智能聯(lián)網(wǎng)汽車(Intelligent Connected Vehicle,簡稱ICV)是當(dāng)前全球汽車產(chǎn)業(yè)與信息通信技術(shù)融合發(fā)展的前沿方向。其中,軟件定義汽車(Software-Defined Vehicle)已成為核心理念之一,而軟件定義車載網(wǎng)絡(luò)(Software-Defined Onboard Network,簡稱SDON)則是支撐這一理念的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。本文將對智能聯(lián)網(wǎng)汽車的相關(guān)技術(shù)研究,特別是SDON的內(nèi)涵、價值與研究現(xiàn)狀進(jìn)行科普性介紹。
一、 智能聯(lián)網(wǎng)汽車:不止是“汽車+互聯(lián)網(wǎng)”
智能聯(lián)網(wǎng)汽車并非簡單地為傳統(tǒng)汽車增加上網(wǎng)功能。它是一個集環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制、信息交互于一體的復(fù)雜系統(tǒng)。其核心技術(shù)通常被概括為“三化”:
- 智能化:依靠車載傳感器(如攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá))、高精度地圖和人工智能算法,實現(xiàn)不同等級的自動駕駛(L0-L5)。
- 網(wǎng)聯(lián)化:通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)(4G/5G/5G-V2X)、專用短程通信(DSRC)等技術(shù),實現(xiàn)車與車(V2V)、車與路(V2I)、車與人(V2P)、車與云(V2C)的全面互聯(lián)。
- 軟件定義:汽車的功能、性能甚至體驗,越來越多地由軟件和算法決定,硬件趨于標(biāo)準(zhǔn)化和通用化,從而實現(xiàn)功能的持續(xù)迭代和升級(OTA)。
二、 SDON:軟件定義車載網(wǎng)絡(luò)——智能汽車的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”
傳統(tǒng)汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(如CAN、LIN、MOST總線)是靜態(tài)、封閉的,各電子控制單元(ECU)之間的通信路徑和帶寬固定。隨著汽車電子電氣架構(gòu)從分布式向域集中式、乃至中央計算式演進(jìn),車內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸量呈指數(shù)級增長(尤其是自動駕駛和智能座艙產(chǎn)生的數(shù)據(jù)),傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已不堪重負(fù)。
SDON應(yīng)運(yùn)而生。 它借鑒了數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)思想,將車載網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面(硬件交換機(jī)、網(wǎng)關(guān))與控制平面(路由決策、策略管理)分離開來。
SDON的核心價值在于:
- 靈活性與可編程性:網(wǎng)絡(luò)管理員(或車載中央計算機(jī))可以通過軟件動態(tài)地配置、管理和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源,為不同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流(如緊急制動指令 vs. 娛樂系統(tǒng)更新)分配不同的帶寬和路徑,確保關(guān)鍵任務(wù)的低延遲和高可靠性。
- 集中控制與全局視圖:中央控制器擁有整個車載網(wǎng)絡(luò)的全局視圖,能夠?qū)崿F(xiàn)更智能的流量調(diào)度、安全策略實施和故障診斷。
- 支撐服務(wù)化架構(gòu):在面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)中,各種功能以服務(wù)的形式提供。SDON可以動態(tài)地為這些服務(wù)間的通信建立最優(yōu)連接,是SOA落地的基礎(chǔ)設(shè)施。
- 增強(qiáng)安全:集中的控制平面可以快速部署統(tǒng)一的安全策略,實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)異常,并隔離受攻擊或故障的網(wǎng)段。
三、 智能聯(lián)網(wǎng)汽車技術(shù)研究的核心領(lǐng)域
圍繞智能聯(lián)網(wǎng)汽車,當(dāng)前的研究熱點(diǎn)與技術(shù)挑戰(zhàn)主要集中在以下幾個方面:
- 電子電氣架構(gòu)革新:從“分布式ECU”到“域控制器”再到“中央計算平臺+區(qū)域網(wǎng)關(guān)”的演進(jìn)路徑。如何設(shè)計高效、可靠、成本可控的新架構(gòu)是研究重點(diǎn)。
- 車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù):包括SDON、時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN,用于保證確定性低延遲)、高速車載以太網(wǎng)等新協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)與應(yīng)用。
- 自動駕駛感知與決策:計算機(jī)視覺、多傳感器融合、高精度定位、預(yù)測與規(guī)劃算法等AI技術(shù)的持續(xù)突破。
- 車路云協(xié)同:研究如何利用邊緣計算、云計算與車端計算協(xié)同,分擔(dān)計算負(fù)載,提升系統(tǒng)整體智能水平和可靠性。
- 信息安全與功能安全:構(gòu)建覆蓋云端、通信管道、車端的多層縱深防御體系,確保系統(tǒng)免受網(wǎng)絡(luò)攻擊,同時保證即便發(fā)生故障也能進(jìn)入安全狀態(tài)。
- 測試驗證與標(biāo)準(zhǔn)法規(guī):如何對復(fù)雜的智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行高效、全面的仿真與實車測試,以及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)的建立。
四、 與展望
SDON作為智能聯(lián)網(wǎng)汽車“神經(jīng)系統(tǒng)”的進(jìn)化方向,是實現(xiàn)汽車從機(jī)械化產(chǎn)品向智能化、可進(jìn)化電子產(chǎn)品的關(guān)鍵使能技術(shù)之一。它與先進(jìn)的電子電氣架構(gòu)、強(qiáng)大的計算芯片、智能的算法共同構(gòu)成了未來智能汽車的基石。
未來的智能聯(lián)網(wǎng)汽車,將不再是一個孤立的交通工具,而是融入智慧城市和智能交通大系統(tǒng)的移動智能節(jié)點(diǎn)。技術(shù)研究的最終目標(biāo),是打造一個更安全、更高效、更節(jié)能、更愉悅的出行生態(tài)系統(tǒng)。從SDON到整個ICV技術(shù)棧,每一項突破都將使我們離這個未來更近一步。
AI賦能,智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)駛?cè)肟燔嚨?/span>