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5G提升安全性助推自动驾驶落地 迎智能网联商机

2020-10-15 09:22 来源:中国安防行业网

近几年来,有关5G网络的技术研究取得了骄人的成果,2018年12月7日,工业和信息化部许可中国电信、中国移动、中国联通自通知日至2020年6月30日在全国开展第五代移动通信系统试验。随着5G技术的推广应用,信息传输速度得到质的飞跃。万物互联的物联网时代即将来临。物联网这一技术在汽车上的实现称之为车联网,而搭载车联网技术的车辆即为智能网联汽车。

一、车联网的基本概念

车联网的内涵主要指:车辆上的车载设备通过无线通信技术,对信息网络平台中的所有车辆动态信息进行有效利用,在车辆运行中提供不同的功能服务。可以发现,车联网表现出以下几点特征:车联网能够为车与车之间的间距提供保障,降低车辆发生碰撞事故的几率;车联网可以帮助车主实时导航,并通过与其它车辆和网络系统的通信,提高交通运行的效率。

车联网的核心技术之一就是无线通信技术,传感网络采集的少量处理需要通信系统传输出云才能得到及时的处理和分析,分析后的数据也要经过通信网络的传输才能到达车辆终端设备。考虑到车辆的移动特性,车联网技术只能采用无线通信技术来进行数据传输,因此无线通信技术是车联网技术的核心组成部分之一。在各种无线传输技术的支持下,数据可以在服务器的控制下进行交换,实现业务数据的实时传输,并通过指令的传输实现对网内车辆的实时监测和控制。

二、5G对于车联网的作用

而5G作为无线通信的最新技术,是指升级、改进及优化处理后的各种无线网络技术,并注重应用纳米技术,具备便利性和灵活性,可确保用户隐私、提高传递速度及减少能耗。为打破传统网络技术的约束,此技术采用新的IP地址作为数据传递基站,实时搜集、汇总大量信息放入移动终端,提高了数据的有效性和安全性。它在经营管理中的能耗较少,信息传递效率较高。因此,当发生信息传递阻碍时,此技术可第一时间察觉并启动保护措施。利用5G技术搭建一个完善的网络平台,可灵活地为人们提供服务。由于此技术的笼罩范畴比其他技术广,因此提高网民上网速度的同时可保障通信质量。

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5G提升安全性助推自动驾驶落地 迎智能网联商机

工业和信息化部苗圩部长提出,加快培育5G融合应用,不断深化基于C-V2X的车联网标准体系、产业协同和示范应用,加快推进工业互联网和5G的融合应用,进一步推动5G与农业、交通、医疗、教育等各领域的协同创新。5G的低延时、高可靠是未来智能网联汽车的关键支撑,5G技术的日趋成熟将会大大地促进车联网的发展。

5G在车联网中,主要起什么作用呢?用通俗的话说,就是车与周围环境及云平台之间更快信息传输的纽带。当然,之前的4G也能做到这点,但5G不同,因为它的时延比较低,据说可低于5ms,是4G的十分之一。这样的低时延有什么好处呢?经过测试,自动驾驶汽车在60公里/小时的速度下行驶,如果延时是60ms,车的整个制动距离大概在一米左右,如果是10ms的延时,车的制动距离就是17厘米,那如果我们能够达到1ms的延时,那么制动距离就只有17毫米。

三、5G车联网助推自动驾驶落地

自动驾驶汽车是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。它依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控设备和全球定位系统协同合作,让电脑可以在没有任何人类主动的操作下,自动安全地操作机动车。

5G对于自动驾驶意味着什么?长远来看,其实更多是起一个推动作用,5G真正提升的是车联网技术,而车联网是自动驾驶的基础,也是其中必不可少的一部分。除此之外,还有高可靠性(大于99.99%)以及更大的带宽(每平方公里可接100万个终端)。5G商用,车联网产业也将迎来爆发风暴。

提到5G与自动驾驶的关系,主要包括自动驾驶的两条技术路线:单车智能和车路协同。

其中单车智能是通过把环境感知、决策和控制执行统统放在车端,使车辆达到甚至超越人类驾驶员的驾驶水平,来实现自动驾驶。

车路协同与单车智能相比,不仅着眼于车的智能,还侧重路的智慧,并通过将他们与云端进行联网,实现路网与车辆之间有效信息的协同感知和协同决策,从而达到自动驾驶的目的。现下越来越多的专家认为,自动驾驶汽车要在全场景、全工况下落地,车路协同是必经之路。

5G没有出来之前,车路协同项目的开展主要是基于4G技术。但由于4G传输速度相对较慢--最高仅为100兆/S,导致网络速率时延高达50毫秒,这对于高速移动的车辆来说,基本实现不了实时控制,因此被认为是制约自动驾驶发展得重要因素。

5G网络由于可以为车辆提供毫秒级超低时延,最高可达10GB/S的传输速率,以及每平方公里高达百万的连接数和超高可靠性,帮助车辆在远程环境感知、信息交互和协同控制等关键技术上取得突破,让车辆在面对复杂路况时响应更快、行驶更安全,可谓实现车联网和自动驾驶的重要基石。

5G本身能护航自动驾驶,因为它低时延1毫秒,基于边缘计算、车-云的交互,应急制动、安全响应,能无缝网络覆盖,具有网络切片的能力,能优先服务QOS,能实时下载高清的地图,能传输高清的视频,还有大连接,实施海量的连接,支持自动驾驶。

在自动驾驶中,5G不仅仅连接了人,还连接了物,由三个典型应用场景组成。

第一个是eMBB,增强移动宽带,用户体验速率在0.1~1gpbs,峰值速率在10gbps,流量密度在10Tbps/km2;

第二个超可靠低时延通信,主要的指标是端到端的时间延迟为ms级别;可靠性接近100%;

第三个是mMTC,海量机器类通信,主要指标是连接数密度,每平方公里连接100万个终端,10^6/km2。

5G超可靠低时延时的特点,可以说正中无人驾驶所需。现有的感知技术,如雷达、摄像头等实际上都只给车提供了一个看的能力,没有办法跟车实现互动,而且这种看的能力会受到雨雾等天气情况的影响,有了5G的交互式的感知,车就可以对外界环境做一个输出,不光能探测到状态,还可以做一些反馈。自动驾驶的协同里面有很多场景,比如自动超车,协作式避碰,车辆编队都对可靠性和延时性提出了要求,都需要5G的保证。

此外,5G的高带宽除了满足对车的需求外,也可以满足车内乘客对AR/VR、游戏、电影、移动办公等车载信息娱乐,以及高精度地图的需求。厘米级别的3D高精度定位地图的下载量在3~4Gb/km,正常限速120km/h下每秒钟地图的数据量为90Mbps~120Mbps,5G除了满足这个数据需求,还可以支持融合车载传感器信息的局部地图实时重构,以及危险态势建模与分析。

从自动驾驶运营角度,5G也提供了一些新的可能,车辆在大多数情况下可以自主完成行驶测试任务;遇到自动驾驶车辆无法自主处理的场景,L3级别以上的自动驾驶系统可做出判断并通知位于控制中心的驾驶员远程介入;远程驾驶员可以操控多辆无人驾驶车辆。由此,5G可以协助对城市固定路线车辆实现部分智能云控制,对园区、港口无人驾驶车辆实现基于云的运营优化以及特定条件下的远程控制。

而将自动驾驶中的协同深入到传感器原始信息级别的融合处理,在云端进行自动驾驶控制或决策,则是5G的大带宽和低延迟对自动驾驶技术发展的远期探索。

四、智能网联汽车与自动驾驶的联系与区别

智能网联汽车,是指车联网与智能车的有机联合,搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,并融合现代通信与网络技术,实现车与人、车、路、云端等智能信息交换和共享,具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能,其中车与云端通过5G网络提供的低时延、高可靠和大带宽通道,一方面实现车辆侧视频、传感器信息实时上传到云端,同时把云端AI对车辆的控制指令回传到车辆,实现"安全、高效、舒适、节能"行驶,并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。

形象来说,智能网联汽车利用移动网络实现人车交互,就像一个装轮子会跑的电脑一样,至于能实现什么功能,还取决于系统里安装的软件,安装浏览器可以上网,安装播放器可以看视频,安装地图可以查导航,同样,安装智能驾驶软件可以实现自动驾驶。

自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人,是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。

并不是所有的智能网联汽车都可以实现自动驾驶,但自动驾驶汽车必须要借助智能网联技术,三者间存在着一种包含关系,相比于智能网联,自动驾驶需要考虑的情景、涉及的领域要多得多,甚至涉及到伦理、法律等跨专业学科。

责任编辑:潘一大