編前：“電動化、智能化、網聯化”被認為是汽車產業技術發展的三大趨勢。其中，“智能汽車”及“車聯網”技術近年來由于IT企業的強勢介入，在社會上廣受關注。但是我國許多汽車企業和普通消費者對智能汽車的概念不清楚或尚未完全達成共識，對其潛在的產業經濟價值也缺乏認識。
智能汽車的完整概念是什么？在智能汽車領域，IT巨頭與汽車企業的技術路線有哪些不同？谷歌研發的無人駕駛汽車能否快速進入普通消費者的家庭？智能汽車能否解決諸如安全、節能、環保等交通領域的重大問題，又會給我國汽車企業帶來哪些機遇與挑戰？本文系統梳理了這些問題，將分上下兩期刊登，敬請關注。
美國電氣和電子工程師協會（IEEE）預測，本世紀中葉前，無人駕駛汽車將占據全球汽車保有量的75%，汽車交通系統概念將迎來變革，交通規則、基礎設施都將隨著無人駕駛汽車的出現而發生劇變，智能汽車可能顛覆當前的汽車交通運輸產業運作模式。近日，汽車行業著名咨詢機構IHS發布預測報告稱，“通過電腦系統實現無人駕駛的智能汽車”，其發展速度正在趕超純電動汽車，2025年左右將走進尋常百姓家，2035年銷量將達到1180萬輛，占同期全球汽車市場總銷量的9%。以往在科幻大片中才能見到的無人駕駛汽車似乎離我們的現實生活越來越近了。
一、智能汽車的概念與體系架構
1、智能汽車的概念
所謂“智能汽車”，就是在普通汽車的基礎上增加了先進的傳感器（雷達、攝像）、控制器、執行器等裝置，通過車載傳感系統和信息終端實現與人、車、路等的智能信息交換，使汽車具備智能的環境感知能力，能夠自動分析汽車行駛的安全及危險狀態，并使汽車按照人的意愿到達目的地，最終實現替代人來操作的目的。
從發展的角度，智能汽車將經歷兩個階段。第一階段是智能汽車的初級階段，即輔助駕駛；第二階段是智能汽車發展的終極階段，即完全替代人的無人駕駛。美國高速公路安全管理局將智能汽車定義為以下五個層次：
（1）無智能化（層次0）：由駕駛員時刻完全地控制汽車的原始底層結構，包括制動器、轉向器、油門踏板以及起動機。
（2）具有特殊功能的智能化（層次1）：該層次汽車具有一個或多個特殊自動控制功能，通過警告防范車禍于未然，可稱之為“輔助駕駛階段”。這一階段的許多技術大家并不陌生，比如車道偏離警告系統（LDW）、正面碰撞警告系統（FCW）、盲點信息（BLIS）系統。
（3）具有多項功能的智能化（層次2）：該層次汽車具有將至少兩個原始控制功能融合在一起實現的系統，完全不需要駕駛員對這些功能進行控制，可稱之為“半自動駕駛階段”。這個階段的汽車會智能地判斷司機是否對警告的危險狀況做出響應，如果沒有，則替司機采取行動，比如緊急自動剎車系統（AEB）、緊急車道輔助系統（ELA）。
（4）具有限制條件的無人駕駛（層次3）：該層次汽車能夠在某個特定的駕駛交通環境下讓駕駛員完全不用控制汽車，而且汽車可以自動檢測環境的變化以判斷是否返回駕駛員駕駛模式，可稱之為“高度自動駕駛階段”。目前，谷歌無人駕駛汽車基本處于這個層次。
（5）全工況無人駕駛（層次4）：該層次汽車完全自動控制車輛，全程檢測交通環境，能夠實現所有的駕駛目標，駕駛員只需提供目的地或者輸入導航信息，在任何時候都不需要對車輛進行操控，可稱之為“完全自動駕駛階段”或者“無人駕駛階段”。
2、智能汽車的體系架構
通過車載傳感系統，智能汽車本身具備主動的環境感知能力，此外，它也是智能交通系統（ITS）的核心組成部分，是車聯網體系的一個結點，通過車載信息終端實現與人、車、路、互聯網等之間的無線通訊和信息交換。因此，智能汽車集中運用了計算機、現代傳感、信息融合、模式識別、通訊及自動控制等技術，它是一個集環境感知、規劃決策、多等級駕駛輔助等于一體的高新技術綜合體，擁有相互依存的價值鏈、技術鏈和產業鏈。
（1）智能汽車的價值鏈
如果說車聯網在汽車安全、節能、環保方面的價值是間接、基礎性的，那么智能汽車在提高行車安全、減輕駕駛員負擔方面的核心價值則是直接、顯而易見的，并有助于節能和環保。研究表明，在智能汽車的初級階段，通過先進智能駕駛輔助技術有助于減少50%～80%的道路交通安全事故。在智能汽車的終極階段，即無人駕駛階段，甚至可以完全避免交通事故，把人從駕駛過程中解放出來，這也是智能汽車最吸引人的價值魅力所在。
（2）智能汽車的技術鏈
智能技術系統一般由傳感器、控制器、執行器三大關鍵技術組成，主要包括：1）先進傳感技術，包括利用機器視覺技術的檢測，如激光測距系統、紅外攝像技術，以及利用雷達（激光、厘米波、毫米波、超聲波）檢測前行車輛。2）通信技術（GPS、DSRC、3G/4G），包括數臺智能汽車之間協調行駛必須的技術、車路協調通信技術，以及相應的車聯網通訊技術。3）橫向控制，包括利用引導電纜、磁氣標志列、機器視覺技術、具有雷達反射性標識帶的橫向控制。4）縱向控制，包括利用激光雷達、毫米波雷達、機器視覺技術測車間距離的縱向控制，以及利用車間通信及車間距離雷達的車隊列行駛縱向控制。
（3）智能汽車的產業鏈
車聯網、智能交通系統（ITS）為智能汽車提供了智能化的基礎設施、道路及網絡環境，隨著汽車智能化層次的提高，反過來也要求車聯網、智能交通系統同步發展。
智能汽車的產業鏈可以描述如下：1）車聯網的產業鏈，包括上游的元器件和芯片生產企業，中游的汽車廠商、設備廠商和軟件平臺開發商，以及下游的系統集成商、通信服務商、平臺運營商和內容提供商等。2）先進傳感器廠商：開發和供應先進的機器視覺技術，包括激光測距系統、紅外攝像，以及雷達（厘米波、毫米波、超聲波）等。3）汽車電子供應商：能夠提供智能駕駛技術研發和集成供應的汽車電子供應商，如博世、德爾福、電裝等。
二、智能汽車的發展現狀與趨勢
1、IT巨頭與汽車企業采用完全不同的技術路線
寶馬曾表示：“我們比IT企業更了解汽車的參數，更能確保汽車行駛中的安全。你可以允許蘋果手機死機，但決不能允許寶馬車在半路‘死機’。”這或許反映了IT企業與汽車企業的不同思路，前者憑借強大的后臺數據、網絡技術、智能軟件的支持，能夠很好地實現汽車與云端的互聯；而汽車企業則更多地考慮到車輛的實用性和安全性，他們“固守”汽車本身的優勢。#p#分頁標題#e#
2012年8月，谷歌宣布其研發的無人駕駛汽車已經在電腦的控制下安全行駛了30萬英里。谷歌無人駕駛汽車依靠激光測距儀、視頻攝像頭、車載雷達、傳感器等獲得環境感知和識別能力，確保行駛路徑遵循谷歌街景地圖預先設定的路線。其裝置價格昂貴，大約需30萬美元，難以大規模推廣應用，其本質符合軍用智能車的技術特點。
與IT企業不同，沃爾沃、奧迪、奔馳、寶馬、豐田、日產、福特等汽車巨頭均選擇了更具實用性的民用智能車技術路線。在技術裝置方面主要采用常規的雷達（厘米波、毫米波、超聲波）、相機（立體、彩色、紅外）、傳感器（雷達、激光、超聲波）、攝像機等進行環境感知和識別，通過基于車聯網的協同式輔助駕駛技術進行智能信息交互，結合GPS導航實現路徑規劃，并且更加注重機電一體化系統動力學及控制技術的研發，成本低廉，便于大規模推廣應用。
2、世界汽車巨頭正致力于“高度自動駕駛技術”的研發和產業化
智能汽車前兩個層次的“輔助駕駛技術”和“半自動駕駛技術”已經得到廣泛應用，并成為提升產品檔次和市場競爭力的重要手段。智能汽車第一層級的輔助駕駛技術包括自主式輔助駕駛技術和協同式輔助駕駛技術兩種，通過警告讓司機防患車禍于未然。其中，包括前碰撞預警(FCW)、車道偏離預警(LDW)、車道保持系統(LKS)、自動泊車輔助(APA)等在內的自主式輔助駕駛技術已經得到廣泛應用，處于普及推廣階段，并由豪華車下沉至B級車。今年，汽車輔助駕駛技術成為獲取E-NCAP四星和五星的必要條件。在美國、歐洲、日本等汽車發達國家和地區，基于車聯網V2I/V2V技術的協調式輔助駕駛技術正在進行實用性技術開發和大規模試驗場測試。半自動駕駛技術近年來在高端車上逐漸獲得應用，比如已經獲得廣泛應用的自適應巡航控制系統（ACC）。
世界汽車巨頭們正致力于第三個層次“高度自動駕駛技術”的實用化研發和產業化，即將實現量產上市。今年，沃爾沃將率先量產全球第一個自動駕駛技術——堵車輔助系統。該系統是自適應巡航控制和車道保持輔助系統的集成與延伸，它可以使汽車在車流行駛速度低于50公里/小時的情況下，自動跟隨前方車輛行進。此外，奧迪、凱迪拉克、日產、豐田等都計劃推出諸如自動轉向、加減速、車道引導、自動停車、自適應巡航控制等技術的汽車，它們大多屬于第三層次的智能駕駛技術。
3、“全工況無人駕駛”前路漫漫
由于車聯網V2X技術涵蓋汽車、IT、交通、通訊等多個行業，相關技術標準法規仍不健全，協調式輔助駕駛技術目前尚未得到大規模推廣應用。谷歌無人駕駛汽車目前還離不開人的操控，只能按預定程序行進，在霧雪天氣還會受到干擾，并且在加速、減速及轉向時銜接不太好。總之，全工況的無人駕駛技術仍處于研發階段，最終的實用性測試和驗證還需要很長時間。
隨著V2X技術最終實用性測試和無人駕駛實用化技術開發的進行，需要進一步建立和完善車聯網V2X技術標準法規、無人駕駛技術標準法規，并據此逐步建設相應的通信、道路基礎設施，構建起完整的智能化的人、車、路系統，為協調式輔助駕駛技術和無人駕駛技術的大規模推廣應用奠定基礎。
無人駕駛汽車要真正上路，還將面臨法律和道德方面的困難。一方面，無人駕駛汽車與有人駕駛汽車發生交通事故時，其責任歸屬以及保險賠付等問題待商議解決；另一方面，無人駕駛技術永遠是將保護車輛和車內人員作為第一要務，這會涉及交通道德問題。
4、智能汽車將對交通運輸業產生深遠而革命性的影響
智能汽車將大幅減少交通安全事故。汽車交通事故在很大程度上取決于人為因素，無人駕駛汽車由行車電腦精確控制，可以有效減少酒駕、疲勞駕駛、超速等人為不遵守交通規則導致的交通事故。
智能汽車將提高車輛利用率，降低汽車總銷量，減輕汽車對環境的污染。根據谷歌無人駕駛汽車團隊的統計，傳統汽車在大部分時間內（96%）處于空閑狀態，利用率較低。無人駕駛汽車可以按照時間順序依次供需要的人使用，因此可以更好地統籌安排家庭內車輛使用，提高車輛的使用效率，減少車輛消費總量，有效減少碳排放。另一方面，智能汽車可以根據實時路況自動選擇到達目的地的最優路徑，能源消耗更少。
智能汽車將改變當前汽車交通基礎設施狀況，影響汽車運輸相關產業的發展。智能汽車的運行需要配套的交通基礎設施，當前的基礎設施建設情況將不再適用。例如由于無人駕駛汽車靠傳感器感知路面障礙，或者通過4G/DSRC與道路設施通信，因此需要在交*路口、路側、彎道等布置引導電纜、磁氣標志列、雷達反射性標識、傳感器、通信設施等。隊列行駛也是智能汽車的另一種形式，即有人駕駛領頭車輛，后面跟隨著無人駕駛車輛編隊，這一技術將提高汽車運輸的自動化程度。（作者孔凡忠為中國長安汽車集團科技與管理信息化部副總經理，李克強為清華大學汽車工程系主任。）
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