[作者]劉宗巍，宋昊坤，郝瀚，趙福全*
[單位]清華大學(xué)汽車產(chǎn)業(yè)與技術(shù)戰(zhàn)略研究院
[期刊]《中國工程科學(xué)》2021年 第23卷 第1期
[摘要]基于智能汽車與智能交通、智慧城市、智慧能源融合（4S 融合）的新一代智能汽車，是可靈活移動的智能網(wǎng)聯(lián)終端，可充分打通城市的人流、物流、能源流、信息流，戰(zhàn)略價(jià)值遠(yuǎn)超傳統(tǒng)汽車。本文旨在闡明基于4S 融合的新一代智能汽車的重要價(jià)值，論證產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的技術(shù)路徑，構(gòu)建新型技術(shù)體系并完成關(guān)鍵技術(shù)分析。研究表明，基于4S 融合的新一代智能汽車是對智能汽車在價(jià)值、功能、技術(shù)等方面的全面升級，我國應(yīng)當(dāng)選擇車路協(xié)同的智能汽車技術(shù)路徑，把握戰(zhàn)略機(jī)遇、實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新引領(lǐng)；基于4S 融合的新一代智能汽車技術(shù)體系應(yīng)促進(jìn)汽車自動化水平與網(wǎng)聯(lián)化水平同步進(jìn)步，全面提升大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、信息通信等共性基礎(chǔ)技術(shù)以及車、路、云等核心關(guān)鍵技術(shù)。研究提出了頂層設(shè)計(jì)、產(chǎn)業(yè)融合、技術(shù)創(chuàng)新、落地應(yīng)用等方面的措施建議，以期為我國智能汽車產(chǎn)業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展提供理論參考。
[關(guān)鍵詞]新一代智能汽車；智能交通；智慧城市；智慧能源；4S 融合；車路協(xié)同
一、前言
以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能（AI）、第五代移動通信（5G）等為代表的新一輪信息技術(shù)革命，正在驅(qū)動汽車產(chǎn)業(yè)的深刻變革。融合諸多高新技術(shù)的智能汽車（SV，也稱智能網(wǎng)聯(lián)汽車），提供更加安全、便捷、低碳的出行綜合解決方案，成為未來汽車的必然形態(tài)，將實(shí)現(xiàn)車與“人、路、云”等的智能信息交換與共享。在傳統(tǒng)上，SV 發(fā)展研究更多著眼于車輛本身，即追求單車智能化水平的不斷提升；而實(shí)際上這是明顯不夠的，SV 具有遠(yuǎn)超傳統(tǒng)汽車的重要戰(zhàn)略價(jià)值。
智能交通（ST）指將信息、通信、傳感、控制、計(jì)算機(jī)等技術(shù)與交通運(yùn)輸管理體系融合形成的高效綜合運(yùn)輸系統(tǒng)。智慧城市（SC）指運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)改變城市各主體的交互方式，快速響應(yīng)各類社會需求，構(gòu)建高效運(yùn)作的新型宜居城市。在 SC 中，交通出行是居民生活的必要組成部分，因此交通的智能化發(fā)展是智慧城市的重要基礎(chǔ)；能源系統(tǒng)與城市生產(chǎn)生活密切相關(guān)，也是智慧城市的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，消納清潔能源、可再生能源的區(qū)域微網(wǎng)智慧能源服務(wù)模式是發(fā)展重點(diǎn)。可以展望，SV 與 ST、智慧能源（SE）、SC 融合發(fā)展，緩解 SV 端面臨的嚴(yán)苛技術(shù)需求并推動規(guī)?；瘧?yīng)用，加速 ST、SE 落地，形成 SC 運(yùn)作模式（見圖 1）；未來可產(chǎn)生萬億元級別的綜合效益。①在交通效率和效益方面，SV 達(dá)到一定的滲透率后，可縮小車頭時(shí)距，與前后車交換信息將明顯提升道路通行能力。②在節(jié)能減排效果方面，SV 通過車聯(lián)網(wǎng)（V2X）、駕駛輔助等技術(shù)，減少怠速工況，優(yōu)化行駛行為，顯著降低燃油消耗和污染物排放。③在交通安全效益方面，SV 可通過 V2X 技術(shù)實(shí)現(xiàn)超視距感知，顯著減少碰撞概率；借助智能駕駛輔助功能來協(xié)助駕駛員規(guī)避事故發(fā)生。
圖 1 新一代智能汽車的核心樞紐作用
已有研究較多關(guān)注 SV 或智能道路的若干單項(xiàng)、單類技術(shù)，而站位于 4S 協(xié)同融合的層次開展 SV 發(fā)展研究較為缺乏。針對于此，本文創(chuàng)新性地提出基于 4S 融合的新一代 SV 概念：與 ST、SC、SE 互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)“人、車、路、云”協(xié)同感知、決策與控制，連接豐富的外部服務(wù)生態(tài)；在宏觀層面開展較為系統(tǒng)的研究，在促進(jìn) SV 與其余 3S 協(xié)同融合發(fā)展的基礎(chǔ)上，為城市智能化建設(shè)、國家能源網(wǎng)絡(luò)清潔化、智能化轉(zhuǎn)型提供啟發(fā)與借鑒。
二、新一代智能汽車的戰(zhàn)略定位
（一）升級對智能汽車的認(rèn)識
新一代 SV 概念的提出，意味著汽車產(chǎn)品的本質(zhì)與內(nèi)涵正在發(fā)生深刻變化。汽車先后經(jīng)歷機(jī)械產(chǎn)品、機(jī)電一體化產(chǎn)品、智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變。后續(xù)，汽車將進(jìn)一步升級為社會、產(chǎn)業(yè)協(xié)同化的產(chǎn)品（即新一代智能汽車），推動人類社會和諸多相關(guān)產(chǎn)業(yè)智能化水平的全面升級。
新一代智能汽車將在 4S 融合發(fā)展中發(fā)揮核心樞紐作用。作為 ST 系統(tǒng)的重要組成部分，SV 為智能交通平臺傳遞路況、事故、出行需求等關(guān)鍵信息，接受平臺的實(shí)時(shí)調(diào)度與管理。作為可靈活移動的智能網(wǎng)聯(lián)終端，SV 以運(yùn)載工具的形式服務(wù)居民出行、貨物運(yùn)輸。作為可靈活移動的儲能供能終端，SV 成為分布式 SE 網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，發(fā)揮“削峰填谷”的作用，緩解電網(wǎng)用電負(fù)荷，促進(jìn)清潔能源消納利用。
新一代智能汽車將是多產(chǎn)業(yè)融合的產(chǎn)物，不僅可以有效緩解快速城市化帶來的交通擁堵、交通事故、環(huán)境污染、能源低效利用等諸多社會問題，還能以其復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)鏈、豐富的商業(yè)模式，支撐并引領(lǐng)城市中產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、生活、工作的重新布局和轉(zhuǎn)型發(fā)展。以新一代智能汽車為中心，多個(gè)行業(yè)、不同主體共同參與汽車、出行、交通、能源乃至整個(gè)城市的再升級和再創(chuàng)造，有望引發(fā)人類社會生產(chǎn)模式、生活方式的重大改變。
（二）升級智能汽車產(chǎn)品
SV 與 ST 融合促進(jìn) SV 產(chǎn)品升級。未來交通基礎(chǔ)設(shè)施將全面實(shí)現(xiàn)智能化、信息化升級，配置眾多的先進(jìn)傳感器，具備 AI 能力，與 SV 互聯(lián)互通來開展車路協(xié)同的感知、決策與控制。SV 通過 ST 系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)路況信息，更合理地規(guī)劃行駛路徑，減少行程時(shí)間，獲得更為高效的基于位置的服務(wù)。
SV 與 SC 融合促進(jìn) SV 產(chǎn)品升級。SV 通過物聯(lián)網(wǎng)與未來城市中的其他智能終端互聯(lián)互通并相互賦能，構(gòu)建豐富的網(wǎng)聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)，提升城市智能治理能力。SV 支持城內(nèi)、城際的客運(yùn)與貨運(yùn)需求，成為解決“最后一千米”出行問題的不可替代且靈活高效的運(yùn)載工具。未來基于高度智能化的汽車共享出行模式，有望大幅提升汽車的使用效率，緩解城市公共交通壓力，節(jié)約社會運(yùn)行綜合成本。
SV 與 SE 融合促進(jìn) SV 產(chǎn)品升級。電動汽車是 SV 的最佳產(chǎn)品平臺，智能電動汽車作為可移動的儲能供能單元，將是分布式智慧能源網(wǎng)的重要組成部分。通過車輛到電網(wǎng)（V2G）技術(shù)，智能電動汽車與電網(wǎng)高效互動，不僅發(fā)揮“削峰填谷”的電網(wǎng)平衡作用，也將促進(jìn)清潔能源消納，從而推動電力結(jié)構(gòu)朝著低碳化方向發(fā)展。
（三）升級智能汽車技術(shù)
相比于單車智能的 SV，基于 4S 融合的新一代智能汽車將融合更多領(lǐng)域的前沿技術(shù)；SV 技術(shù)與信息、通信等技術(shù)融為一體，實(shí)現(xiàn)同步升級，產(chǎn)生“1+1>2”的協(xié)同效應(yīng)。
在車輛智能化方面，單車智能的 SV 需搭載高性能傳感器、高算力計(jì)算平臺、快響應(yīng)高精度控制器，據(jù)此實(shí)現(xiàn)自動駕駛、打造智能座艙。融合型的 SV 則注重運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、AI 等技術(shù)，通過“人、車、路、云”的協(xié)同感知、決策與控制，以“讓聰明的車跑在聰明的路上”的形式實(shí)現(xiàn)自動駕駛，打通車輛外部生態(tài)與內(nèi)部控制，打造更高層次的智能座艙。
在車輛網(wǎng)聯(lián)化方面，單車智能的 SV 聯(lián)網(wǎng)水平不高，網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用集中在資訊、娛樂信息獲取方面。融合型的 SV 則利用 5G 技術(shù)進(jìn)行“人、車、路、云”實(shí)時(shí)信息交互，借助云平臺實(shí)現(xiàn)云端計(jì)算、實(shí)時(shí)地圖更新等功能，具有多元數(shù)據(jù)融合的多樣化服務(wù)能力。
在外部生態(tài)支撐方面，單車智能的 SV 缺乏外部網(wǎng)聯(lián)服務(wù)生態(tài)，僅有少量功能開發(fā)者生態(tài)給予一定的服務(wù)支持。融合型的 SV 同時(shí)具備豐富的網(wǎng)聯(lián)服務(wù)生態(tài)和功能開發(fā)者生態(tài)，可充分支持用戶的個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)“千車千面”“千人千面”。
三、新一代智能汽車的技術(shù)發(fā)展路徑
（一）國際智能汽車技術(shù)發(fā)展路徑分析
工業(yè)強(qiáng)國較早啟動了 SV 研發(fā)工作，關(guān)注重點(diǎn)為自動駕駛。在早期，各國多以提升車端智能化為切入點(diǎn)；在認(rèn)識到車路協(xié)同的重大價(jià)值后，積極在國家層面布局自動駕駛、智能交通的發(fā)展與協(xié)同。①美國聯(lián)邦政府制定政策來闡明 SV 發(fā)展方向，引導(dǎo)各州政府制定相應(yīng)的政策法規(guī)以落實(shí)總體規(guī)劃；頒布了《自動駕駛法案》、自動駕駛系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略，明確了SV作為ST系統(tǒng)發(fā)展的核心地位。②日本積極發(fā)揮政府引導(dǎo)作用，發(fā)布了多項(xiàng) SV 相關(guān)的國家級規(guī)劃；鼓勵(lì)自動駕駛技術(shù)的研發(fā)和商業(yè)化探索，支持“政企學(xué)研”充分合作，爭奪國際標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)；在《官民 ITSD 構(gòu)想 / 路線圖》中提出，發(fā)展 ST 系統(tǒng)為 SV 提供行駛環(huán)境。③歐盟注重各成員國協(xié)同的總體戰(zhàn)略布局，在《未來出行戰(zhàn)略》中制定了完全自動駕駛汽車的普及時(shí)間表；頒布了《地平線計(jì)劃》，旨在推進(jìn) SV 研發(fā)，構(gòu)建 ST 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)歐洲交通一體化；一些成員國積極落實(shí)相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃，如德國將自動駕駛上升到法規(guī)層面進(jìn)行規(guī)制，法國批準(zhǔn)外國汽車制造商在公路上測試自動駕駛汽車。④企業(yè)層面也高度關(guān)注并投入資源開展 SV 研發(fā)工作，一些傳統(tǒng)車企基于成熟的汽車開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，整合專業(yè)信息技術(shù)公司提供的車端自動駕駛系統(tǒng)，通過不斷優(yōu)化車端軟硬件配置以提升自動駕駛水平；還有一些車企踐行車路協(xié)同的發(fā)展理念，開展 V2X 技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用測試。
也要注意到，國外 SV 的發(fā)展面臨一些問題，核心在于：雖然認(rèn)識到了 SV 在 4S 中的關(guān)鍵作用、已在 4S 各領(lǐng)域分別制定發(fā)展規(guī)劃，但缺少有關(guān) 4S系統(tǒng)性的協(xié)同戰(zhàn)略布局。難以集中調(diào)配優(yōu)勢資源建設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施可能是主導(dǎo)因素。
（二）智能汽車技術(shù)發(fā)展路徑的對比
各國 SV 技術(shù)的發(fā)展路徑主要有兩類：以單車智能為主，基于車路協(xié)同。以單車智能為主的技術(shù)發(fā)展路徑難以實(shí)現(xiàn) SV 的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，主要原因有：技術(shù)存在瓶頸，僅靠車載傳感器很難在復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)感知，加之受體積和功耗限制，車載計(jì)算平臺很難滿足需求；為確保行車安全，需要對關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)置冗余，進(jìn)一步加重了單車負(fù)擔(dān)；成本居高不下，具有高級自動駕駛能力的單車智能系統(tǒng)必須搭載昂貴的傳感器和計(jì)算平臺，商業(yè)化落地難度較大；社會效益偏低，單車智能與周邊環(huán)境沒有充分互聯(lián)互通，難以結(jié)合交通、城市、能源等進(jìn)行全局優(yōu)化。
基于車路協(xié)同的技術(shù)路徑因其明顯優(yōu)勢，將是未來 SV 發(fā)展的必由之路：基于路端基礎(chǔ)設(shè)施及相關(guān)技術(shù)，支持車輛實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的感知、決策與控制；借助路端智能為車輛提供安全冗余保障；將部分車端成本轉(zhuǎn)移至路端，有望顯著提高 SV 商業(yè)化普及的速度；從車路協(xié)同角度進(jìn)一步向 4S 融合拓展，徹底打通 SV 與交通、城市、能源的聯(lián)絡(luò)，在更高維度上創(chuàng)造社會效益。雖然基于車路協(xié)同的 SV 技術(shù)具有相對復(fù)雜、部署難度更大等客觀因素，然而在 V2X 的支持下，將顯著提升交通效率和安全性、促進(jìn)節(jié)能減排，還可引領(lǐng)整個(gè)汽車出行先進(jìn)科技集群的發(fā)展，推動形成全新的 SV 出行產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。因此，應(yīng)由政府組織推動車路協(xié)同 SV 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，合理支持智慧道路、智能充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，設(shè)計(jì)科學(xué)機(jī)制來分擔(dān)車端向路端轉(zhuǎn)移的智能技術(shù)應(yīng)用成本，由此保障 SV 的快速落地及推廣應(yīng)用。
（三）我國智能汽車技術(shù)發(fā)展路徑分析
1. 相關(guān)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
目前，我國已經(jīng)明確了基于車路協(xié)同的 SV 發(fā)展方向，在 4S 各方面均有具體的規(guī)劃布局，為新一代智能汽車的發(fā)展提供了良好基礎(chǔ)。①在 SV 方面，《車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計(jì)劃》《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》等多項(xiàng)發(fā)展規(guī)劃已經(jīng)頒布，《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖》持續(xù)更新；成立了“智能網(wǎng)聯(lián)汽車分技術(shù)委員會”，從技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、測試示范推廣等多個(gè)角度明確了 SV 中長期發(fā)展戰(zhàn)略；北京市、上海市、長沙市等城市高度重視 SV 技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展并制定了地方性發(fā)展規(guī)劃。②在 ST 方面，《交通運(yùn)輸信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》等多項(xiàng)規(guī)劃發(fā)布，積極布局和建設(shè)智慧公路、ST 系統(tǒng)，推動示范應(yīng)用和商業(yè)化落地。③在 SC 方面，各級城市均在開展各有側(cè)重的城市智能化、數(shù)字化建設(shè)，超過 500 個(gè)城市明確提出了構(gòu)建 SC 的相關(guān)方案；上海市、重慶市、雄安新區(qū)等地以智能網(wǎng)聯(lián)示范、自動駕駛為發(fā)展重點(diǎn)，而深圳市、貴陽市等地選擇了“城市大腦”建設(shè)作為發(fā)展突破口。④在 SE 方面，《關(guān)于加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》指出，大力推進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，有利于解決電動汽車充電難題，是發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)的重要保障；“互聯(lián)網(wǎng) +”SE 是能源發(fā)展的新形態(tài)，而智能電動汽車與智慧電網(wǎng)良性互動的潛能獲得更多重視。
我國正在積極布局多個(gè)相關(guān)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，為 SV 技術(shù)運(yùn)用提供了良好的基礎(chǔ)條件。在通信產(chǎn)業(yè)方面，5G 通信環(huán)境建設(shè)和商業(yè)化落地進(jìn)程較快， V2X 獲得了特定的無線電使用頻段；在信息產(chǎn)業(yè)方面，構(gòu)建了軟件開發(fā)能力強(qiáng)、網(wǎng)聯(lián)生態(tài)資源豐富、 AI 算法領(lǐng)先等技術(shù)優(yōu)勢；在高精度地圖及定位方面，明確了測繪資質(zhì)要求，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。
2. 有關(guān)重要發(fā)展機(jī)遇的判斷
發(fā)展 SV 成為汽車產(chǎn)業(yè)新一輪國際競爭的重中之重，按照車路協(xié)同路徑發(fā)展新一代 SV，將為我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供重要的戰(zhàn)略機(jī)遇（見圖 2）。我國在體制機(jī)制、基建能力、信息通信產(chǎn)業(yè)等方面具有優(yōu)勢，直接選擇車路協(xié)同的技術(shù)路線，避免了由單車智能路線進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)軌所需的較長周期，也提高了 SV 發(fā)展的可達(dá)層次。雖然相關(guān)發(fā)展路徑缺乏參照且有一定的不確定性，但是原創(chuàng)性技術(shù)創(chuàng)新是未來汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、汽車出行科技群革命性突破的必然選擇，也是我國力求后發(fā)趕超的唯一途徑。因此，基于 4S 融合打造新一代 SV，可以此為契機(jī)帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈、企業(yè)集群、技術(shù)體系的轉(zhuǎn)型升級。
圖 2 單車智能與車路協(xié)同技術(shù)路徑的差異分析
也要注意到，我國在 SV 核心技術(shù)方面還存在部分瓶頸和短板，主要表現(xiàn)在：專業(yè)芯片設(shè)計(jì)、制造能力不足，難以滿足高性能車載計(jì)算平臺的研發(fā)生產(chǎn)需求；底層操作系統(tǒng)（OS）研發(fā)能力薄弱，已有的少數(shù)國產(chǎn)操作系統(tǒng)也無法自主可控；高性能傳感器技術(shù)相對落后，高分辨率攝像頭、高性能雷達(dá)等關(guān)鍵傳感器較多依賴進(jìn)口；車用信息技術(shù)研發(fā)能力欠缺，車用 AI 算法、信息安全核心技術(shù)儲備不足。因此，應(yīng)著力開展這些方面的技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，逐步夯實(shí) SV 發(fā)展所需的科技基礎(chǔ)。
四、新一代智能汽車技術(shù)體系
（一）新一代智能汽車的總體技術(shù)體系
本文采用目標(biāo)導(dǎo)向、多維分解的方法系統(tǒng)研究了新一代 SV 技術(shù)體系。新一代 SV 的總體發(fā)展目標(biāo)設(shè)定為：發(fā)展更高性價(jià)比的 SV，推動快速落地應(yīng)用；以 SV 為核心，帶動 ST、SC、SE 共同發(fā)展，優(yōu)化居民出行體驗(yàn)，間接支持制造強(qiáng)國、科技強(qiáng)國建設(shè)以及環(huán)境保護(hù)事業(yè)。
從 4S 融合發(fā)展的視角出發(fā)，明確和細(xì)化了 SV、ST、SC、SE 的發(fā)展目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了新一代 SV 的三維技術(shù)體系：一是 4S，分別對應(yīng) SV、ST、SC、SE 的發(fā)展需求；二是自動化，基于感知、決策與控制展開；三是網(wǎng)聯(lián)化，基于“端、管、云”展開。智能化水平取決于自動化、網(wǎng)聯(lián)化的能力，從自動化、網(wǎng)聯(lián)化的技術(shù)體系角度入手，論證形成基于 4S 深度融合的新一代智能汽車總體技術(shù)體系（見圖 3）。
圖 3 新一代 SV 的總體目標(biāo)與
技術(shù)體系
（二）新一代智能汽車的自動化技術(shù)體系
在新一代 SV 的自動化技術(shù)體系中（見圖 4）， SV 與 ST、SC 融為一體，開展協(xié)同感知、決策與控制；SE 則為三者協(xié)同過程提供能源支撐。
圖 4 新一代 SV 的自動化技術(shù)體系
注：IoT 表示物聯(lián)網(wǎng)。
1. 多源協(xié)同感知與多源感知融合
車載傳感器、路側(cè)傳感器、各類云端設(shè)備向 SV 提供滿足行駛需求的環(huán)境信息，經(jīng)由 AI 算法進(jìn)行多源感知融合，支持多源協(xié)同感知。這類操作可提升 SV 的感知廣度，支持非視距感知，同時(shí)保持感知的精度與魯棒性?；诟鼮槿娴男旭偔h(huán)境信息，SV 的行駛狀態(tài)、路徑規(guī)劃均可進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，因而對于 ST 乃至 SC 系統(tǒng)而言，多源協(xié)同感知、多源感知融合在降低事故率的同時(shí)，最大限度地發(fā)揮道路通行能力，提高城市居民的出行效率。
2. 基于 AI、大數(shù)據(jù)、云平臺的協(xié)同決策
在硬件層面，SV 基于車載計(jì)算平臺，ST、SC 基于邊緣云平臺和“中央城市大腦”，通過高速率、低時(shí)延、大帶寬的新一代通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源共享，共同處理多源協(xié)同感知獲得的龐大數(shù)據(jù)，為車端、路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施及 SC 參與者提供決策支撐。在系統(tǒng)層面，“車、路、云”系統(tǒng)均需預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)接口以支持 4S 系統(tǒng)連通，車端自動駕駛算法與路端車路協(xié)同算法、信號優(yōu)化算法不斷協(xié)同優(yōu)化，共同提升車輛乃至 4S 的自動化水平。
3. 車、路、云協(xié)同控制
為實(shí)現(xiàn)控制集中化、軟硬件解耦化，新一代 SV 將搭載可充分?jǐn)U展、可靈活配置的模塊化整車級控制架構(gòu)。ST 的邊緣云控中心將根據(jù)實(shí)時(shí)路況，對車輛行駛路線、信號配時(shí)、車道功能進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；車輛行駛狀態(tài)及路況信息上傳至智慧城市的云控平臺，為城市綜合治理及相關(guān)服務(wù)提供支撐。
（三）新一代智能汽車的網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)體系
新一代 SV 的網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)體系的核心在于：基于“信息管道”，實(shí)現(xiàn)多智能終端與云平臺的充分打通（見圖 5）。
圖 5 新一代 SV 的網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)體系
注：OBD 表示車載自診斷系統(tǒng)。
1. 物聯(lián)網(wǎng)“信息管道”
隨著 5G 的不斷成熟與擴(kuò)大覆蓋，連接人與人的互聯(lián)網(wǎng)朝著連接物與物的 IoT 方向擴(kuò)展，人類社會將進(jìn)入萬物互聯(lián)的信息時(shí)代。IoT 是運(yùn)輸信息的“管道”，為 4S 智能終端的協(xié)同交互提供可靠的通信支撐。
2. 智能終端與云平臺連通
由 SV、ST 基礎(chǔ)設(shè)施、SC 智能終端、SE 設(shè)施等產(chǎn)生或采集的數(shù)據(jù)，通過“信息管道”上傳至云端。在云端，路側(cè)邊緣計(jì)算平臺對車路感知數(shù)據(jù)、交通流數(shù)據(jù)等進(jìn)行初步處理，直接輔助 SC 決策及 ST管理；城市云控基礎(chǔ)平臺打通多領(lǐng)域的云平臺，接入豐富的城市服務(wù)生態(tài)資源，在分析處理各種智能終端、邊緣云平臺的數(shù)據(jù)信息后，通過“信息管道”向 4S 智能終端傳達(dá)控制指令或提供服務(wù)。
（四）新一代智能汽車的關(guān)鍵技術(shù)
1. 共性基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)
新一代 SC 的共性基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)包括 5G、IoT、云平臺、大數(shù)據(jù)、AI、信息安全等，這些技術(shù)共同支撐 4S 的互聯(lián)互通與深度融合。作為 IoT 的重要組成部分，V2X 將 SV 接入網(wǎng)聯(lián)服務(wù)生態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同智能終端的協(xié)同控制。5G 支持 V2X 對通信能力的嚴(yán)苛要求，為 IoT 提供可靠的通信環(huán)境。云平臺為 SV 提供云端計(jì)算服務(wù)，分擔(dān)車端算力負(fù)荷，成為各種網(wǎng)聯(lián)服務(wù)的控制中樞，實(shí)現(xiàn) SV 的降本增效。大數(shù)據(jù)技術(shù)以有效采集、存儲、分析和使用多元海量數(shù)據(jù)為核心，構(gòu)筑汽車智能化水平升級的基礎(chǔ)。AI 通過挖掘大數(shù)據(jù)價(jià)值，為自動駕駛、車路協(xié)同、人機(jī)交互、定制化網(wǎng)聯(lián)服務(wù)等提供支持。自主可控的信息安全技術(shù)既是 SV 產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的基本保障，也涉及國家信息安全。
2. 核心關(guān)鍵技術(shù)
新一代 SV 主要涉及車端、外部兩類核心關(guān)鍵技術(shù)。
車端核心關(guān)鍵技術(shù)主要包括：車輛關(guān)鍵算法，旨在提升自動駕駛與人車交互水平；車載 OS 作為“軟件定義汽車”的基礎(chǔ)，將由功能域集成逐步轉(zhuǎn)向整車級；以高分辨率攝像頭、高性能雷達(dá)為代表的先進(jìn)傳感器，低能耗、高算力的計(jì)算芯片，共同支撐高等級自動駕駛的海量數(shù)據(jù)處理需求；全新的整車控制架構(gòu)，成為 SV 的信息化平臺。
外部核心關(guān)鍵技術(shù)細(xì)分為云端技術(shù)、能源類技術(shù)兩類。①在云端技術(shù)方面，高精度地圖為 SV 提供超視距的感知能力，是高級別自動駕駛的必備技術(shù)且涉及國家地理信息安全；高精度定位使 SV 實(shí)現(xiàn)厘米級定位，同屬高級別自動駕駛的必備技術(shù)；云端算法，如智能信號配時(shí)、無信號交叉口通行等車路協(xié)同算法，提升交通系統(tǒng)的整體效率與安全性；網(wǎng)聯(lián)服務(wù)算法提升相關(guān)服務(wù)的精準(zhǔn)性與有效性。②在能源類技術(shù)方面，支持 V2G 的充電基礎(chǔ)設(shè)施成為打通智能電動汽車、智慧能源網(wǎng)的關(guān)鍵因素；分布式智慧電網(wǎng)建設(shè)有利于電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷平衡，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)低碳化轉(zhuǎn)型的能力建設(shè)；智慧能源交易平臺為 SV 提供靈活、便捷的線上能源交易服務(wù)，助力 SE 服務(wù)的商業(yè)化落地。
五、基于 4S 融合的新一代智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略
（一）新一代智能汽車發(fā)展路線
自動化與網(wǎng)聯(lián)化水平必須協(xié)同進(jìn)步，才能根本性提升 SV 的智能化水平。如果只在自動化方面尋求突破，將使得新一代智能汽車發(fā)展退化到單車智能的層次，既無法取得 4S 融合的預(yù)期效果，也無法實(shí)現(xiàn)更高程度的智能化。本文將自動化、網(wǎng)聯(lián)化分別定義為 3 個(gè)階段（初級、中級、高級），經(jīng)交叉組合后獲得新一代 SV 的 3 個(gè)發(fā)展階段及各階段目標(biāo)?；谧詣踊?、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展階段及目標(biāo)，繪制我國新一代智能汽車技術(shù)路線圖（見圖 6）。依據(jù)對我國不同等級 SV 市場滲透率的預(yù)測，本文將 2050 年前基于 4S 融合的新一代 SV 發(fā)展階段進(jìn)行劃分，針對性提出各階段創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施策略（見表 1）。
圖 6 新一代 SV 技術(shù)路線圖
注：LTE 表示長期演進(jìn)技術(shù)。
表 1 新一代 SV 技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展階段及實(shí)施策略
（二）新一代智能汽車創(chuàng)新發(fā)展保障措施
第一，加強(qiáng)政策引領(lǐng)，完善頂層設(shè)計(jì)。建議將新一代 SV 創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略明確為國家戰(zhàn)略，結(jié)合實(shí)際進(jìn)展持續(xù)完善政策組合體系，充分發(fā)揮政府在跨行業(yè)發(fā)展統(tǒng)籌方面的主導(dǎo)作用；發(fā)揮“新型舉國體制”的優(yōu)勢，建立跨機(jī)構(gòu)的分工協(xié)作機(jī)制，通過“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用”高效協(xié)同和深入合作，推動以 SV 為核心的 4S 融合發(fā)展。
第二，激勵(lì)全面創(chuàng)新，構(gòu)建創(chuàng)新體系。貫徹落實(shí)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，制定創(chuàng)新激勵(lì)政策，合理保持公共資源投入力度；加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)人才培育和知識工程建設(shè)，以重點(diǎn)成果示范應(yīng)用帶動“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用”協(xié)同創(chuàng)新環(huán)境建設(shè)與完善。
第三，整合優(yōu)勢資源，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)融合。建議著力推動相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)、服務(wù)產(chǎn)業(yè)與汽車、交通、能源、城市建設(shè)的深度結(jié)合，以市場機(jī)制促進(jìn)各領(lǐng)域優(yōu)勢資源的高效利用，突出跨產(chǎn)業(yè)、跨領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“1+1 ＞ 2”的綜合效益。
第四，建立科創(chuàng)體系，夯實(shí)技術(shù)支撐。SV 具有系統(tǒng)工程特征，需要政府、企業(yè)、學(xué)術(shù)界各方參與，構(gòu)建涵蓋 AI、通信、信息、網(wǎng)絡(luò)安全在內(nèi)的新一代 SV 科技研發(fā)體系。加快 AI 落地應(yīng)用，全面提升車規(guī)級芯片的設(shè)計(jì)、制造、定制化水平；突破網(wǎng)絡(luò)切片、自主進(jìn)化網(wǎng)絡(luò)等核心技術(shù)，盡快規(guī)劃并制定相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，固化商業(yè)模式，解決成本與能耗問題；完善信息安全認(rèn)證機(jī)制，構(gòu)建系統(tǒng)安全架構(gòu)，維護(hù)智能終端、網(wǎng)絡(luò)、云端的數(shù)據(jù)安全。
第五，完善設(shè)施建設(shè)，保障技術(shù)落地。建議按照穩(wěn)妥推進(jìn)、適度超前的原則，完善 5G 基站、衛(wèi)星地面定位基站、ST 基礎(chǔ)設(shè)施、智慧電網(wǎng)等 4S 相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進(jìn)技術(shù)應(yīng)用與迭代，保障新一代 SV 的運(yùn)營需求和產(chǎn)業(yè)成長空間。
第六，開展示范應(yīng)用，優(yōu)化商業(yè)模式。加快新一代 SV 示范區(qū)建設(shè)，推進(jìn)自動駕駛、車路協(xié)同、云平臺等各項(xiàng)新技術(shù)的測試驗(yàn)證。建議在國家、地方協(xié)同推進(jìn)不同層次的 ST、SC 平臺建設(shè)，解決差異化的交通運(yùn)輸需求；整合 ST、SC 相關(guān)的共性與個(gè)性資源，開放并共享道路、交通、車輛、用戶、商業(yè)服務(wù)等數(shù)據(jù)，打通各類交通工具，構(gòu)建一體化出行服務(wù)平臺；完善 V2X 運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)人、車、服務(wù)實(shí)時(shí)在線，提供主動式、智能化、規(guī)?；木W(wǎng)聯(lián)服務(wù)。
