1.1.2 智能网联汽车的基本概念及主要分类
1. 基本概念
按照中国汽车工业协会的定义，智能网联汽车（Intelligent and Connected Vehicle，ICV）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、人、云等）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，可实现安全、高效、舒适、节能行驶，并最终实现替代人来操作的新一代汽车。
由智能网联汽车的定义可知，真正意义上的智能网联汽车实际上不仅只是一个移动的互联网，还有车车通信、车路通信，以及车内通信等，可以称之为三网融合的网，即车云网、车际网、车内网。
车辆通信类型可根据通信对象的不同进行划分，包括车与车通信、车与路通信、车与人通信、车与应用平台通信、车内通信等类型，即V2X（Vehicle to X），如图1-3所示。V2X是未来智能交通运输系统的关键技术。它使得车与车、车与基站、基站与基站之间能够通信，从而获得实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息，提高驾驶安全性，减少拥堵，提高交通效率，提供车载娱乐信息等。
图1-3 V2X组成结构
车与车通信主要是指通过车载终端进行车辆间的通信。车载终端可实时获取周围车辆的车速、车辆位置、行车情况告警等信息，车辆间也可以构成一个互动的平台，实时交换各种文字、图片、音乐和视频等信息。车与车通信主要应用于避免和减缓交通事故、车辆监督管理、生活娱乐等方面，同时基于公共网络的车与车通信，还可应用于车辆间的语音、视频通话等。车与车通信主要采用短距离无线通信技术。
车与路通信是指车辆终端设备与道路区域的设备（如交通信号灯、交通摄像头、路侧单元等）进行通信，道路区域设备获取附近区域的车辆信息并发布各类实时信息，其中，路包括室外道路和室内道路。车与路通信主要应用于实时信息服务、车辆监控管理、不停车收费等。车与路通信主要采用短距离无线通信技术。
车与人通信是指人使用用户区域的设备（如手机、计算机等）与车辆区域的设备进行通信。车与人通信主要应用于智能服务、车辆信息管理等。车与人通信主要采用短距离或远距离无线通信网络。
车与应用平台通信是指车载终端通过接入核心网络与远程的应用平台建立连接，应用平台与车辆之间进行数据交互，并对获取的数据进行存储和处理，提供远程车辆交通/娱乐/手持设备商务服务和车辆管理等应用。车与应用平台通信主要应用于车辆导航、车辆远程监控、紧急救援、信息娱乐服务等。车与应用平台通信主要采用无线通信技术。
车内通信是车载终端与车内的传感器和电子控制装置之间连接形成车内通信网络，获取车辆数据并可发送指令对车辆进行控制。车内通信主要应用于车辆检测、车辆系统控制、辅助驾驶等。车内通信的范围覆盖整个车辆内部，是在一个相对静止的环境中进行通信。车内通信主要采用总线技术。
由上述可知，在智能网联汽车的通信类型中采用的主要通信技术有三种：短距离无线通信技术、远距离无线通信技术、总线技术。
智能网联汽车依据其技术架构可以划分为“端”“管”“云”三层，如图1-4所示。“端”是指汽车端的部件和系统，包含传感器、车载总线、手机移动软件、嵌入式控制软件、车载操作系统、车载及智能终端应用软件等；“管”是指汽车端到服务端的接口和通信媒介，包含基于OBD的服务终端、车载信息服务终端（Telematics BOX，T-BOX）、V2X通信（DSRC、LTE-V）、4G/5G等；“云”是指汽车的远程服务系统，包含远程的信息服务系统、汽车远程服务提供商（Telematics Service Provider，TSP）、云计算平台、大数据平台等。
图1-4 智能网联汽车三层技术架构
（1）云计算服务
云服务平台是未来智能网联汽车架构的核心，车辆的智能化并不仅仅表现为车辆依赖自身的能力对周围局部环境的理解和反应，而是充分获取全局信息后单体智能与全局智能的协同最优。云服务平台需要具备海量数据的存储和处理能力，通过集群应用、网格技术或者分布式文件系统等功能，将网络中大量各种类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能。云服务平台一方面能够实时接收记录所有车辆的上报信息进行定期备份并异地存储所有数据，另一方面能够利用人工智能、机器学习等方法对海量数据进行分析整理，挖掘数据的潜在价值。通过虚拟化和资源共享，云服务平台大大提升了资源的利用率和资源使用的弹性，从而极大地提升对海量数据的存储能力和处理能力，促进智能网联汽车智能程度的升级。
（2）“三网”融合
智能网联汽车的发展趋势是必须有通信，以实现自主控制和云端控制的结合。网联化就是要做到车内网、车云网和车际网“三网”融合。车内网是指由数据总线和电控单元组成的集中式网络系统，为了简化线路、减少线束、提高信息传输的速度和可靠性，CAN等数据总线技术得到了广泛的应用，解决了车辆的线束问题，整合汽车电子领域的各种先进技术，同时使得电控单元之间的数据交换变得更为快捷方便。除了车内互联，车云网和车际网也是智能网联汽车的发展趋势。车云网是指车辆通过通信技术与互联网进行连接，实现车辆与云服务平台的互联，而车际网是指通过专用短程通信技术建立的车——X（车、人、路等）之间的通信网络。智能网联汽车最终是具有通信协同感知和云端智能控制的系统。
（3）智能终端
车载智能终端主要借助对周边环境的感知、对障碍物及危险的识别、与云服务平台的通信以及与其他车辆和路侧设备的互联等获取的信息，通过智能控制、人机交互等方式提高安全性，改善驾驶体验。车载智能终端一方面基于先进的传感技术与传统汽车制造业的深度融合，主要使用诸如立体摄像机、雷达等传感器，结合控制器、线控执行机构的组合，构成驾驶辅助或自动驾驶系统，使得车辆能够检测和应对周围的环境，这类应用已经在部分品牌的车辆上得到应用；另一方面是互联网思维对传统汽车驾驶模式的变革，主要依靠有代表性的互联网企业推动。这类企业重点开发车载信息系统，并与汽车厂商合作开发推广导航、语音识别、娱乐、安全等方面的应用程序和控制技术。
智能网联汽车从“云——管——端”三方面体现智能化及网联化。
2. 主要分类
智能网联汽车包括网联化与自动化两个技术层面，其分级也可对应地按照网联化与自动化两个层面区分。
（1）网联化等级划分
智能网联汽车网联划分为3个等级，见表1-1。1级是网联辅助信息交互，2级是网联协同感知，3级是网联协同决策与控制。网联化等级越高，智能网联汽车网联化程度越高。
表1-1 网联化等级划分
目前，已经量产的汽车产品的网联化水平基本还以1级为主，部分实验室阶段的产品能达到2级、3级水平。
（2）自动化等级划分
自动化分级级别越高，应用的高级驾驶辅助系统越多，车辆系统的集成与融合度越高，软件控制的重要性越大。当前，自动化分级比较有代表性的是两种分级，一种是美国汽车工程师学会（SAE）划分的分类标准，也就是现在常说的L0～L5级的分级标准，见表1-2；另一类则是我国在2021年正式开始发行的GB/T 40429—2021《汽车驾驶自动化分级》，按0～5级来划分，见表1-3。我国的划分标准在制定过程中参考了SAE的标准，是更符合我们国家实际情况的分级标准。
1）SAE划分的标准见表1-2。
表1-2 SAE汽车驾驶自动化等级
在L0级时，车辆没有辅助系统，驾驶人需要全神贯注，手眼并用。
在L1级时，车辆有横向或者纵向辅助系统，但驾驶人仍需要集中注意力，手眼并用。
在L2级时，车辆有横向和纵向辅助系统，驾驶人仍需要观察环境，但可以临时解放手和眼。
在L3级时，车辆在紧急情况下会发出驾驶人接管请求，驾驶人全程需要有接管意识，驾驶人可以解放手和眼。
在L4级时，车辆即使在紧急情况下（可以自己处理）也不会发出驾驶人接管请求，驾驶人不需要有接管意识，可以解放手和大脑。
在L5级时，车辆可以实现完全自动驾驶，车辆不需要驾驶人，并且将不再需要转向盘、制动和加速踏板、后视镜。
2）我国划分的标准见表1-3。
表1-3 中国汽车驾驶自动化等级
0级具有的功能：驾驶人掌握驾驶权，系统不能对车辆横向（指左右方向）或纵向（指加减速）进行控制，但是具备一定的路况识别和反应能力，具有前部碰撞预警（FCW）、车道偏离预警（LDW）、盲点探测预警（BSD）功能。
1级具有的功能：1级自动驾驶汽车和0级自动驾驶汽车一样，都属于有限制条件的自动驾驶，且当汽车出现故障时都需要人类驾驶人来控制车辆。不同之处在于，1级自动驾驶汽车的自动化系统能够在人类驾驶人的协助下，对车辆的方向或加减速进行控制，但只能二选一。换言之，1级自动驾驶可具备自适应巡航（ACC）或者车道保持辅助功能（LKA）和自动紧急制动（AEB）。
2级具有的功能：在自动驾驶系统所规定的运行条件下，车辆本身能够控制汽车的转向和加减速运动，拥有多项操作权，但还是驾驶人主导。在汽车出现故障时，人类驾驶人将负责执行汽车的驾驶任务。和1级自动驾驶相比，2级自动驾驶将拥有智能巡航辅助功能（ICC），也就是同时具有ACC和LKA。
3级具有的功能：0级到2级是驾驶人为主导，3级为自动驾驶的分水岭。在自动驾驶系统所规定的运行条件下，车辆本身就能完成转向和加减速，以及路况探测和反应的任务。对于3级自动驾驶汽车，驾驶人只需要在系统失效或者超过工作条件时对故障汽车进行接管。由此，属于3级自动驾驶的汽车将有条件实现交通拥堵辅助功能（TJP）。
4级具有的功能：4级自动驾驶汽车仍属于有限制条件的自动驾驶，但是汽车的方向和加减速控制、路况观测和反应，以及汽车故障时的接管任务都能够由自动驾驶系统完成，不需要人类参与。但由于立法和基础设施发展欠缺，4级自动驾驶汽车只能在限定区域行驶[通常是在城市路况，最高平均速度达30mile/h（1mile=1.6km）]。因此，现有的大多数4级自动驾驶汽车都面向共享出行领域。
5级具有的功能：5级自动驾驶汽车和4级自动驾驶汽车能够实现的基本功能相同，但5级自动驾驶汽车不再有运行条件的限制（商业和法规因素等限制除外），同时自动驾驶系统能够独立完成所有的操作和决策。
知识链接
802.11p——无线局域网标准
802.11p——无线局域网标准，用于智能交通ITS。
802.11p被用在车载通信（或称专用短距离通信，Dedicated Short Range Communica-tions，DSRC）系统中，这是一个美国交通部（U.S. Department of Transportation）基于欧洲针对车辆的通信网路，特别是电子道路收费系统、车辆安全服务与车上的商业交易系统等应用而规划的中长距离继续传播空气介面（Continuous Air interfaces - Long and Medium Range，CALM）系统的计划。该计划最终的愿景是建立一个允许车辆与路边无线接取器或是其他车辆间的通信的全国性网络。这项工作的基础是ASTM E2213-03计划。
802.11p已由IEEE于2010年7月颁布。
IEEE 802.11p（又称WAVE，Wireless Access in the Vehicular Environment）是一个由IEEE 802.11标准扩充的通信协议，主要用于车载电子无线通信。它本质上是IEEE 802.11的扩充延伸，符合智能交通系统的相关应用。应用层面包括高速车辆之间以及车辆与ITS路边基础设施（5.9GHz频段）之间的数据交换。IEEE 1609标准则基于IEEE 802.11p通信协议的上层应用标准。
IEEE 802.11p对传统的无线短距离网络技术加以扩展，可以实现对汽车非常有用的功能，包括更先进的切换机制（handoff scheme）、移动操作、增强安全、识别（identifica-tion）、对等网络（peer-to-peer）认证。最重要的是，在车载规定频率上进行通信，将充当专用短程通信（DSRC）或者面向车载通信的基础。车载通信可以在汽车之间进行，也可以是汽车与路边基础设施网络之间进行。
从技术上来看，对进行了多项针对汽车这样的特殊环境的改进，如更先进的热点切换、更好地支持移动环境、增强了安全性、加强了身份认证等，若要实现真正商用，不同厂商产品间的互通性至关重要，因此首先将标准在IEEE获得通过至关重要，现在看来这似乎不是什么难事。车载通信市场很大部分上由手机通信所主导，但客观上说，蜂窝通信覆盖成本比较高昂，提供的带宽也比较有限。而使用802.11p有望降低部署成本、提高带宽、实时收集交通信息等，而且支持身份认证则有望使其代替射频识别（RFID）技术。上述的优势有助于刺激厂商将车用WiFi（WAVE）内置入汽车中，而为节省成本和方便起见，厂商极有可能将其与传统的a/b/g工作于同一频段之中，或者是整合这些标准的多模产品。使用IEEE的汽车厂商还有可能获得车载通信的运营权。
小贴士
《智能汽车创新发展战略》介绍
2020年2月24日，国家发展改革委、工业和信息化部、科技部等11个部委联合发布《智能汽车创新发展战略》。《智能汽车创新发展战略》指出，发展智能汽车不仅有利于加速汽车产业转型升级，更有利于加快建设制造强国、科技强国、智慧社会，增强国家综合实力。中国在汽车产业体系逐渐成熟完善的基础上，在信息通信领域实力雄厚，网路规模、5G通信、基础设施各领域皆有全面保障。
《智能汽车创新发展战略》提出，到2025年，中国标准智能汽车的技术创新、产业动态、基础设施、法规标准、产品监管和网络安全体系基本形成。智能交通系统和智慧城市相关基础设施取得积极进展，LTE-V2X无线通信网络实现区域覆盖，5G-V2X新一代车用无线通信网络在部分城市、高速公路逐步开展应用。