5G技术背景下汽车智能化的发展趋势

蔡思

(武汉城市职业学院，湖北武汉 430070)

0 引言

任何一项技术的进步都会给人类的生活带来巨大的革新，尤其是科技发达的现代更是如此，5G技术的出现给汽车行业又会带来怎样的变革，将5G技术和汽车相结合，会使汽车与现代通信网络紧密结合，提高智能化汽车信息共享的速度，从而更好地实现人、车以及环境的信息互联，使汽车向更加智能化趋势发展。目前汽车智能化的发展趋势主要有3个发展方向：网联式汽车(Connected Vehicle，CV)、自动驾驶汽车(Autonomous Vehicle，AV)以及智能网联汽车(Intelligent Connected Vehicle，ICV)。

本文作者将介绍5G技术的发展给汽车智能化发展带来的优势，分析5G技术背景下网联式汽车、自动驾驶汽车以及智能网联汽车的发展趋势，从而让读者更好地了解智能化汽车的相关概念和趋势。

1 5G技术概述

5G网络是4G网络的下一代网络，是第五代移动通信技术。5G通信技术主要包括两个方面，分别是网络技术和无线技术。目前5G网络和4G网络相比，5G网络具有网络延时低、容量的扩大以及网速的提升3种优点。目前4G网络在1 Gbps左右的速率，而5G网络的速率可以达到10 Gbps[1]。5G技术较以往的通信技术而言，其优势更加突出，网络的传输速度也发生质的飞跃，实现了更快速、更高效、更安全、更可靠的通信要求，因此可被广泛应用于各个领域智能化发展，尤其汽车智能化网络、智能交通、智能驾驶等等。

2 网联式汽车

2.1 网联式汽车概述

网联式汽车，其设计是基于通信互联的网联式汽车。网联式汽车指汽车上的通信设备通过无线网络，可以在信息网络平台中对所有车辆动态信息进行有效的提取和分析，给正在使用中的车辆提供多种功能的服务[2]。目前，网联式汽车上进行信息通信主要采用的是4G网络，虽然4G网络通信相较于2G、3G网络而言有较大优势，但和5G网络比较起来，存在带宽速率低、延时性高而导致无法较好地满足于网联汽车的技术要求。因此5G网络的出现，将使这一情况得到优化，给汽车互联互通提供了较好的硬件条件。

2.2 基于5G网联式汽车发展优势

车联网其基础就是物联网同互联网的结合，因此网联式汽车又可称之为车联网。车联网主要依赖远距离的移动通信技术和短距离无线通信，前者主要是 GPRS、LTE、4G/5G等移动通信技术，后者主要是 RFID 传感技术及类似WIFI等2.4G通信技术[3]。车联网通过无线通信技术，实现了车辆与人、车辆与周围环境以及车辆与道路的互通互联，而汽车作为这个网络的节点，其车载计算机、手机、车载系统都是车联网的终端。而车联网在实现实时娱乐互动时，每个单用户均需通过集中核心网进行信息转发，在这一情况下核心网会面临很大的集中传输压力，如果采用过去的3G、4G的网络，会产生较大的延时性，但是5G技术拥有更高传输速度、更宽的带宽以及更低的延时性的优点，会给网联式提供更加强大的技术支撑。

3 自动驾驶汽车

3.1 自动驾驶汽车概述

自动驾驶汽车技术则是指依靠的技术是雷达、机器视觉激光和无线电信号等来探测行驶的道路，并且利用车辆的自动化功能完成关键性的安全识别和驾驶任务[4]。2009年谷歌的自动驾驶汽车首度曝光，但由于这辆自动驾驶的汽车缺乏匹配的网络通信环境，导致汽车对驾驶指令的延迟响应，极大影响到自动驾驶汽车的安全性，从而延缓自动驾驶汽车的发展。根据美国汽车工程师学会的分级标准，自动驾驶汽车可以分为6个等级， 0级是由驾驶人全权操作，1级是在特定驾驶情形下完成辅助驾驶任务；到2级则在一定程度上可进行自动驾驶完成驾驶任务；3级是由无人驾驶系统完成驾驶操作，人类提供适当应答；4级和5级分别是高度自动化和完全自动化，二者的区别在于5级不限定道路状况可实现无人驾驶。具体的分级标准见表1。

表1 美国汽车工程师学会(SAE)自动驾驶分级标准

3.2 5G技术下自动驾驶汽车发展趋势

自动驾驶汽车的发展受到了网络通信速度的影响，由于过去的网络通信主要采用的是4G网络，导致车辆在处理图像的速度和算法计算速度的延迟，而使控制汽车决策命令的延时，从而导致了汽车的安全性能下降。5G网络的出现，很好地解决了这一问题，由于5G网络具有延时低、带宽宽和速度高的优点，驾驶中的车辆提升了信息处理的速度，能够帮助汽车加快道路识别、安全标识识别和障碍检测的速度，因此车辆的行驶安全性得到提升，保障了驾驶员和乘客的安全。此外，因为5G网络具有高传输速度的特点, 所以可以将复杂的运算转移到高性能的服务器上,或者是超级计算机上进行计算分析, 这样可以大大地提升其运算的速度[5]。而AI技术引入到自动驾驶的汽车，可以让汽车通过模仿和学习驾驶人的驾驶习惯，让自动驾驶汽车更加拟人化，让驾驶者体会到这辆汽车人性化的驾驶感受。

4 智能网联汽车

4.1 智能网联汽车概述

智能网联汽车(ICV)，是结合了智能汽车和车联网技术的车辆，并且车上搭载了先进的执行器和控制器以及车载传感器等设备，与现在的网络通信技术相融合，实现车辆与人，车辆与车辆以及车辆与周围环境的信息交互，从而使车辆能够更加安全、环保和舒适，保持车辆的高效运行，并发展成为替代人类进行驾驶的全新模式的汽车[6]。2015年，科技部发布了中国制造2025，关于重点技术的研究方向，制定了汽车智能化发展趋势，概括了与智能汽车相关研究方向的关系 (见图1)。

图1 智能汽车、车联网、智能网联汽车的关系

智能网联汽车是由网联式汽车和自动驾驶汽车结合的产物，通过无线通信网络，是汽车与周围的环境和道路实现信息互通，将收集到的信息整理融合后再发送至车辆上执行，从而实现V2V(车与车)、V2R(车与路)、V2I(车与网)的互联互通，自动驾驶则依据自身传感器收集的信息，指导车辆行驶。从以上可以看出智能网联汽车结合了网联式汽车和自动驾驶汽车的优点，从而使汽车向更加智能化的趋势发展。

4.2 基于5G技术智能网联汽车的发展

5G网络在未来如果能够迅速发展并实现商业化的应用，将会给智能网联汽车发展带来新的变革。过去智能网联汽车主要借助传感器设备对周围环境进行感知，很难与周围的人、车和路进行信息的交互。而5G这一通信技术的革新产品，将会让汽车实现车辆与道路、车辆与人和车辆与车辆之间的信息互通，并且有效地提升信息的传递速度，降低了信息传递的延时性，在此基础上实现交通拥堵信息的共享以及行驶道路的共享，从而避免交通事故造成的交通拥堵问题，为人们的出行提供了便利，也可以有效地减少交通事故的发生。

5 结束语

5G的速度和带宽的增加让汽车制造商将更多丰富信息引入车内的仪表系统，其次5G的应用也会提高远程监控和操控的准确性，从而也保证了未来智能汽车的安全性。未来的智能网联汽车将会拥有智能座舱，提供更加舒适和智慧的驾驶舱满足驾驶员和乘客需求。智能网联汽车会演变成一种高安全、高效率和低排放的智慧生态体系，这一创新模式将于智慧生态城市的建设深度融合而充满活力。