1.1.1 智能网联汽车自动化
1.智能网联汽车
从狭义讲,智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,并融合现代通信与网络技术,实现车与X(车、路、行人、云端等)智能信息交换、共享,具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能,可实现车辆“安全、高效、舒适、节能”行驶,并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。
从广义讲,智能网联汽车是以车辆为主体和主要节点,融合现代通信和网络技术,使车辆与外部节点实现信息共享和协同控制,以达到车辆“安全、有序、高效、节能”行驶的新一代多车辆系统。
智能网联汽车是一种跨技术、跨产业领域的新兴汽车体系,不同角度、不同背景对它的理解是有差异的,各国对于智能网联汽车的定义不同,叫法也不尽相同,但终极目标是一样的,即可上路安全行驶的无人驾驶汽车。
智能网联汽车更侧重于解决安全、节能、环保等制约产业发展的核心问题,其本身具备自主的环境感知能力,其聚焦点是在车上,发展重点是提高汽车安全性。
2.智能网联汽车自动化分级
2021年8月20日,由工业和信息化部提出、全国汽车标准化技术委员会归口的GB/T 40429—2021《汽车驾驶自动化分级》由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布(国家标准公告2021年第11号文),于2022年3月1日起实施。
该标准为《国家车联网产业标准体系建设指南(智能网联汽车)》规划的分类和编码类推荐性国家标准项目(体系编号102-3),规定了汽车驾驶自动化分级遵循的原则、分级要素、各级别定义和技术要求框架,旨在解决我国汽车驾驶自动化分级的规范性问题。
标准规定了汽车驾驶自动化功能的分级,适用于具备驾驶自动化功能的M类、N类汽车,其他类型车辆可参照执行。
基于驾驶自动化系统能够执行动态驾驶任务的程度,根据在执行动态驾驶任务中的角色分配以及有无设计运行范围限制,将驾驶自动化分成0~5级,共6个等级。其中,0~2级为驾驶辅助,系统辅助人类执行动态驾驶任务,驾驶主体仍为驾驶人;3~5级为自动驾驶,系统在设计运行条件下代替人类执行动态驾驶任务,当功能激活时,驾驶主体是系统。各级名称及定义如下:
1)0级驾驶自动化——应急辅助(Emergency Assistance)系统不能持续执行动态驾驶任务中的车辆横向或纵向运动控制,但具备持续执行动态驾驶任务中的部分目标和事件探测与响应的能力。
2)1级驾驶自动化——部分驾驶辅助(Partial Driver Assistance)系统在其设计运行条件下持续地执行动态驾驶任务中的车辆横向或纵向运动控制,且具备与所执行的车辆横向或纵向运动控制相适应的部分目标和事件探测与响应的能力。
3)2级驾驶自动化——组合驾驶辅助(Combined Driver Assistance)系统在其设计运行条件下持续地执行动态驾驶任务中的车辆横向和纵向运动控制,且具备与所执行的车辆横向和纵向运动控制相适应的部分目标和事件探测与响应的能力。
4)3级驾驶自动化——有条件自动驾驶(Conditionally Automated Driving)系统在其设计运行条件下持续地执行全部动态驾驶任务。
5)4级驾驶自动化——高度自动驾驶(Highly Automated Driving)系统在其设计运行条件下持续地执行全部动态驾驶任务并自动执行最小风险策略。
6)5级驾驶自动化——完全自动驾驶(Fully Automated Driving)系统在任何可行驶条件下持续地执行全部动态驾驶任务并自动执行最小风险策略。
3.智能网联汽车驾驶自动化系统
智能网联汽车驾驶自动化系统由环境感知系统、智能决策系统以及控制和执行系统组成。汽车在行驶过程中通过传感器自行感知周围环境及道路上的各种信息,并依据感知信息完成处理、融合过程,形成对全局的理解,进一步通过各种算法决策如何应对,最后将决策信息传递给各控制系统形成执行命令,完成驾驶动作。
(1)环境感知系统
环境感知指对于整个驾驶环境的场景认知能力,是对障碍物、道路标志、交通标线、车辆、交通信息等数据的语言分类。
环境感知系统的主要功能是通过车载环境感知技术、卫星定位技术、4G/5G及V2X无线通信技术等,实现对车辆本身和外界(如道路、车辆和行人等)静、动态信息的提取和收集,并向智能决策系统输送信息。
智能网联汽车自动驾驶常用的环境感知传感器有视觉传感器、毫米波雷达、激光雷达、超声波传感器和红外传感器等。
(2)智能决策系统
决策规划是智能网联汽车的关键之一。智能决策系统的主要功能是接收环境感知层的信息并进行融合,对道路、车辆、行人、交通标志和交通信号等进行识别,决策分析和判断车辆驾驶模式和将要执行的操作,并向控制和执行层输送指令。比如从A地到B地,需要通过一系列规划的算法实现,包括地图的建立、避障等,最后选择一条最优化的路线,这就是决策规划。
(3)控制和执行系统
控制执行系统的主要功能是根据功能决策的指令对车辆进行操作和协调,为联网车辆提供道路交通信息、安全信息、娱乐信息、救援信息、商务信息、在线消费等,以保证安全可靠、舒适驾驶。