生态驾驶在智能网联汽车中的应用综述

作者：武建敏

来源：《科学与财富》2020年第26期

摘要：智能网联车简单而言便是将汽车和网络融合为有机整体，在汽车中安装传感器、控制器等设备，以实现联网，信息质量的有效共享，符合当前社会对行驶的需求，致力于完全无需人发布指令。以安全、可靠和及时地部署自动驾驶车辆。生态系统的开发对于引导和加速发展以及证明自动驾驶汽车是安全、高效和可行的至关重要。本文基于生态驾驶在智能网联汽车中的应用综述展开论述。

关键词：生态驾驶;智能网联汽车;应用综述 0引言

智能汽车，就是把智能技术和互联网技术运用于汽车中，把互联、网联与汽车集合，形成一个智能网联汽车生态系统。随着智能汽车和车联网技术的发展，汽车电控系统越来越多，汽车将不再是一个孤立的单元，而是成为可移动的智能网络终端。以车内网、车际网和车云网为基础，按照既定的通信协议和数据交换标准，在车、路、云、人之间进行无线通信数据交换，构建智能交通管理、信息服务和车辆智能化控制的互联体系。 1智能网联车

目前有多种关于该类汽车形式的概念：其一，智能汽车，该类汽车是通过在原有的基础上加入雷达、摄像等仪器，为驾驶员提供行驶道路的实际视频情况。传感器主要借助雷达以及摄像头获取周边的情况，使驾驶员掌握路况，拓展驾驶员的感知范围。在面对车流量较多的情况下，易出现交通事故，仅通过此种方式是难以实现完全避免事故的发生，因此，应对该项技术继续研究。在先进仪器的帮助下，使汽车实现智能化，不仅可以提供相应的路况数据，对交通事故也有一定的处理能力，并将使用者送至指定位置，以实现无人操控的效果。其二，无人驾驶，该种汽车也是借助传感器对周边环境进行探知，上述的传感设备可以为驾驶人员提供形成路线，以保证行驶时长。而该类汽车可分析路面障碍，以此来改变汽车的行驶方向和速度，确保使用效率的同时，也保证行车安全。该种形式的汽车是各类信息技术发展的产物。其三，车联网是利用信息技术将车速、行驶线路以及定位等数据整合起来。车联网是信息技术应用在交通中的产物，通过智能化实时数据以及对交通的管控，形成相对完善的控制系统，此外，借助现代通信技术与系统信息结合，构建稳定的使用平台。其四，智能系统，其中涉及到科学信息技术、计算机、信息通讯、传感设备、智能管控等多种高新科技。将多种先进技术投入到交通领域，使汽车、道路以及驾驶员三者处于相对平衡的状态，该类系统的广泛应用，有助于提高群众生活的便利程度。

2政府高度重视智能网联汽车发展

随着5G技术以及人工智能技术的快速发展，不断推动汽车产业朝着智能化、网联化方向发展。汽车产业作为我国经济支柱产业之一，整体竞争力较发达国家仍存较大差距。此次智能网联汽车的技术变革为中国汽车产业带来了弯道超车的新机遇，为此，中国政府出台了一系列政策鼓励发展智能网联汽车产业。政策不仅对技术路线做出明确指示，对目标也很清晰，如形成中国标准智能汽车的技术创新、产业生态、基础设施、法规标准、产品监管和网络安全体系;实现有条件自动驾驶的智能汽车达到规模化生产，实现高度自动驾驶的智能汽车在特定环境下市场化应用;智能交通系统、智慧城市相关设施建设，车用无线通信网络实现区域覆盖，新一代车用无线通信网络（5G-V2X）在部分城市、高速公路逐步开展应用，高精度时空基准服务网络实现全覆盖。以国家顶层设计为准绳，为加速抢占智能网联汽车发展高地，地方政府纷纷各显神通，如建立智能网联汽车测试区，颁布优惠政策，吸引、支持智能网联汽车相关企业聚集、协同、发展。如长沙市发布《长沙市关于进一步促进人工智能产业发展的意见》，重点在产业链企业聚集、技术研发、测试条件、人才培养、试用推广等多方面进行支持，几乎包括了产业和企业发展的方方面面;广州市发布的《广州市推进汽车产业加快转型升级的工作意见》，重点加快发展自动驾驶汽车产业，包括大力开展复杂系统架构、复杂环境感知、智能决策控制等基础前瞻性技术研究，通过设置专项资金和成立智能网联汽车发展基金等方式，加大对智能网联汽车重大技术研发进行扶持和对车联网技术进行推广力度，利用技术高地的优势，广泛吸引产业链企业参与。 3驾驶自动化改变

智能网联汽车将多个先进软件控制的安全功能整合在一起，电子化、智能化、网联化的发展趋势使得其电子系统复杂性骤增，一些高端车型包含的代码量极大。单个组件在满足各自的约束后，原理上不會导致各组件失效，但对于组件互联的智能网联汽车来说，各组件互联后的整体行为极有可能发生各种各样的冲突，进而导致汽车功能安全的破坏，威胁人身安全，造成财产损失。例如，由安全气囊、紧急制动辅助等安全相关电子功能失效引发的功能安全问题，导致了一系列安全事故，受到了社会各界的广泛关注。功能安全保障已经成为智能网联汽车设计的首要要求。从计算机的视角来看，组件间交互需要处理器和通信资源，资源的竞争随之产生，组件若没有竞争到相应的资源，便无法正常工作，从而无法满足安全约束。此外，随着信息技术与物理系统的相互交融，智能网联汽车中潜在的信息安全漏洞也随之增多，攻击者可能通过漏洞入侵汽车内部，以信息篡改、病毒入侵和恶意代码植入等手段对汽车进行网络攻击，恶意访问汽车内部敏感信息，甚至恶意操控汽车进而危害人身安全。根据SAEJ3016《标准道路机动车驾驶自动化系统分类与定义》中自动驾驶分级情况可以看出，智能网联汽车的出现使得驾驶主体从人转变为人机交互，也实现了由“完全人类驾驶”到“辅助驾驶”、“部分自动驾驶”、“有条件自动驾驶”的转变。在使用STPA对智能网联汽车进行危险分析时，除了考虑普通汽车可能出现的各种故障外，还应注意机器作为驾驶主体的一部分，可能因为其所做出的驾驶决策错误等而导致各种危险。

4智能网联汽车和智能汽车、车联网的联系与区别

车联网是借助全新的信息和通信技术，实现车内、车与X（车、路、人、云等）连接的网络体系，提高车辆的智能化和自动化，打造全新的交通服务模式，提升交通效率，改善驾乘体验，为使用者提供更安全、更便捷的综合服务。车联网的特点是网络化、汽车智能化、服务新业态。车联网应用场景。以“两端一云”为主要载体，道路基础设备作为必要补充，将智能网联汽车、车联网服务云平台、移动智能终端等对象互联互通，包含了车内通信、车- 路通信、车- 车通信、车- 人通信、车- 云通信这五种通信场景。智能汽车是指通过搭载先进的电控系统，采用AI、信息通信、大数据、云计算等新技术，具备半自动或全自动驾驶功能，从简单交通运输工具向智能移动载体变化的新型汽车。目前，智能汽车正在向网联式智能化（CV）、自主式智能化（AV）、智能网联汽车（ICV）这三个方向发展。智能网联汽车实现了汽车与信息、通信、“新基建”等产业跨界融合，是车联网和智能汽车的集合体。 5总结和未來展望

（1）相比于研发推广新能源汽车，生态驾驶成本低且效果明显，具有较大的节能减排潜力，是未来实现绿色智能交通的有效手段。智能网联汽车应用车车通信与车- 路协同技术，可综合感知路况信息与车辆行驶信息，为生态驾驶的实际应用提供技术支持。（2）应用智能网联汽车通信技术获取路况信息，国内外学者对于生态驾驶研究场景主要为城市工况下交叉口的生态驾驶和车辆队列组群生态驾驶。（3）城市交叉口是车辆制动、怠速多发场景，针对这一场景应用生态驾驶技术，提前获取路况信息和信号灯信息，规划车辆的生态速度轨迹，能减少能耗与污染排放。车辆生态速度轨迹规划方法分为数值法和解析法。智能网联汽车云计算技术极大提高了算法的计算效率，以满足实时性要求。（4）应用生态驾驶策略规划速度轨迹时，车辆行驶安全与交通效率也是需要考虑的因素。通过优先保证车辆间的安全车距，并优化车辆通过路口时的车速，在满足交通安全与交通效率的基础上减少能耗，可实现生态驾驶与车辆行驶的安全性和交通效率的折中。（5）协同自适应巡航控制（CACC）技术应用于车辆组群驾驶，在基于车辆队列协同高效稳定行驶的基础上，生态协同式自适应巡航控制（ECACC）对于解决实际能耗问题、交通效率问题有了极大改善，相比于单车生态驾驶，ECACC可实现队列整体能耗最优。依托车联网技术和自动驾驶技术，结合生态驾驶技术，建立智慧型交通系统，实现绿色生态交通系统，将是未来的发展趋势。针对生态驾驶在智能网联汽车的中的应用，未来研究将主要集中在基于车辆队列分离重组策略的组群行驶和基于交通系统路网的生态驾驶策略研究。 6结束语

由于汽车电动化、智能化和网联化的发展趋势，特殊的多场景使用状态和研发、生产、使用、维修、报废全生命周期的现状，相较于传统的信息安全体系，智能网联汽车的信息安全研究方向需要解决：如何进行高可靠的入侵检测和防护，防止对车辆控制单元的直接控制造成生命财产方面的损失;如何保障复杂通信环境信息安全，提升车辆的防护能力;如何采取高效可靠

的响应和回复方案等。强调构建以“检测—保护—响应—恢复”为体系的全生命周期智能网联汽车信息安全体系以及针对智能汽车的不同安全等级的响应机制和恢复策略是未来智能汽车信息安全的主要发展方向。 参考文献：

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武建敏，男，汉族，就读于东南大学经济管理学院，研究方向：经济管理.