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。
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)，即没有基站覆盖，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)、利用基站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

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。
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：
- 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。
- 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。

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1.1.2 车联网的商业模式及发展

1.2 欧美地区现状、法规介绍

1.2.1 美国

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

1.3.2 智能交通

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