汽車百年的發(fā)展史，為人類帶來出行便利巨大福祉的同時，也帶來了一系列的問題，主要包括三個方面：

　　(1)汽車安全。世界衛(wèi)生組織公布的資料顯示，世界每年有120萬人死于交通事故。英國衛(wèi)報報導(dǎo)，世界平均每半分鐘就發(fā)生一起交通事故，事故的死亡人數(shù)主要發(fā)生在發(fā)展中國家，估計中國和印度每年各自都至少有10萬人在道路交通事故中死亡。即使在美國等西方發(fā)達國家，交通事故也是頭號殺手，據(jù)美國高速公路管理局統(tǒng)計，2012年，全美共發(fā)生交通事故5300000起，共發(fā)生32367起高速公路死亡案例。汽車的安全問題是汽車技術(shù)從業(yè)者關(guān)注的頭號問題。

　　(2)機動性效率。汽車雖然極大地便利了個性化出行，但在大城市，交通擁堵不僅沒帶來出行便利，反而使交通陷入了遲滯的泥潭，耗費了大量時間成本。

　　(3)環(huán)境與能源問題。傳統(tǒng)汽車“吃”的是石油，巨量的石油消費正觸發(fā)能源危機，帶來一系列經(jīng)濟與社會問題，“排”的是CO₂和其他有毒氣體，導(dǎo)致了嚴重的環(huán)境問題，特別是在中國，汽車尾氣排放與嚴重的大氣污染直接相關(guān)。

　　為應(yīng)對這些問題，現(xiàn)代汽車技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)了三個趨勢：電動化，無人化，互聯(lián)化，分別以特斯拉公司的電動汽車技術(shù)，谷歌公司的無人駕駛汽車技術(shù)，以及密歇根大學(xué)的互聯(lián)汽車技術(shù)為代表。汽車的互聯(lián)化處于三個趨勢的核心地位。

　　照作者看來，汽車的電動化重新定義了汽車的動力與傳動系統(tǒng)，根本解決了能量來源與環(huán)境污染問題;無人汽車將人從枯燥的駕駛操作解放出來的同時，避免了人的失誤造成的交通事故，部分解決了汽車安全問題;而互聯(lián)汽車技術(shù)將車與車，車與交通設(shè)施聯(lián)通起來，解決了交通擁堵問題，也提供了根本解決汽車安全問題的可行途徑。

　　在汽車帶來的安全、機動效率、環(huán)境與能源問題這三者之中，無疑，汽車安全問題是最為重大，最為迫切，直接關(guān)系大眾切身生命安全。幾十年來，汽車科技人員孜孜以求尋找解決汽車安全問題的途徑，從提高汽車碰撞被動安全性能，到發(fā)展汽車主動安全電子系統(tǒng)，各個汽車廠商各顯神通，推動著汽車安全技術(shù)的不斷發(fā)展。互聯(lián)汽車技術(shù)的出現(xiàn)，為根本解決汽車安全問題提供了可行的路徑。

　　互聯(lián)汽車的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

　　(1)互聯(lián)汽車解決汽車安全問題的途徑。傳統(tǒng)汽車在公路上行駛，所有汽車駕駛員面向和遵循著統(tǒng)一的交通規(guī)則，不同汽車之間的交流通過駕駛員識別汽車制動信號燈、轉(zhuǎn)向信號燈、雙閃信號燈、甚至駕駛員手勢等信號完成，而汽車在交通系統(tǒng)的行為則受到交通路牌，紅綠燈信號的規(guī)范，安全駕駛依賴于駕駛員能夠準(zhǔn)確，快速，無誤地識別各類交通信號。人總是會有范錯誤或失誤的時候，于是，汽車安全事故隨之發(fā)生。汽車互聯(lián)技術(shù)通過汽車與汽車之間的互聯(lián)(V2V,Vehicle to Vehicle),汽車與交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的互聯(lián)(V2I，Vehicle to Infrastructure),精確交流汽車的位置、速度、加速度、車輛操作等信息，將車輛的控制交于高性能計算機，避免人員誤操作，最大程度避免車輛碰撞潛在風(fēng)險，最優(yōu)化車輛行駛軌跡，從而在保障車輛安全的前提下，提高交通運行效率。

　　如果我們來仔細梳理一下汽車碰撞安全事故，大致可分為兩個類別：高速公路上的汽車追尾事故、交通路口的汽車碰撞事故。互聯(lián)汽車技術(shù)正是瞄準(zhǔn)了這兩個危險工況，開展隊列技術(shù)與路口管理技術(shù)相關(guān)研究。

　　(2)隊列技術(shù)。高級汽車上多裝配了ACC自動巡航系統(tǒng)，在這種模式下汽車可以以恒定車速在高速公路上自動行駛，如果ACC自動巡航系統(tǒng)與DSRC汽車通信系統(tǒng)相結(jié)合，高速公路上的多輛汽車可以組成一個隊列(Platoon)，保持相互之間的距離不變，以一個相互協(xié)作的隊列成組前行。隊列技術(shù)不僅大大降低了高速公路上汽車追尾的可能性，同時提升了高速公路汽車通行容量，也提升了燃油經(jīng)濟性。

　　隊列技術(shù)的研究已經(jīng)有了10多年的歷史，關(guān)鍵點在于隊列形成算法，隊列內(nèi)汽車單元相互協(xié)作加速與制動策略，隊列長度確定，汽車進入隊列的時機，汽車退出隊列的方式等。

　　(3)路口管理技術(shù)。傳統(tǒng)上，紅綠燈信號在路口車輛與行人通行中發(fā)揮著核心作用，但是存在兩方面的問題：一方面紅綠燈控制路口各個方向車輛與行人通信需要個體嚴格按照信號指示行動，但只要個體存在失誤或犯錯，極易造成車輛碰撞事故和車輛對行人的傷害;另一方面紅綠燈控制車輛路口通行，只允許一個或幾個方向通行，其他方向車輛需要完全停止下來，造成城市工況路口車輛的頻繁制動加速操作，不僅降低了通行效率，也降低了汽車的燃油經(jīng)濟性。

　　借助互聯(lián)汽車V2V和V2I技術(shù)，汽車之間，汽車與交通設(shè)施之間，汽車與行人之間可以共享車輛行駛信息，精確預(yù)測每輛車的行駛軌跡與車速等信息，從而可以在路口設(shè)置高性能計算機進行運算控制，取代紅綠燈的簡單通行控制邏輯，最大限度上避免車輛碰撞事故發(fā)生，最優(yōu)化車輛通行效率。

　　目前，國際上對交通路口管理技術(shù)的研究集中在多車道路口控制策略的探討上，科研人員將基于規(guī)則的控制，模型預(yù)測控制，最優(yōu)化控制等控制理論應(yīng)用在了自動路口控制。其中，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校(UT-Austin)的研究團隊提出了自動路口管理系統(tǒng)(AIM-Autonomous Intersection Managment)，汽車在快要到達路口前向路口控制計算機單元(Agent)發(fā)出通行指令，控制單元將路口區(qū)域進行網(wǎng)格化劃分，根據(jù)各個方向車輛的位置與行駛速度，按照先到先行的原則統(tǒng)籌考慮，分配通行指令，從而最大化通行效率、保障通行安全。

　　麻省理工學(xué)院的 Carlo Ratti 教授也提出了一個基于軌跡的路口管理策略。隨著自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，V2V、V2X 技術(shù)逐漸普及，車與車之間也可以互相溝通位置信息。這種路口控制策略更加強調(diào)每輛車的位置，而不是車流的通行狀況。研究團隊同時比較了傳統(tǒng)紅綠燈路口通行方式與自動路口管理方式的通行效率，驗證了互聯(lián)汽車技術(shù)的可行性。

       (4)車輪上的網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)V2V，V2I技術(shù)的關(guān)鍵是構(gòu)建汽車通信網(wǎng)絡(luò)，汽車通信網(wǎng)絡(luò)需具備短距離，高速實時通信，承載大寬帶車載應(yīng)用信息的特點。專用短程通信(Dedicated ShortRange Communication,簡稱DSRC) 是基于長距離RFID射頻識別的微波無線傳輸技術(shù)，它可以實現(xiàn)小范圍內(nèi)圖像、語音和數(shù)據(jù)的實時，準(zhǔn)確和可靠的雙向傳輸，將車輛和道路有機連接。

　　DSRC迄今為止還沒有形成統(tǒng)一的國際標(biāo)堆，國際上DSRC標(biāo)準(zhǔn)主要有歐、美、 日三大陣營：歐洲的ENV系列，美國的900MHz和日本的ARIBSTD-T75標(biāo)準(zhǔn)。鑒于DSRC的國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢和應(yīng)用，我國交通部智能交通系統(tǒng)中心向交通部無線電管理委員會提出將5.8GHz頻段(5.795～5.815GHz：下行鏈路500Kbps,上行鏈路250Kbps)分配給DSRC技術(shù)領(lǐng)域。

　　為驗證互聯(lián)汽車技術(shù)的可行性，2012年，密歇根大學(xué)安娜堡分校在美國交通部的資助了于安娜堡市區(qū)開展了互聯(lián)汽車技術(shù)試驗項目，安娜堡市區(qū)的居民根據(jù)自愿原則可以選擇安裝車載汽車通信裝置，參與互聯(lián)汽車駕駛試驗，截止2014年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，安娜堡市區(qū)已經(jīng)有3000輛私家車參與了互聯(lián)汽車駕駛試驗，積累了大量互聯(lián)汽車駕駛工況試驗數(shù)據(jù)。

　　國內(nèi)一汽、長安的互聯(lián)汽車樣車也參與了安娜堡互聯(lián)汽車試驗項目。

　　同時，密歇根大學(xué)安娜堡分校還修建了無人駕駛互聯(lián)汽車試驗場，進行各種路面，各種工況下的無人駕駛、互聯(lián)汽車駕駛試驗，豐田等國際汽車廠商的無人駕駛互聯(lián)汽車也在該試驗場內(nèi)進行了試驗。

　　我國發(fā)展互聯(lián)汽車技術(shù)的幾點探討

　　汽車的互聯(lián)化、無人化、電動化是汽車技術(shù)的必然發(fā)展趨勢，而這三者又是密不可分、相互融合的。國際上，無人駕駛互聯(lián)汽車統(tǒng)稱為Autonomous Connected vehicle，而在國內(nèi)，據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的定義，無人駕駛互聯(lián)汽車稱為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(ICV-Intelligent Connected Vehicle)，并對智能網(wǎng)聯(lián)汽車進行了分級。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的規(guī)劃，至2030年，3級以上智能互聯(lián)汽車占新車比例30%以上，道路交通事故減少80%。

　　自動化等級等級名稱智能網(wǎng)聯(lián)等級定義適用工況

　表1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車的分級

　　我國發(fā)展互聯(lián)汽車需要重點關(guān)注的幾個問題：

　　(1)汽車互聯(lián)是個逐步實現(xiàn)的過程，裝有車載通信設(shè)備的汽車會長期與傳統(tǒng)汽車、卡車等共享道路，這就加大了汽車互聯(lián)的控制實現(xiàn)難度;

　　(2)汽車的互聯(lián)化對交通系統(tǒng)會產(chǎn)生革命性影響，其實質(zhì)是交通系統(tǒng)的數(shù)字化變革，只有在交通基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)范，有序，合理的基礎(chǔ)上，互聯(lián)汽車技術(shù)才能獲得實質(zhì)進展;

　　(3)需要加強汽車通信技術(shù)的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，目前，華為、中國移動等電信運營商已經(jīng)與一汽、東風(fēng)等汽車制造商合作開展汽車網(wǎng)聯(lián)通信技術(shù)的開發(fā);

　　(4)需要建立智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)示范運營試驗場，建立智能網(wǎng)聯(lián)汽車運行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享平臺，探索適合中國國情的智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定。

　　我們可以盡情期待互聯(lián)汽車技術(shù)完全實現(xiàn)的那一刻，希望那就是不久的將來。