第⼀章车联⽹技术的背景、发展和各国地区的现状
第⼀章车联⽹技术的背景、发展和各国/地区的现状
1.1 车联⽹技术的背景和发展
1.1.1 车联⽹技术的背景
从20世纪90年代开始，汽车和通信⾛到了⼀起，汽车⾥陆续装备了基于2G、3G和4G的移动通信设备。有了这些设备，我们逐渐实现了基于通信能⼒的导航和信息预告等业务。
在具备了2G蜂窝通信能⼒之后，智能交通在解决交通安全⽅⾯做了⼀个很有意思的事情，就是“紧急呼叫”(eCall，也常常叫做“紧急救援”)。
eCall使⽤移动电话和卫星定位功能，在发⽣交通事故后，与最近的救援中⼼的统⼀号码建⽴电话链接，除语⾳连接之外，车载eCall系统还上报传输有关事故地点、事故类型和车辆的信息。
汽车正在不断向智能驾驶的⽅向发展，当前正处在过渡过程中的⽹联阶段，这个阶段核⼼的特征出现了基于通信的V2V(Vehicle to Vehicle，车到车)和V2I(Vehicle to Infrastructure，车到基础设置)、V2P(Vehicle to Pedestrian，车到⼈)通信技术，将车和车之间、车和周围的万物之间连接起来。汽车获得了互相连接的能⼒，也就具备了智能特性，并通过智能衍⽣出⼀些服务。
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5G将为V2X(Vehicle to X，车到其他)提供更⾼的通信能⼒和安全性，推动汽车技术进⼀步发展，并让汽车具有⾮常⾼的智能，甚⾄实现⾃动驾驶。
未来⼀个时期，汽车和通信的结合会将经历从信息化到⽹联化，再到智能化、云端化的三个阶段，汽车将会变得更加智能化和云端化。
关于⽹联汽车，从名称来说就有多种，除“⽹联汽车”这个名称外，有⼈说应叫作“智能⽹联汽车”，有⼈说应叫作“车联⽹”，还有⼈说更⼤的范畴应称为“智能交通系统”。
对于交通⾏业的⼈，他们看问题的时候是整个交通系统，包括路和路边的基础设施，以及车和车、路的有机协同，这个系统⽤来完成运输服务，因此，应叫作“智能交通系统”。
对于通信⾏业的⼈，他们从⽹络的⾓度出发，⽤⽹络把⼤家连接起来，于是就有了“车联⽹”的概念。车联⽹的概念⾥⾯主要体现的是连接性，不仅包括车与车之间的直接连接，还包括通过运营商⽹络连接。通信⾏业在谈车联⽹的时候，可能过多地强调了⽹络，却忽略了对应⽤的定义。
智能交通系统和车联⽹这两者之间的交集是智能⽹联汽车，车联⽹是车和车之间的互联，以及车和具有通信能⼒的个⼈之间的互联，⽽在智能交通系统中，智能⽹联汽车是⼀个很重要的组成部分，是⼀个承载⽅。智能⽹联汽车这个概念更多的是从制造的⾓度出发的，⽐如汽车⾏业的主机⼚商、部件⼚商⼤多是从这个⾓度来看的。
五级⾃动驾驶概念：
零级属于⽆⾃动驾驶，也就是没有任何⾃动辅助驾驶技术的汽车，⼀百多年前的汽车就是这样。
⼀级⾃动驾驶属于驾驶辅助系统，能持续提供转向或加速和制动控制，但只在限制条件和特定情况下提供，现在的汽车⼤部分都能达到⼀级⾃动驾驶⽔平。
⼆级⾃动驾驶属于半⾃动驾驶，也是辅助驾驶系统，但既能提供转向，也能提供加速和制动控制，同样是在限制条件下提供。
三级⾃动驾驶属于有条件的⾃动驾驶，⽐如现在的新款特斯拉汽车等，有很多智能特性，⼈不参与的时候也可以⾏驶，但是三级⾃动驾驶的⼀个很重要的特点是：责任⽅始终是⼈，⼈必须始终出现在现场，并时刻准备接管，即⼀旦有事情发⽣⽽汽车处理不了时就需要⼈⽴即接管。
四级⾃动驾驶属于⾼度⾃动驾驶，汽车基本上在做所有的事情，除了某些特殊情况，⼀般⽆须⼈类⼲预，但是必须要有驾驶⼈员在场。
五级⾃动驾驶可以说属于完全⾃动驾驶，完全不需要驾驶⼈员了。
智能化包括⼏个重要环节：感知、决策和执⾏，各个环节之间必须彼此贯通。
为了给汽车提供通信能⼒，美国在1999年已经分配了汽车通信的专⽤频谱，并基于IEEE 802.11 协议增加了低时延等特性，完成专⽤短距离通信(Dedicated Short Range Communication，DSRC)标准。该产业⽬前已经可以提供成熟的产品给汽车⽣产、设计企业使⽤。
DSRC是⼗⼏年前的技术，今天看起来已经优点落后，它能做⼀些事情，但是有些限制，特别对有些应⽤场景处理起来就⽐较困难。在这种情况下，3GPP就基于今天的4G技术设计出⼀个新的车联⽹技术，我们把它叫做基于蜂窝的车联⽹技术
(Cellular V2X，C-V2X)。
今天标准化的情况分两⽅⾯，解决两件事情：⼀⽅⾯要解决车和车互相能沟通；另⼀⽅⾯要解决车和车之间互相沟通的时候传播距离受限的问题，即怎么样才能传得更远。具体⽅案可以经过⽹络转发把事故相关的信息或者其他诸如修路信息传得更远。车与车直接通信和⽹络转发两种模式同时存在。
车和车直接通信从技术的⾓度分成两种模式：①第⼀种模式是⽹络覆盖外(Out-of-Coverage)，即没有覆盖，车和车⾃⼰要组成⽹络相互沟通，这也是DSRC技术⼀开始就具有的能⼒，这种通信⽅式是基本能⼒；②第⼆种是⽹络覆盖内(In-Coverage)、利⽤的辅助提供更好的通信能⼒。基于蜂窝的车联⽹技术这两种⽅式都会采⽤。
1.1.2 车联⽹的商业模式及发展
C-V2X除车和车之外还希望把车和云连接起来，使得运营商介⼊到这⾥⾯，提供⼀些增值性的服务，把这个市场做⼤。
未来这个市场的商业模式分三个⽅向：
第⼀种是运营商模式，通过增值服务⽅式把LTE和5G通信模块装进去，有了这个能⼒之后再增加V2V，运营商从通信⾓度带动V2V的发展。
第⼆种模式，在美国，政府通过⽴法强制安装，⽬的是把交通事故降下来，解决伤亡率的问题。欧洲也是类似思路，正在考虑强制安装。
第三种模式，在中国也极有可能发⽣，就是以路基模式I2V和V2I推动，运营商部署V2N、V2I，通过政府或运营商在各个城市建⽴智能交通系统，⽐如电⼦路牌、电⼦信号灯，⽤户次采⽤ETC的升级的⽅式安装C-V2X设备，并且基于这个能⼒带动车和车之间沟通的能⼒。(I->Infrastructure，N->Network，V->Vehicle)
⽬前的LTE V2X在通信能⼒上还有⼀些改进的空间，5G增加这⽅⾯能⼒之后使汽车将来能够做⼀些更智能的事情。
在全球范围内达成的共识就是⽤5.9GHz附近的频段⽀持智能交通系统。⽬前，我国已经正式发布车联
⽹的使⽤频谱规定，同时还在研究5G V2X需要的频谱。
1.2 欧美地区现状、法规介绍
1.2.1 美国骑自行车速度
1.2.2 欧洲
1.3 车联⽹、智能交通与智能⽹联汽车
1.3.1 智能⽹联汽车
智能⽹联汽车的定义：“智能⽹联汽车是指搭载吸纳进的车载传感器、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X（⼈、车、路、云等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现‘安全、节能、⾼效、舒
适’⾏驶，并最终可实现替代⼈来操作的新⼀代汽车。”
智能⽹联汽车主要包括环境感知、智能决策和协同控制三⼤系统，⽽⽀撑环境感知的装置和技术主要包括车载单车传感器（包括各种雷达、摄像头、加速度传感器等）、通过现代通信以及⽹络技术（包
括蜂窝移动通信、V2X通信以及精确定位等技术）获得更远距离的感知范围的“传感器”以及融合多种感知信息的多传感器融合技术等。
智能化与⽹联化的具体分级：
下图给出了“智能化”和“⽹联化”分级的具体关系（其中，纵轴为⽹联分级，横轴为智能分级），从中可以看出，作为智能⽹联汽车的两⼤组成部分，“智能”和“⽹联”是不可分割、互为补充和相互促进的。
1.3.2 智能交通
⼴义上的智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）是⼀个⽐较⼴泛的概念。
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迈巴赫 62交通发展的趋势为两个“I”，即智能交通系统(ITS)与⼀体化交通信息系统(Integrated Transport Information System,ITIS)。
欧盟将ITS定义为将现代信息和通信技术⽤于公路运输领域，包括基础设施、车辆和⽤户、交通管理和出⾏管理以及与其他运输⽅式的接⼝。ITS可以有效改善运输效率的各个⽅⾯，如道路运输、交通管理、出⾏管理等。
智能交通中的主要技术：
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⽆线通信技术：智能交通系统提出了各种形式的⽆线通信技术，或者说各种⽆线通信技术在智能交通系统均有⼴泛应⽤，包括蜂窝移动通信系统（2G/3G/4G以及5G等）、短距离通信技术（如DSRC）、Wi-Fi技术和C-V2X技术等。
计算与微处理技术：随着汽车电⼦技术的进步与发展，汽车的车载计算机处理器能⼒越来越强。许多车辆⽇前已经具备了强⼤的线下计算能⼒以处理包括车辆控制、感知计算等各类业务。特斯拉汽车
感知技术：对于车辆⽽⾔，类似于智能⽹联汽车中的各种感知技术，⽬前已⼴泛应⽤到智能交通系统中。其应⽤的范围不仅仅局限于车辆，也包括各种路边设施、控制中⼼、服务平台等各个环节。
图像识别及处理技术：其应⽤包括车牌识别、测速摄像头、交通监控等各个⽅⾯。