智能网联汽车产业链全景图

随着新一轮科技创新与产业发展实现深度融合,智能网联汽车将成为热门领域,催生大量新技术、新产品、新服务。在汽车产业确立了智能化、网联化的发展目标之后,车载操作系统、新兴汽车电子技术、车载通信平台、车载服务平台、安全等关键技术逐渐成为研究热点。

从产业链发展来看,智能网联汽车的产业链分为三层:上游主要包括感知系统、控制系统、执行系统,可以用来对数据进行搜集、处理;中游主要包括智能驾驶舱、自动驾驶解决方案与整车方案,主要用来与其他车辆、道路、人、网络进行信息交互;下游主要包括出行服务、物流服务与数据增值服务,主要用来接收中游系统发出的指令,并做出相应的反应,如图1-6所示。

图1-6 智能网联汽车产业链的三大层次

一、产业链上游

智能网联汽车产业链上游涵盖三大关键系统:感知系统、控制系统和执行系统。各系统分工不同,但都具有重要作用。

1.感知系统

智能网联汽车感知系统可以感知和采集各种数据,为汽车提供准确而全面的信息支撑,为感知系统提供全面的环境数据。数据采集主要通过激光雷达、光学摄像头、智能导航系统等完成。

激光雷达:利用激光对周围环境进行感知,获取环境信息。激光雷达在运作过程中会向周围发射脉冲激光,激光遇到物体后会反射回来,通过来回的时间差计算出距离,从而建立起周围环境的三维模型。激光雷达感知周围环境的优点在于精度高、距离长。由于激光的波长比较短,所以可以实现长距离探测,而且可以探测到非常微小的目标。

光学摄像头:目前,绝大多数智能网联汽车都搭载了光学摄像头作为车载传感器,其优点在于可以分辨颜色、进行场景识别。在对周围环境进行感知的过程中,光学摄像头与激光雷达相辅相成,可以获得更全面、更精准的环境信息。

智能导航系统:在驾驶车辆的过程中,人类驾驶员会凭借自己对道路场景的记忆辅助驾驶,智能导航系统也会获取环境信息,尤其是那些相对固定、更新周期较长的,例如交通信号灯、车道标记等,这些信息可以与传感器获取的实时信息互为补益,达到多传感器融合的效果。

2.控制系统

智能网联汽车的控制系统负责路线规划和实时导航,主要涉及高精度地图与通信系统。智能网联汽车对地图精确度、信息量的要求都比较高,与普通的导航地图存在较大差别,这类地图被称为“高精度地图”。以GPS为代表的传统卫星定位系统,虽然在室外空旷的环境下具有较高的定位精度,但也很容易受到遮挡和干扰,并且存在卫星信号弱的缺点。受这些因素的影响,传统卫星定位系统在复杂的城市环境和电磁环境下经常出现定位不准的情况。高精度地图的精度一般在厘米级,而且是三维立体的,涵盖的信息非常多,包括车道线、周边设备的坐标位置等。

通信系统可以让车辆与其他车辆、道路、行人、云平台等实现连接,包括V2X通信系统、安全解决方案、电子电气架构以及云平台等,具体分析如下。

V2X通信系统:目前,V2X通信系统有两大标准,一是美国主导的DSRC标准,二是中国主导的LTE-V2X标准。未来,随着5G不断成熟,5G-V2X有可能成为新的技术标准。

安全解决方案:智能网联汽车的信息安全非常重要,只有保证信息交互系统的安全,才能保证智能网联汽车的行驶安全。

电子电气架构:随着汽车智能化、网联化的程度不断提升,电子电气架构将发生较大改变。为了满足智能网联汽车的要求,汽车生产企业、零部件供应商、半导体与软件公司等以AUTOSAR[2]汽车开放系统架构为基础,致力于汽车电子标准架构的研发,其中就包括新一代电子电气架构。

云平台:云平台主要聚焦车路协同管理,是实现智慧交通、创建智慧城市的基础。

在高精度地图与通信系统的支持下,智能网联汽车可以利用搜索算法对各种驾驶方案的可行性进行研究,包括等待信号灯的时间、道路拥堵情况、路面维修情况等,从而制定出最佳的行驶路径。

3.执行系统

在智能网联汽车的系统架构中,执行系统属于底层控制系统,可以执行刹车、加速、转向等操作。工程师通过特制的“线控装置”对车辆的方向盘、油门等进行控制,让车辆实现自动驾驶,解放人类驾驶员,并利用多个处理器搭建的子系统对车辆的机械系统做出准确、稳定的控制。

二、产业链中游

智能网联汽车产业链的中游涉及多种集成系统,包括智能驾驶舱、自动驾驶解决方案以及整车方案等产业环节。

智能驾驶舱:智能驾驶舱的核心部件主要包括全液晶仪表、大屏中控系统、车载信息娱乐系统、抬头显示系统、流媒体后视镜等。主要作用有两个:一是提高车内的科技感和舒适度,二是提升客户的乘坐体验。

智能安全气囊:在车辆发生碰撞时,智能安全气囊可以根据车辆碰撞情况、驾驶员及乘车人员的情况对气囊打开的时间与强度进行调节,在最大程度上保障驾驶员及其他乘客的安全。除智能安全气囊外,智能汽车还要配备驾驶员检测系统与胎压检测系统,利用车载摄像头、TPMS部件等实现实时检测。

智能照明系统:智能照明系统主要包括主动转弯照明、弯道灯照明、汽车夜视系统等,可以帮助驾驶员扩大视野,提高对车辆、行人的辨识度,在最大程度上保障行车安全。

热管理系统:相较于传统汽车的热管理系统来说,智能网联汽车的热管理系统新增了两个系统,一是电池热管理系统,二是电机电控冷却系统,而且对汽车空调系统的各项性能也提出了更高的要求。在智能网联汽车的各部分构成中,热管理系统是必不可少的一部分。

三、产业链下游

智能网联汽车产业链的下游主要是各类应用及服务提供商,包括出行服务、物流服务、数据增值服务等。

出行服务:帮助用户整合资源优势,节约出行成本,提升出行效率;

物流服务:改变资源配置,降低运输成本,提高商品流通效率;

数据增值服务:可以重塑汽车产业价值链,改变人们的生活方式,提高人们的生活质量。

近年来,在整车企业、零部件巨头、互联网巨头等主体的共同努力下,算法芯片、传感器等领域取得了重大突破,智能网联汽车产品不断增多,自动驾驶技术逐渐实现了商业化,智能网联汽车的发展进入快车道。