智能网联汽车多域电子电气架构技术发展研究

智能网联汽车多域电子电气架构技术发展研究

任亚茹

淄博职业学院   山东淄博  255000

摘要：智能网联汽车是当前我国汽车产业转型升级的重要方向，是未来汽车产业发展的战略制高点，我国加快了智能网联汽车的研发步伐。目前，智能网联汽车朝智慧出行阶段加速推进、渗透率逐年提高，同时使交通效率提高、交通事故降低，大大改变了人们的生活方式。传统电子电气架构已难以满足面向未来的车路云网一体化发展新需求。本文中聚焦面向未来的智能网联汽车多域电子电气架构，对现有技术进行了详细的综述并对我国电子电气架构的发展进行展望。本文可对汽车电子电气架构技术研究提供重要的参考价值。

关键词：网联汽车；电子；电气

引言

近年来，我国汽车产业的发展取得了显著成效，汽车保有量的增加使得人们对汽车的舒适性、安全性以及智能化水平提出了更高的要求。在此背景下，智能网联汽车应运而生，通过将先进的信息通信技术与传统汽车产业相结合，使其可以实现人车交互、自动驾驶等功能。智能网联汽车被称为未来汽车发展的趋势，将会对未来交通出行产生重要影响。

1智能网联汽车技术的概念

智能网联汽车技术涉及环境感知、智能决策、控制执行、系统设计技术，以及以人、环境、车辆作为基础的信息交互共享技术，诸如大数据云控基础平台技术、通信和网络技术、车路协同技术等。同时，为了能够促进智能网联汽车安全性的提高，还融入了高精度定位技术、信息安全技术以及人工智能技术等。出现紧急状况时，车载信息通过高速运转处理后，会自动执行紧急措施。例如，遇到障碍物自动避让、爆胎紧急制动等，以此避免出现司机因为疏忽大意引起的交通安全事故。

2智能网联汽车关键技术

智能网联汽车是在智能交通系统（ITS）基础上发展起来的，是信息技术与汽车产业深度融合的产物。智能网联汽车的核心技术主要包括：5G通信、人工智能、传感器技术、图像处理与识别、大数据分析以及云服务等。5G通信技术可以实现车辆与外界的实时通信，并通过低时延传输实现车辆间的信息共享，进而促进智能网联汽车与外部环境间的信息交互。人工智能技术可以为智能网联汽车提供感知决策和控制执行的能力，提高自动驾驶和网联辅助驾驶系统的智能化水平。传感器技术可以对周围环境进行感知，并对其进行信息处理，进而实现智能网联汽车对外部环境的感知。图像处理与识别技术可以通过分析图像中各物体之间的距离、形状等特征实现智能驾驶和自动驾驶。大数据分析技术可以将道路信息、车辆行驶数据等进行整合，通过数据分析，实现自动驾驶和网联辅助驾驶系统对交通流量和车辆行驶速度的精准预测。云计算技术可以对收集到的数据进行存储和分析，并将其应用于车辆控制系统，从而提高车辆行驶过程中的安全性和舒适性。云服务技术可以提供软件升级服务，并通过云服务平台提供给用户相关功能。5G通信技术、人工智能、传感器技术、大数据分析技术等是智能网联汽车关键技术发展的重要支撑。

3当下智能网联汽车发展面临的问题

3.1智能网联汽车法律法规不完善

智能网联汽车产业政策涉及了基础设施建设、法律法规、研发创新、道路测试等多方面。目前，汽车数据安全和隐私保护、信息侵权责任、安全保障责任主体等方面，依然存在法律条款内容缺失。且国内对于L2及以下级别的自动驾驶有一定的相关法律进行规范化，但是对于L3及以上级别的自动驾驶规范没有做出明确的法律规定，法律法规对于自动驾驶领域的开放力度不大，有待完善。

3.2智能网联汽车主要芯片严重缺乏

汽车电动化、智能化和网联化的快速发展，汽车领域对芯片的需求也进一步增加。目前各行各业的芯片生产主要是由国外供给，芯片短缺给车企带来了实际的苦难，再加上近两年，国外芯片企业存在供给不足的现象，以及中国汽车的快速发展，完全超过了预期目标，且其他领域对于芯片需求量也持续上涨等原因。

3.3智能网联汽车关键功能技术不完善

智能网联汽车的关键功能技术主要包括感知、决策、控制3方面技术。智能网联汽车环境的识别主要有感知来决定，目前感知的难点在于场景不够丰富。在现实的情况中，驾驶过程中的场景千变万化，即便自动驾驶车辆已掌握上万种工况，但仍然不能解决所有的问题，道路工况是没有穷尽的。这就需要拥有足够多的自动驾驶车辆跑足够多的驾驶里程，不断积累工况数据。

4智能网联汽车多域电子电气架构技术发展

4.1加强架构总体设计理论和方法研究

业界现有架构开发仍然存在着大量的依靠工程经验的设计，但是随着功能的复杂化，需求的多元化和迭代的快速化，基于经验的设计很难得到最优的设计效果。因此必须尽快形成完整的设计理论和方法，为架构总体设计提供从总体设计理论到工程实践应用自上而下的指导。后续研究需要从ICV的E/E架构的设计问题的本质出发，研究架构实现安全性、经济性、可扩展性的设计机理。通过理论分析和试验验证，梳理汽车功能需求、安全需求与架构设计实现之间的内在联系，完成需求的规范化建模与功能的准确分割。基于现有主流架构和技术水平，开展架构建模、系统优化和分析的研究，形成架构设计的理论和方法。

4.2构建软件、硬件和通信接口标准体系

架构设计在车内涵盖软件、硬件与通信系统，在车外互通车端、路端和云端，各类接口复杂多样，单一厂商很难完成所有接口的端到端的设计。只有形成软件、硬件和通信接口标准体系，才能让产业链各方各抒己长，整车厂才能根据架构总体设计框架进行集成、灵活配置，从而推动ICV快速落地。在自顶向下的服务设计上，标准化接口应使应用层和通信层开发专注于业务逻辑，不受限于硬件实现；在自底向上的抽象设计上，应该使底层硬件设备能关注到不同车型差异，具备通过对配置的灵活更改以减小代码差异化的能力。

4.3开发E/E架构仿真测试验证体系

E/E架构仿真评估技术是验证设计合理性和实现快速迭代更新的基础，因此需要建立多层级、一体化、虚实结合的E/E架构测试验证体系。开展融合虚拟仿真、封闭场景、开放道路测试的多环境交互技术研究，研发适用于失效分析与风险评估的E/E仿真场景库挖掘与重构技术，开发实时性评估仿真分析平台，实现架构评估与仿真测试的平台化与标准化。面向硬件在环和实车在环测试的物理信号高保真和实时模拟技术，开发网联场景下的通信信号模拟装置，开展E/E架构测试验证体系的多层级建设，形成部件级、系统级、整车级多层次的测试评价方法，实现E/E架构测试验证体系的一体化设计。

4.4加强多维度冗余架构体系设计与信息安全纵深防护技术研究

为应对ICV架构失效的隐蔽性和突发性难题，针对冗余架构体系下的传感器、控制器、执行器层面的故障检测方法及主动重构控制理论进行研究，探索高效精准的故障检测方法，建立完善的主动重构控制机制，保证在一定故障下ICV仍具有正常行驶的能力。为了保证高级别自动驾驶系统的网络安全、数据安全和信息安全，需要从外部网联安全、域间控制安全、车载网络通信安全、控制器本体安全等多个维度出发，构造多层纵深防御体系，构建纵深防护技术理论，在保证系统安全的同时降低冗余度和系统复杂性。

4.5加速ICV核心部件产业链国产化进程

我国在ICV领域已经具备了先发优势，但在高算力芯片、车用操作系统和架构设计工具软件等方面，与欧美等发达国家相比仍存在一定差距。虽然出现了大量国产化方案，但其功能完整度和产业支持配套相对较弱，尚未形成完整的国产化产业链。因此，当前我国需要进一步加快关键技术的国产化研发，将先发优势转化为领跑实力，努力发展出具有独立自主特色的中国汽车产业，提高自主品牌竞争力，推动我国汽车产业向高质量发展迈进。

结束语

综上所述，在今后的发展过程中，我国汽车市场将逐步成为汽车市场的主场，智能网联汽车则是发展的必然趋势。对此本文对多域E/E架构的关键技术及现有方案进行详细的综述，并对未来架构研究进行了展望。

参考文献

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[3]祁晓玲.聚焦新能源汽车市场化发展新阶段的机遇与挑战[N].中国工业报,2022-04-01(3).