“三位一体”研发十余载 助力智能汽车强国梦

 

　　借助于新一代电子控制及人工智能技术的革命性突破，智能汽车已经成为汽车产业的重大变革方向，将重塑全球道路交通的格局与形态。驾驶辅助系统是汽车智能化的核心组成，是实现汽车无人驾驶的必由之路，也是现阶段智能汽车技术产业化的突破点，已被《中国制造2025》列为优先发展主题。如今，汽车智能化变革趋势日趋明显，正在改写全球汽车产业格局下的创新链和价值链，不仅促进了汽车、电子、通信、互联网等领域的技术创新与产业升级，还通过与智能交通系统的结合，进一步提升道路交通的安全性、经济性和实效性。让我们走进清华大学智能汽车研究团队，通过了解该团队在智能汽车领域的故事，深入探究我国汽车智能化技术的发展之路。

 

　　2000年12月，留学归国的李克强教授回到母校清华大学，组建了清华大学智能汽车研究团队，开始了在该领域技术研究攻坚克难的征程。该团队始终站在汽车智能化技术发展的前沿，尤其是在汽车电动化、智能化、网联化深度融合的契机下，深耕智能网联汽车关键技术与核心难题，历经十余年潜心研究和奋力攻关，逐步建立了智能汽车“理论创新—技术突破—成果转化”三位一体的研究体系，取得了丰硕的研究成果。除这次国家科学技术进步奖外，还曾两次获得国家技术发明奖二等奖。

 

　　理论创新：新一代智能汽车需要系统重构设计

 

　　智能网联汽车作为基于现代信息通信技术（ICT）及人工智能技术的新一代智能汽车，是工业化和信息化融合的产物，需要汽车、信息、通信、交通等多行业协同攻关。如何快速推进和稳步发展？世界上没有成例可循。

 

　　“虽然自动泊车、车道偏离预警、自适应巡航等智能驾驶辅助系统已经开始在汽车上规模化应用，在一定程度上缓解了道路安全问题，使驾驶变得相对轻松。但是距离真正意义上的智能网联汽车，还有很长的道路要走。”李克强教授认为，发展智能网联汽车，由于系统复杂、前沿交叉，当前还有很多认识不明晰和统一，因此进行理论方面的探索和创新是极其重要的。而新一代智能汽车复杂系统的重构设计理论是其技术突破的重要基础，面临三大挑战性任务：（1）以智能汽车为基础的信息物理系统（CPS）的构型，（2）在CPS架构下智能汽车的系统重构方法，（3）智能汽车对该复杂系统的影响分析。

 

　　究竟什么是智能网联汽车（intelligent and connected vehicles ,ICV）？李克强教授给了这样的定义——搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，融合现代通信与网络技术，实现车与X（人、车、路、云等）智能信息交换和共享，使车辆具备复杂环境感知、智能化决策、协同控制功能，可实现安全、节能、环保、舒适行驶，逐步替代人操作的新一代汽车。他认为：“智能网联汽车有很强的区域特征，中国有独特的交通环境，中国产业发展有特点，即工业化和信息化有深度融合发展的趋势。基于此考虑，应该建立符合中国国情的智能网联汽车技术路线和产业发展体系。”

 

　　围绕此目标，清华大学智能汽车研究团队积极探索环境感知、智能决策、协同控制、V2X、信息安全、测试测评等智能网联汽车核心理论方面的创新。经过多年的努力和探索，该团队已发表高水平学术论文400余篇，获得授权国家发明专利120余项，建立了智能网联汽车“三横两纵”技术发展体系架构，还受国家相关部委委托，牵头编写了国家智能网联汽车技术路线图等相关发展规划。同时，团队成员还多次在美国、德国和日本等召开的国际知名学术会议上作大会主题报告，并多次获得国际学术会议最佳论文奖，得到国际学术界的高度认可。

 

　　针对我国智能汽车技术创新和产业发展现状，该团队提出，中国智能网联汽车新技术发展及产业化需要建设智能驾驶计算基础平台、智能车载终端基础平台、智能网联云控基础平台、高精度地图基础平台、信息安全基础平台等五大基础平台。

 

　　李克强教授指出：“上述五大技术基础平台并非某一家公司能独立建设和运营，需要凝聚行业共识，通过产生符合国家认可、行业认同且市场化运行的基础平台公司来支撑。”

 

　　技术突破：攻克智能汽车“卡脖子”难题

 

　　依托理论创新，清华大学智能汽车研究团队发力诸多核心瓶颈技术难题，并取得重大突破。这其中最值得一提的是，刚刚获得国家科学技术进步奖二等奖的“基于共用架构的汽车智能驾驶辅助系统”。

 

　　根据美国机动车工程师学会（Society of Automotive Engineers，SAE）针对汽车智能化分级，智能驾驶辅助系统是从人工驾驶过渡到完全自动驾驶的必由之路。然而，智能驾驶辅助系统长期以来大多由国外供应商垄断，核心技术研发与标准体系的制定完全掌握在欧、美、日等发达国家手中，业已成为我国汽车产业优化升级及由大做强“卡脖子”瓶颈难题。

 

　　如何打破发达国家的技术和行业垄断，形成具有自主知识产权的智能驾驶辅助系统核心技术体系，进一步提升我国在汽车智能化领域创新能力，迫在眉睫！

 

　　“当前，汽车智能驾驶辅助系统一般采用‘模块分离设计、功能叠加产生’的设计思路，即传统驾驶辅助系统均按照功能导向由不同供应商独立研发，整车厂通过各功能系统叠加组合实现多项驾驶辅助功能。”李克强教授介绍说，这一设计思路使驾驶辅助系统各功能模块设计过程割裂、各功能目标之间存在冲突，不仅没有形成有效的互动与互补机制，还导致结构冗余和资源浪费现象日益突出，更导致车辆综合性能难以优化，严重制约其推广应用。

 

　　对此，清华大学智能汽车研究团队迎难而上，突破传统思路的制约，开始探索新型汽车智能化设计架构。在国家863计划等项目支持下，研究团队系统地总结和分析了汽车智能驾驶辅助系统技术发展的经验和教训，建立了汽车智能驾驶辅助系统结构共用设计架构，即通过复用同一软硬件资源实现汽车智能驾驶辅助系统多个功能设计方法，形成了部件共用、信息共享和功能协同的结构共用架构体系，突破了传统功能组合式设计方法导致的零部件冗余过度、资源浪费严重、综合性能匹配困难的关键瓶颈问题。

 

　　依托这种新型共用架构，该团队相继突破了传感器共用的前向预瞄型节能辅助技术和控制器共用的视觉增强型汽车安全辅助技术，在技术突破过程中获得相关发明专利25项，制定企业规范和标准27项，形成系列化核心技术，打破了欧、美、日在该领域的技术垄断，为独立研发具有自主知识产权的新型智能驾驶辅助系统产品，进而规模化推广应用铺平道路。

 

　　成果转化：产学研用开花结硕果

 

　　理论创新，技术研发，最终是为了成果转化，实现产业化应用。

 

　　在清华大学智能汽车研究团队看来，做汽车智能化技术研究，既要埋头攻克高深的理论问题，也要抬头看到国家与社会的需求，把研究成果切切实实用到实际生活中，为解决实际问题有目的地进行研究。必须把每次研究成果积极推广应用，使其落地开花。如今，该团队研发的多项技术已经在国内多家乘用车及商用车企业实现了推广应用，并建立了产业孵化平台，真正推进着我国智能网联汽车产业的发展。

 

　　据了解，该团队开发的“基于共用架构的汽车智能驾驶辅助系统关键技术”产业化成果喜人。相关产品在与国际知名供应商的竞标中胜出，实现了具有完全自主知识产权的智能驾驶辅助系统产品在我国乘用车企业的规模化前装配套。该系统相关产品目前已累计装配广汽、上汽通用五菱、长安、吉利、东风日产、众泰、宇通、厦门金龙等知名乘用车及商用车公司的40余款车型，项目成果获得广泛认可。该产品上市以来，迫使国外同类产品在中国市场持续降价，产生了显著的经济效益，提升了自主品牌智能驾驶辅助系统的市场竞争力。

 

　　与此同时，该团队先后与戴姆勒、丰田、日产、英特尔等国际知名企业建立了联合研究中心，推动人工智能在高级自动驾驶中的发展与应用，形成了一系列创新性研究成果，并和众多国内外知名整车制造企业建立了良好的合作关系，加速团队研究成果技术转化和产业化应用。

 

　　“相比国外车企，中国汽车企业更加容易与ICT企业合作，融合也更容易，因此，真正意义上的智能网联汽车可能在中国率先实现，希望真正的自动驾驶汽车时代能从中国尽早开启。”李克强教授和他的团队，对未来信心满怀，并矢志不渝，攻坚克难，勇攀高峰，全力推动智能汽车强国之梦在中国早日实现。