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劉經南：車輛將成為移動智能計算終端
劉經南：各位領導，各位專家，各位同行，今天我受邀請參加2014(第五屆)中國物聯網大會，與大家共同交流一下我們最近一直在倡導的汽車物聯網有關的一些進展、趨勢和挑戰(zhàn)。我們汽車物聯網俗稱也叫車聯網，我將從車聯網歷程、目標、關鍵技術、挑戰(zhàn)和相關戰(zhàn)略幾個方面進行介紹。大家知道，中國的現代化必須突破農業(yè)、農村、城市化、交通、能源、環(huán)境及大瓶頸的問題，而交通是解決這幾大瓶頸問題的焦點和抓手。
在交通問題中，汽車公路交通由于具有國省市主干網和縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)網的齊備性又成為關鍵。這是我們國家在2010年時候的一個統(tǒng)計表，這個可以看到，我們國家交通的方式主要還是依靠公路，占了90%多，大家經常用的民用航空、鐵路，甚至包括高鐵，以及水運，都不到10%，在中國的整個交通量里面。但是公路交通的安全有關廣大人民的生命，可以說我們的交通事故雖然在不斷的降低，但是它的傷亡量還是很大的，每年接近100萬的傷亡量，死亡量接近10萬，這是我們國家的統(tǒng)計，按照聯合國衛(wèi)生組織的統(tǒng)計，我們比這個數字還要高的多得多。目前中國的汽車保有量最高將達到4億輛，2013年底已經達到了1.37億輛，美國現在是2.35億輛建設汽車移動物聯網，是貫徹黨中央的一個安全發(fā)展戰(zhàn)略，也是安全中國的重大舉措。建設汽車移動物聯網就有希望實現交通的零傷亡這樣一個愿景，所謂零傷亡就是在目前的基礎上減少90%的交通事故。
大家知道，2010年8月，京西藏公路持續(xù)了20天的大堵車，被世界稱為中國超級世紀大堵車，2010年9月17日，11月17日北京全城大堵車，也令我們當時的總理溫家寶高度的重視，另外，據世界上的統(tǒng)計，中國上班族每天上班路上花費的時間全球第一。我們國家中特大的城市都已經進入大規(guī)模交通擁堵的階段，其余的660個城市2/3以上也都出現了高峰的擁堵現象，并將逐步的進入了全面的擁堵。另外一方面，交通是否暢通是考研政府管理水平的一個很重要的指標。根據全球多國的統(tǒng)計，交通擁堵造成國民經濟損失占GDP的1%，如果到2010年，如果不采取任何措施，這個損失將翻一倍。
所以擁堵增加了能量的損耗和廢氣的排放，擁堵情況下的燃料消耗是自有巡航情況下燃料消耗的2倍，所以另外一個方面，擁堵造成了溫室氣體排放約占與道路運輸相關的溫室氣體排放的17%。所以要控制，也是我們現在中央非常關注的一個方面。我們現在擁堵的治理大部分都是行政治堵的方法，這個不是一個治本的方法，治本應該是政策和科技治堵，才是治本的方法。所以建設汽車移動物聯網可以實現交通的零堵塞，并在不增加新的地面道路的情況先減少90%的交通堵塞。另外一個可以提高道路交通的極限通行能力，實現以科技治堵代替當前的限號等行政治堵的管理策略。汽車移動物聯網能建設暢通中國，有望實現重大交通重大結構性的節(jié)能減排，實現黨中央綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。所以汽車移動物聯網可以顯著的降低交通污染，第一代的網就可以降低原來的1/10到1/42，并對交通污染實現總量控制，控制霧霾的形成，保障人民的健康安全。實際在我們國家可以說90年代就開展了智能交通的研究，有一些節(jié)點實際上是推動汽車移動物聯網發(fā)展的幾個關鍵點，我這里也把我們國家的發(fā)展歷程提一下。
在90年代智能交通發(fā)展的前提下，2003年9月26日，當時的王大成院士帶領了很多專家上書國務院，建議發(fā)展中國汽車的心臟，他說我們中國的汽車由于發(fā)展沒有心，我們要發(fā)展中國汽車的心臟，使每一個汽車的計算機感知車況的這一部分成為我們國家主要的自主知識產權的產業(yè)。我們當時也參加了這樣一個建議，在這個建議下，當時旺達成院士就說了這樣的話，他說我老了，需要靠你們年輕一代專家院士繼續(xù)推動，所以有一些院士在2010年8月，就是世紀大堵車之前，正好也向國務院建議要推動國家移動汽車物聯網的建設和試點工程，甚至涉及重大專項，后來多次不同院士團隊向國家建議，得到了發(fā)改委、工信部、國務院的多次批示，這個工作一直在推動。
下面我介紹一下相關的最近發(fā)展起來的關鍵技術，也是點到為止。
第一，像智能感知，就是傳感器及傳感信息網絡的相關技術，體現是更全面、更實時的車輛狀況信息獲取、車輛控制和智能路況的感知。第二，更豐富、更實時的道路網絡及環(huán)境信息，來推動汽車主動安全的這樣一種理念和技術的發(fā)展。在這個基礎上，多信息的融合技術。所以這個里面所謂的第一個網絡，就是要形成車路，車內部的傳感網，車況的包括發(fā)動機、底盤、轉向、剎車、前后車輛的關系等等這樣一個感知網絡，這是車內的傳感技術。還有道路相應的傳感技術，道路的狀態(tài)，比如說道路的局部氣象，像南方，這面是陽光燦爛，轉一個彎到小山坡里面就是霧氣騰騰，或者再轉一個彎就是小雨。所以為什么有一個歌叫《冬季到臺北來看雨》，就是這種氣象，所以要對道路進行感知。還要對路的標記進行感知，就是視覺感知，通過攝像頭進行感知。另外通過雷達感知，剛才的圖和這個圖都是我們學校在武漢的廣場進行激光雷達掃描來感知，這個綠色是自己的車，周邊是周圍感知小范圍內的汽車的狀態(tài)、車輛的狀態(tài)，這樣可以判斷我本身的安全，實現主動安全的效果。再一個，多種技術傳感器及傳感信息網絡融合的這樣一個感知，視覺識別，地圖傳感器，三維街景地圖的傳感等等，多種信息的融合感知，來實現輔助我們的智能的駕駛。還有車載網絡終端的技術，因為車要跟外部進行信息交換，所以他這個網絡技術是非常重要的，現在有開放的智能移動計算平臺，有win的安卓的，還有其他的系統(tǒng)平臺的發(fā)展，但是要保證安全的，剛才我們鄔院士強調的，汽車物聯網里面安全是第一大重要的，就對移動計算平臺或者車子里面的所謂的計算機中心就提出來非常高的要求，他的硬件、他的操作系統(tǒng)等等。
車上的信息整合及記錄平臺，以后的車載都要要有相關的黑匣子，就像現在的飛機一樣，還有OBD信息整合，慢慢的要從現代的監(jiān)視走向監(jiān)控，就是要對車子能夠根據當時的信息進行實時的控制和調配，與車外環(huán)境的整合，感應道路網絡、車間的傳感信息、記錄車外的環(huán)境信息等等。再就是交互技術，虛擬、語音識別、虛擬識別等等都成為汽車物聯網技術里面的關鍵技術。這就是位置服務，這是關鍵的東西，還有車行都相關的。
另外一個關鍵的技術，就是實現車、人、路、環(huán)境協調的云計算服務，及其相應的整合的技術。特別是云計算，包括路徑規(guī)劃，大量車的路徑規(guī)劃，智能交通的調度、云搜索、遠程分析診斷，還有駕駛者及車輛大數據計算分析等等，這樣提供一個主動安全的城市智能交通系統(tǒng)。當然我們云計算的平臺，這是個大的體系，所以是分級的，總的來說，云計算平臺包括兩個云，一個是我們說車輛移動控制中心的工作云，提供所有車輛的公共的信息，包括位置信息等等，另外，不同的行業(yè)、不同的部門有自己獨立的要求、需求，所以這種公有云提供一部分信息給私有云交通主管部門、位置服務、物流企業(yè)等等，來形成私有云，包括為用戶提供服務。當然作為位置服務，我是搞這個方面的，也要進行集合，使用戶有關的位置服務所要求的智能操作系統(tǒng)等等，我們提供的就是通過數據集合、數據集合、內容集合，為用戶做到所要技術和所需技術。
我們現在已經開發(fā)了相應的可以同時管控百萬級以上的汽車實時管控平臺，正在做實驗，國家的863重點項目正在做這些工作。當然還有一些通信技術，現在遠距離通信技術等等，要實現人車通信、車路通信、車車通信等等。還有交通大數據的分析等等，這是未來實現物聯網的關鍵技術。輔助駕駛與無人駕駛技術，當然無人駕駛技術，我相信在現在雖然有些國家預計，再過20年左右，出租車的服務都要實現無人駕駛，但是我相信在一些人煙稀少的國家可以，但是在中國這么稠密的交通狀況情況下，這種無人駕駛技術只能說推動智能型的輔助駕駛。
這是無人駕駛的場景，車子在急轉彎，可以達到四五十公里、五六十公里，現在可以達到一百公里了，我們有院士已經帶了一個團隊，實現從北京到天津無人駕駛110公里的速度，平均速度110公里。無人駕駛，很多人坐車之后前面沒有人，看了之后有點緊張，但是過程安全，從北京開到天津。主要就是逐步實現不是無人駕駛，是能夠自動駕駛輔助那些在人身體狀況出現問題的時候，或者在這些發(fā)達國家老年人沒有開車的年齡限制，只有身體檢查時間的縮短，像80歲、90歲照樣可以開車，所以就需要智能輔助駕駛的基礎來支持他。為了實現智能輔助駕駛，對我們搞導航和定位的人來說國際上提出了這樣的要求，道路引導的車載導航儀6到10米就夠了，但是交通管控比如說你要行駛在哪個道理上0.5精度，所以這樣才能實現輔助和自主駕駛，這是國際上的一個標準，這就要求實現高精度的亞米級的、分米級、厘米級的導航，這對我們做導航的人是巨大的挑戰(zhàn)，現在正在設計這套系統(tǒng)。這是我們利用北斗衛(wèi)星在2012年4月，那時候北斗衛(wèi)星只有8顆衛(wèi)星，還沒有像現在的14顆衛(wèi)星，這是我們申院士坐在我們車上來檢查是不是真正達到了車道級，沿著邊緣一直在走，轉小彎都能看的清楚，這是利用北斗的數據，現在的數據更高一點，大概精度是0.5到0.9米之間，一般可以達到這樣的水平，就完全實現了車道級的管理。
路過立交橋底下，也只有幾秒鐘就可以恢復，下面的小轉彎大家可以看到，在這個小轉彎里面走到邊上都可以看的很清楚。這就是現在的汽車物聯網技術要實現語音識別、傳感器網絡、承載終端網絡、通信技術、云計算、物聯網等等。