1.3 电动汽车的网联化、智能化
1.3.1 车联网定义
车联网是物联网在汽车领域的一个细分应用，是移动互联网、物联网向业务实质和纵深发展的必经之路，是未来信息通信、环保、节能、安全等发展的融合性技术。
车联网是指车与车、车与路、车与人、车与传感设备等交互，实现车辆与公众网络通信的动态移动通信系统。它可以通过车与车、车与人、车与路互联互通实现信息共享，收集车辆、道路和环境信息，并在信息网络平台上对多源采集的信息进行加工、计算、共享和安全发布，根据不同的功能需求对车辆进行有效的引导与监管，以及提供专业的多媒体与移动互联网应用服务。
智能驾驶是一项主动安全技术，除了装配在电动车辆之外，还可以配置在包括传统燃油车辆在内的其他车辆上。车联网是利用车载电子传感装置，通过移动通信技术、汽车导航系统、智能终端设备与信息网络平台，使车与路、车与车、车与人、车与互联网之间实时联网，实现信息互联互通，从而对车、人、物、路、位置等进行智能监控、调度、管理的网络系统，是未来智能汽车、自动驾驶、智能交通运输系统的基础和关键技术，主要包括网络导航、自主驾驶和人工干预三个环节。智能驾驶车辆应能满足行车的动力学要求，车上的传感器能获得相关视觉、听觉、感觉信号和信息，并通过算法计算控制相应的随动系统。自主驾驶在智能系统控制下，完成车道保持、超车并道、红灯停、绿灯行、灯语、鸣笛交互等驾驶行为，通过智能驾驶可以将事故发生的概率降到最低。人工干预，就是说驾驶人在智能驾驶辅助功能的提示下，对实际的道路情况作出相应的反应，通过车外传感器可以分析更复杂的路况，更有效地辨别道路交通中的危险。
常见的功能例如：当驾驶人感到疲劳或注意力分散，车辆很容易偏离行驶路线并发生危险，在这种情况下主动车道保持系统能够识别出车辆意外驶出车道的情况，通过转向盘的脉冲式振动及时向驾驶人发出警告。当遇到盲点环境时，车辆还能通过发出警示音来再次提醒驾驶人注意安全，驾驶人疲倦时，安全辅助驾驶系统开始进入自动驾驶模式，并发出视觉及声音提醒以建议驾驶人稍作休息。系统探测到与前车距离不足时会在仪表板内向驾驶人发出视觉警告，当探测到有碰撞危险时，系统会再次发出声音警告同时会帮助驾驶人进行制动，如果驾驶人没能作出反应，车辆也会自行降低车速等。
车联网就是高速移动的信息系统，其实质就是把智能汽车通过互联网技术对路面信息进行感知、互通以及协同，并挖掘大数据，从而提供智能决策的一套复杂的信息系统。根据中国物联网校企联盟的定义，车联网是由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网络。通过GPS、RFID、传感器、摄像头图像处理等装置，车辆可以完成自身环境和状态信息的采集；通过互联网技术，所有车辆可以将自身的各种信息传输汇聚到中央处理器；通过计算机技术，大量车辆的信息可以被分析和处理，从而计算出不同车辆的最佳路线、及时汇报路况和安排信号灯周期。
智能驾驶基本要求如图1-19所示。
图1-19 智能驾驶基本要求
物联网的应用非常广泛，归纳起来目前主要有四个领域值得特别关注：环境监控、物品溯源、智能电网、智能交通。图1-20所示为现代无线技术在智能驾驶中的应用。
智能驾驶是通过在车上搭载传感器，感知周围环境，通过算法的模型识别和计算，辅助汽车由子控制单元直接或辅助驾驶人作出决策，从而让汽车行驶更加智能化，提升汽车行驶的安全性和舒适性，最终实现无人驾驶。
图1-20 现代无线技术在智能驾驶中的应用
通过车联网技术搭建的智能驾驶车辆可以实现的功能如图1-21所示。
智能交通技术能够有效减少交通事故的发生，我国每年仅交通事故一项造成的伤亡人数就达50万，死亡人数10多万。使用智能交通技术可使每年由交通事故造成的死亡人数下降30%～70%。车联网技术在应用层面上实现了安全、能耗、运营、生产、销售、售后服务等多种信息资源的智能管理，为车辆安全、节能、运营带来了非常高效的管理与业务运营途径，并且通过人工智能技术实现了人机友好交互。例如：百度以地图服务为核心、以车载智能终端为基础，集数据、软件、硬件、服务为一体的车联网服务以及阿波罗计划，借助地图服务实现B2B与B2C相结合，研发了符合我国车主需求的车联网模式等。
图1-22所示为车联网应用架构案例。
图1-21 车联网技术与功能概览
图1-22 车联网应用架构案例
从1989年到现在，平均每辆车上安装的电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至30%以上。在一些豪华乘用车上，电子产品成本占整车成本的50%～60%。传统技术升级很慢，而电子产品大约使用5年就要升级，汽车技术升级中约有70%的电子技术创新。
车联网是综合现有的电子信息技术，将每一辆汽车作为一个信息源，通过无线通信手段连接到网络中，进而实现对全国范围内车辆的统一管理。
车联网的电子信息技术特征主要有：
1）环境感知（图1-23）。环境信息包括车外的温度、气压、路况、车距、人流以及车内的座椅压力、烟雾、空调温度等。
图1-23 环境感知
2）多级通信网络与信息服务。包括车内基于CAN总线的局部网（如车况实时监测、运行状态控制、汽车黑匣子等）、车与车之间点对点或点对多点的通信（如紧急制动时通知50m车距内的车紧急避让、高速公路上的车距警示等）、车外的客户/服务器模式的前端对后台系统的通信（如C/S信息服务、在线诊断故障、远程维护与控制）。
3）时空特性。程序运行的时间和并发概念主要是支持实时操作（如制动信号同时到达四个轮子，即制动信号同步）。程序运行的空间概念主要有GPS导航、空间位置、无人驾驶或智能巡航时的方向控制等。
4）网络化的开环控制，对发动机或驱动电机实时控制（根据环境动态变化情况）。
5）基于组件验证的系统验证。
智能驾驶车辆软件模块逻辑架构图如图1-24所示。
图1-24 智能驾驶车辆软件模块逻辑架构图
知识拓展
在车辆维修与服务运营中，车网互联可以实现车辆的便捷、高效、低成本管理：
主动提醒车主进行维护，通过维护历史记录，比客户更了解车辆的使用状况；设定车辆维护参数值，系统自动显示维护提醒信息，在线直接通知车主；4S店人员可在预约管理中查看所有的预约信息，及时反馈确认信息至车主。
主动获取故障码、故障时间、故障描述等相关信息，及时开展救援工作，增进客户好感。
通过后台系统向车主主动发送商品优惠信息、二手车信息、新车到店信息等，吸引车主到店；车主通过行车管家App提交二手车信息，4S店人员可致电客户约定二手车来店估价等事宜；车主订购商品后，系统自动提醒4S店人员处理订单信息，及时进行送货服务；车友活动、促销信息、二手车信息、正品商城商品信息等。
定期组织，发布车友活动信息，有效达到集客效果。
在车主购买车辆后，主动为车主提供救援、防盗追踪、诊断等个性化服务。
为车主提供丰富高效便捷的车联网服务功能。
定期统计用户的售后服务满意度，掌握4S店的服务质量，加强考核。
车载智能终端能够精确感知自身状态和行车环境信息，一方面通过网络将这些感知的信息上传，为云处理平台提供实际数据，保证云端处理平台服务的正确性，另一方面通过外部感应与网络通信获取其他车辆信息、路况信息和天气信息等。系统功能具体如下。
1）单目测距及预警：终端能够根据获取的车辆前方图像实时计算出当前车辆与前方目标的距离，若此距离小于设定的安全距离就会发出语音警告，提醒驾驶人注意安全。
2）数据预处理：车载终端计算单元能够对GPS信息、图像信息进行预处理，包括图像压缩编码和GPS信息校正。
3）数据上传：车载终端能够将数据流安全上传至管理中心服务器，数据流包括媒体流和信息流，媒体流包括图像流和音频流，信息流包括终端登录信息、终端心跳信息、车辆自身状态等所有非媒体信息流。
4）语音呼叫：当驾驶人遇到紧急情况时，通过按下报警开关，车载终端能立即发送当前车辆的位置信息和现场图片到控制中心，并可立即建立与控制中心的语音连接。
5）行车环境信息获取：终端能够接收周围路况信息、实时天气预报信息、周围车辆状态信息。
6）车辆定位及轨迹回放：监控终端能够查看某一具体车辆的实时位置，并能够回放该车的历史运行轨迹。
7）现场图像的动态显示：监控终端能够查看某一具体车辆的现场图片。