次發(fā)布的《戰(zhàn)略》中對前一版本做了微調(diào),將傳感器修正為車載高精度傳感器,車載芯片修正為車規(guī)級芯片,更強(qiáng)調(diào)未來的核心競爭方向是中高級市場,而非以量和廉價(jià)博取的低端市場。

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智能汽車環(huán)境感知信息融合功能框架 | 信息源:cnki

此外,對于多源傳感而言,信息融合可分為三個(gè)等級,即來自不同傳感器的原始數(shù)據(jù)被組合成新的原始數(shù)據(jù),新的原始數(shù)據(jù)將會包含更豐富的信息,利用這些可以得到更準(zhǔn)確和全面的判斷的低層次融合;將不同傳感器提供的目標(biāo)特征信息結(jié)合,得到新的特征圖以供后續(xù)的數(shù)據(jù)處理的中層次融合;以及各個(gè)傳感器分別給出自己對目標(biāo)特征的判斷,車載處理芯片只負(fù)責(zé)有效地結(jié)合這些傳感器識別結(jié)果的高層次融合。目前主要出于中層次融合階段,未來的多傳感融合將集中在兩方面:一是設(shè)計(jì)新的多傳感器集成硬件架構(gòu),二是算法層面高效處理分析多源數(shù)據(jù),從而提高智能汽車車載環(huán)境感知的識別精度和系統(tǒng)魯棒性。

  • 新型智能終端

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T-Box 信息源:Baike

對車載智能終端的需求正在隨著消費(fèi)者對汽車安全性、操作便利性、空間舒適性和娛樂性的要求而不斷增加,其中以前裝為主體的車載無線終端市場滲透率不斷加大,比如新能源汽車 T-Box 以及以 T-Box 硬件為基礎(chǔ)的大數(shù)據(jù)平臺服務(wù)。

目前的大部分 T-Box 產(chǎn)品是這樣工作的:用戶在手機(jī) APP 端下發(fā)控制指令后,云服務(wù)平臺進(jìn)而轉(zhuǎn)發(fā)控制請求指令給 T-BOX,T-BOX 接收到控制請求命令之后,通過車輛 CAN 總線傳輸控制報(bào)文控制車輛相應(yīng)操作,最后反饋車輛控制結(jié)果到用戶的手機(jī) APP 上。將來這些操作步驟將會因硬件、軟件、算法的提升而變得更加平滑,安全性、操作便利性、空間舒適性和娛樂性將大大提高。

  • 智能計(jì)算平臺

在前面章節(jié)提到過,智能汽車系統(tǒng)功能越來越復(fù)雜、實(shí)時(shí)性要求越來越高、安全等級也越來越高,以 CAN 總線為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)汽車分布式控制架構(gòu)已不能滿足未來需求,集成化的主干網(wǎng)加多域控制的新型電子電器架構(gòu)將成為主流。于是能夠進(jìn)行感知融合計(jì)算,并結(jié)合車輛實(shí)時(shí)交互,進(jìn)行路徑?jīng)Q策、車輛控制的智能控制平臺成了必須攻克的“交點(diǎn)”。

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信息源:工信頭條

在正式版《戰(zhàn)略》中對前一版本做了微調(diào),將中央處理器修正為智能計(jì)算平臺,也是考慮到了對其要求并非如中央處理器這么簡單,而是揉合了八大板塊,包括滿足計(jì)算性能與實(shí)時(shí)性要求的運(yùn)算能力、功能安全(滿足 ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn))、信息安全、支持 CANFD/Ethernet 等多種車內(nèi)通信協(xié)議、支持 FOTA 升級、滿足車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)(如電磁兼容性、可靠性)、低功耗和低成本要求。就技術(shù)組成方面而言,智能計(jì)算平臺包含了基礎(chǔ)硬件 / 軟件平臺技術(shù)、系統(tǒng)安全平臺技術(shù)、整車通信平臺技術(shù)、云計(jì)算平臺技術(shù)、核心控制算法技術(shù),是一個(gè)綜合性平臺。

  • 車用無線通信網(wǎng)絡(luò)

《戰(zhàn)略》指出,將結(jié)合 5G 商用部署,推動 5G 與車聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同建設(shè),統(tǒng)一通信接口和協(xié)議,推動道路基礎(chǔ)設(shè)施、智能汽車、運(yùn)營服務(wù)、交通安全管理系統(tǒng)、交通管理指揮系 統(tǒng)等信息互聯(lián)互通。重點(diǎn)推行 LTE-V2X 的商用落地,支持 5G-V2X 的應(yīng)用研究和演進(jìn)。

對于覆蓋率一說,對比之前的版本有所變動,之前是“覆蓋全國的車用無線通信網(wǎng)絡(luò)”,如今是“建設(shè)廣泛覆蓋的車用無線通信網(wǎng)絡(luò)”。具體實(shí)施方案是,開展車用無線通信專用頻譜使用許可研究,快速推進(jìn)車用無線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。統(tǒng)籌公眾移動通信網(wǎng)部署,在重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)路段建立新一代車用無線通信網(wǎng)絡(luò),提供超低時(shí)延、超高可靠、超大帶寬的無線通信和邊緣計(jì)算服務(wù)。在橋梁、隧道、停車場等交通設(shè)施部署窄帶物聯(lián)網(wǎng),建立信息數(shù)據(jù)庫和多維監(jiān)控設(shè)施。

  • 高精度時(shí)空基準(zhǔn)服務(wù)和智能汽車基礎(chǔ)地圖

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《戰(zhàn)略》指出應(yīng)充分利用已有的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站網(wǎng),推動全國統(tǒng)一的高精度時(shí)空基準(zhǔn)服務(wù)能力建設(shè)。加強(qiáng)導(dǎo)航系統(tǒng)和通信系統(tǒng)融合,建設(shè)多源導(dǎo)航平臺。推動北斗通信服務(wù)和移動通信雙網(wǎng)互通,建立車用應(yīng)急系統(tǒng)。完善輔助北斗系統(tǒng),提供快速輔助定位服務(wù)。

開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的智能汽車基礎(chǔ)地圖,建立完善包含路網(wǎng)信息的地理信息系統(tǒng),提供實(shí)時(shí)動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)。制作并優(yōu)化智能汽車基礎(chǔ)地圖信息庫模型與結(jié)構(gòu)。推動建立智能汽車基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)共享機(jī)制。構(gòu)建道路交通地理信息系統(tǒng)快速動態(tài)更新和在線服務(wù)體系。

  • 云控基礎(chǔ)平臺

信息源:tusvn

云控模塊是與云控基礎(chǔ)平臺交互的功能子模塊。云控基礎(chǔ)平臺為智能網(wǎng)聯(lián)汽車及其用戶、管理及服務(wù)機(jī)構(gòu)等提供車輛運(yùn)行、基礎(chǔ)設(shè)施、交通環(huán)境等動態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。云控基礎(chǔ)平臺具有高性能信息共享、高實(shí)時(shí)性云計(jì)算、多行業(yè)應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析等基礎(chǔ)服務(wù)機(jī)制。

在運(yùn)控系統(tǒng)中,除了大數(shù)據(jù)的處理外,信息安全性尤為重要。國內(nèi)外智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息安全的標(biāo)準(zhǔn)正在制定和逐漸推出,如 ISO/SAE 21434 及國內(nèi)的國標(biāo)、行標(biāo)和企標(biāo)。云控基礎(chǔ)平臺的信息安全防護(hù),不僅需要應(yīng)用智能網(wǎng)聯(lián)汽車的信息安全防護(hù)體系,也需要考慮自動駕駛應(yīng)用帶來的更多相關(guān)需求,比如出行效率等。

寫在最后

從政策層面上來講,過去成績不達(dá)標(biāo),如今需要新的戰(zhàn)略政策來指導(dǎo)未來至少五年內(nèi)智能汽車領(lǐng)域的發(fā)展,這是一種國家意志的體現(xiàn)。

從技術(shù)層面上來講,我國已明確了自主創(chuàng)新的重要性,未來將在車載高精度傳感器、車規(guī)級芯片、操作系統(tǒng)、智能終端及智能計(jì)算平臺產(chǎn)品的研發(fā)上下大功夫。

從產(chǎn)業(yè)層面上來講,如何培養(yǎng)一個(gè)完善的智能汽車生態(tài)鏈?zhǔn)侵刂兄?,以點(diǎn)帶面也許是一種可行手段,這也是近期政策引進(jìn)特斯拉上海工廠的最大意圖所在。

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