自動駕駛未來汽車的新賽道

戚正剛

蘋果公司抓住了移動互聯(lián)網(wǎng)周期，從2007年推出首款iPhone以來，走出了一個10年10倍的成長空間，并于2017年達到了全球年出貨量的最高點。2020年特斯拉股價一度超越豐田成為全球第一大市值的車企，代表萬物互聯(lián)和智能產(chǎn)業(yè)周期的起點。從產(chǎn)業(yè)周期來看，未來10年將進入物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展時代，泛汽車及大出行領(lǐng)域?qū)⒊蔀槠渲幸粋€核心的賽道。這是因為：

一、5G技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)時代的核心技術(shù)在2021年開始進入大規(guī)模部署和應用的元年;

二、基于中國新基建的車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在2021年也開始逐漸步入應用，而車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)無疑是物聯(lián)網(wǎng)時代的核心代表領(lǐng)域;

三、人工智能技術(shù)也在2021年前后迎來商業(yè)化元年，而具備自動駕駛的智能汽車產(chǎn)品是人工智能技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合應用皇冠上的明珠。

在自動駕駛技術(shù)的研究方面，美國起步較早，早在1939年紐約世界博覽會上，美國通用汽車公司首次展出了無人駕駛概念車Futurama。1958年，美國無線電公司（RCA，Radio Corporation of America）和通用集團聯(lián)合，對外展示了智能駕駛汽車原型。依賴于預埋線圈的道路設(shè)施，車輛可以按電磁信號指示確定其位置與速度，控制轉(zhuǎn)向、加速和制動。20世紀70年代，科技發(fā)達的國家率先開始進行無人駕駛汽車的研究。20世紀80年代，在美國國防部高級研究計劃局（DARPA，Defense Advanced Research Projects Agency）的支持下，掀起了智能車技術(shù)研究熱潮。1984年，DARPA與陸軍合作，發(fā)起自主地面車輛（ALV）計劃，ALV是一輛八輪車，在特定場景中僅完成低速行駛。在2004至2007年間，DARPA共舉辦了3屆無人駕駛挑戰(zhàn)賽。20世紀80年代，美國著名的大學如卡內(nèi)基梅隆大學、斯坦福大學、麻省理工學院等都先后加入無人駕駛汽車的研究工作中。1984年由卡內(nèi)基梅隆大學研發(fā)了全世界第一輛真正意義的智能駕駛車輛NavLab，該車輛利用激光雷達、計算機視覺及自動控制技術(shù)完成對周邊環(huán)境的感知，并據(jù)此做出決策，自動控制車輛。歐洲從20世紀80年代中期開始研發(fā)智能駕駛車輛，其研究不強調(diào)車路協(xié)同，而是將智能駕駛車輛作為獨立個體，并讓車輛混行于正常交通流。日本智能駕駛技術(shù)研發(fā)起步較晚，且更多關(guān)注于采用智能安全降低事故發(fā)生率，以及采用車間通信方式輔助駕駛。日本在智能安全及車聯(lián)網(wǎng)方面的研究走在世界前列，但對完全自主式智能駕駛技術(shù)關(guān)注較少。

從駕駛的自動化等級來分，SAE（國際自動機工程師學會）將自動駕駛等級從L0至L5共分為6個等級。

·L0級，人工駕駛，根據(jù)SAE的定義，L0級別的自動駕駛僅能提供警告和瞬時輔助。值得注意的是，主動剎車、盲點監(jiān)測、車道偏離預警和車身穩(wěn)定系統(tǒng)都屬于L0級別的自動駕駛。

·L1級，輔助駕駛，能夠幫助駕駛員完成某些駕駛?cè)蝿?wù)，且只能幫助完成一項駕駛操作。駕駛員需要監(jiān)控駕駛環(huán)境并準備隨時接管。代表性技術(shù)應用有車道保持系統(tǒng)、定速巡航系統(tǒng)。

·L2級，部分自動化，可以同時自動進行加減速和轉(zhuǎn)向的操作，也意味著自適應巡航功能和車道保持輔助系統(tǒng)可以同時工作。目前市面上大量的車型就配置了這一級別自動駕駛。

·?L3級，條件自動化，車輛在特定環(huán)境中可以實現(xiàn)自動加減速和轉(zhuǎn)向，不需要駕駛者的操作。駕駛員可以不監(jiān)控車身周邊環(huán)境，但要隨時準備接管車輛，以應對自動駕駛處理不了的路況情況。最新的奧迪A8L就搭載了L3級別的自動駕駛技術(shù)，駕駛感受很是優(yōu)異;沃爾沃和特斯拉也已經(jīng)實現(xiàn)了L3級別自動駕駛技術(shù)。

·L4級，高度自動化，可以實現(xiàn)駕駛?cè)滩恍枰{駛員，但是會有限制條件，例如限制車輛車速不能超過一定值，且駕駛區(qū)域相對固定。實現(xiàn)L4級別自動駕駛后已經(jīng)可以不需要安裝剎車和油門踏板了。

·L5級，完全自動化，完全自適應駕駛，適應任何駕駛場景。但是涉及到技術(shù)、法律、倫理等方面限制和突破，目前還沒有產(chǎn)品實現(xiàn)。

在5G技術(shù)落地前，低時延，高容量和高速率特性的通訊無法保證，注定自動駕駛只能考慮單車智能，用車載本身的硬件和軟件去實現(xiàn)環(huán)境感知、行為決策、路徑規(guī)劃和運動控制。這也是目前大部分車企和主流自動駕駛初創(chuàng)公司的主攻方向。環(huán)境感知通過激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、車載攝像頭、GPS、陀螺儀等各類傳感器獲取車輛所處環(huán)境信息和車輛狀態(tài)信息，具體來說包括車道線檢測、紅綠燈識別、交通標識牌識別、行人檢測、車輛檢測、障礙物識別和車輛定位等;行為決策和路徑規(guī)劃根據(jù)所處的環(huán)境和車輛自身狀態(tài)等設(shè)定路線規(guī)劃，規(guī)劃下一步具體行駛?cè)蝿?wù)（車道保持、換道、跟車、超車、避撞等）、行為（加速、減速、轉(zhuǎn)彎、剎車等）和路徑（行駛軌跡）;運動控制則基于車輛動力學系統(tǒng)模型對車輛驅(qū)動、制動、轉(zhuǎn)向等進行控制，使車輛跟隨所制定的行駛軌跡。

環(huán)境感知上存在著兩種技術(shù)路線之爭，用與不用激光雷達。Tesla是前者的代表，用“攝像頭+毫米波雷達+超聲波雷達+FSD芯片”的解決方案，靠攝像頭和深度學習技術(shù)去實現(xiàn)環(huán)境感知，而不依賴激光雷達。馬斯克甚至在發(fā)布自家AutoPilot3.0的時候，拋出“激光雷達太蠢了，誰依靠激光雷達，誰就會完蛋”，炮轟了整個自動駕駛行業(yè)。但現(xiàn)實問題是，在夜晚、大霧、雨雪等弱光條件下，攝像頭的識別效果是大打折扣的;深度學習的“識別”也不盡如人意，在Tesla撞大貨車的事故中，就是因為攝像頭在強反光情況下把白色的大貨車識別為天空。因此幾乎所有的自動駕駛初創(chuàng)公司、傳統(tǒng)車企、人工智能企業(yè)、出行企業(yè)都在采用“激光雷達+攝像頭+毫米波雷達+超聲波雷達+自動駕駛芯片”的解決方案，增加了激光雷達就大幅提高了感知能力，當然也大幅增加了成本。

環(huán)境感知、行為決策、路徑規(guī)劃都依賴于車載計算機的算力，L2需要的計算力10TOPS（Tera Operations Per Second，萬億次操作每秒），L3需要的計算力為30-60TOPS，L4需要的計算力100TOPS，L5需要的計算力為500-1000TOPS。傳統(tǒng)汽車MCU的算力難以滿足自動駕駛汽車的計算要求，因此GPU、FPGA、ASIC等AI芯片進入汽車市場。由于需要滿足-40-155℃的溫度范圍、高濕度、高振動、電磁干擾、大粉塵等苛刻使用條件，達到15年或20萬公里的使用壽命，并且涉及可靠性及安全性，汽車芯片的設(shè)計比消費芯片或一般工業(yè)芯片設(shè)計難度要高，并且是數(shù)量級的差別?！败囈?guī)級”芯片需要經(jīng)過嚴苛的認證流程，包括可靠性標準 AEC-Q100、質(zhì)量管理標準ISO/TS 16949、功能安全標準ISO 26262等。目前國外廠商主要有Nvidia，Intel Mobileye及Tesla等，國內(nèi)廠商主要為華為、地平線、寒武紀等，Nvidia的Drive AGX Pegasus計算平臺可實現(xiàn)320TOPS的算力，華為的MDC600計算平臺實現(xiàn)了352TOPS的算力，但沒有達到L5自動駕駛所需要的算力水平。

因此單車智能技術(shù)存在上限：感知上受傳感器、算法的影響，在惡劣天氣里，攝像頭等傳感器的識別能力大受影響;受地理環(huán)境的影響還無法實現(xiàn)超視距感知，如十字路口左右側(cè)的情況，彎道前方的車輛情況。車載算力也受芯片能力限制，無法滿足L4以上自動駕駛所需要的算力要求。

在萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時代，汽車是物聯(lián)網(wǎng)的一個終端，物聯(lián)網(wǎng)時代不僅僅有連接終端的變化，通信技術(shù)、算法和算力等因素同樣在變化。如果真正做到了車聯(lián)萬物，也就是我們通常所說的V2X（車與車通訊，車與基礎(chǔ)設(shè)施信息互通），就可實現(xiàn)車與人、車、路、云端等智能信息交換、共享，具備復雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能。5G技術(shù)的低時延、高容量和高速率特性，保證了V2X的可落地性，基于5G實現(xiàn)的高精定位技術(shù)，也解決自動駕駛汽車在隧道、地庫和高架橋下方的定位問題。另外借助5G的“高帶寬”、“高速率”特性，使得5G+云計算的低成本自動駕駛方案成為可能。可以將一些算力需求轉(zhuǎn)移到云端，僅在車載終端保留應急處理的算力，從而降低對車載算力的需求，避免了芯片算力約束，也節(jié)省了成本。

廣汽蔚來在研的下一代智能汽車自動駕駛平臺搭載了高算力的計算平臺，支持多傳感器接口，網(wǎng)聯(lián)模塊搭載了5G并支持C-V2X，在車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上融合智駕域和數(shù)字座艙域，結(jié)合了單車智能和云端計算，支持L4自動駕駛應用開發(fā)。廣汽蔚來也深信在自動駕駛這么長的產(chǎn)業(yè)鏈上，需要專業(yè)的人做專業(yè)的事情，因此廣汽蔚來組成了“模因戰(zhàn)隊”，戰(zhàn)隊成員包括廣汽蔚來、北大金秋、地平線、文遠知行、一嗨租車、新鼎資本、福沃德資本，意在共同打造“廣蔚模式”，加速軟硬件一體智能出行生態(tài)落地，打造首個軟硬件一體的智能出行生態(tài)閉環(huán)系統(tǒng)。廣汽蔚來打造合作平臺和實現(xiàn)自動駕駛;北大金秋新技術(shù)公司將為智能出行生態(tài)提供行業(yè)趨勢前瞻研究;地平線車載芯片提供算力支持;文遠知行自動駕駛提供自動駕駛算法;一嗨租車提供場景化落地、數(shù)據(jù)收集和集成;新鼎資本、福沃德資本提供資本及合作資源支持。

自動駕駛讓人們在行駛過程中能夠解放雙腳、解放雙手，以至于解放雙眼和解放大腦，有理由相信未來的機器駕駛比人工駕駛更安全更有效率。自動駕駛不僅僅提高了行駛的安全性，而且還解放了人類的駕駛時間，使得出行服務(wù)成為一個新的商業(yè)模式。出行服務(wù)生態(tài)不僅包含信息娛樂CP/SP， 這是傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)公司的優(yōu)勢，而且還包含駐車、充電、保險、維護、置換等車輛剛需服務(wù)，還應擴展到基于位置的日常生活服務(wù)（LBS），如餐飲、電商、旅行等，未來的智能汽車是除手機之外的重要的互聯(lián)網(wǎng)流量入口。對于有車之后的汽車消費市場，據(jù)統(tǒng)計單車消費每年約8000元，這還不算移動生活消費。新車銷售受到市場飽和、共享汽車、限購的影響，將逐漸趨緩，而服務(wù)的產(chǎn)值雖然小于新車，但利潤遠大于新車銷售，而這一趨勢還在逐年增長。2015年新車銷售毛利2650億元，服務(wù)毛利2230億元，預計2020年，銷售毛利達2480億元，服務(wù)毛利將高達3000億元（數(shù)據(jù)來源卡達克）。這里還沒有考慮生活服務(wù)、多媒體服務(wù)及車輛使用中的充電服務(wù)帶來的收入，這在商業(yè)模式上還有很大的拓展空間。廣汽蔚來將充分做好系統(tǒng)融合、場景設(shè)計及用戶引導，依托合作伙伴提供的定制化開發(fā)、豐富的應用、優(yōu)質(zhì)的內(nèi)容、先進的服務(wù)，打破行業(yè)壁壘，帶動所有的行業(yè)參與者一起加入到生態(tài)圈中來，最終實現(xiàn)用戶購車、用車、聊車、養(yǎng)車、控車的閉環(huán)智慧出行生態(tài)?！胺搽y事必做于易，凡大事必做于細”。未來的構(gòu)建需要無盡的想象力和踏實的執(zhí)行，這兩種力量匯聚在一起就是創(chuàng)新。世界永恒不變的只有變化本身，變化催生創(chuàng)新。在漫漫修遠的求知路上，只有胸懷謙卑之心、誠實之心，慎始敬終，不斷地迎接、擁抱創(chuàng)新，才能形成一種善意的價值創(chuàng)造，讓蛋糕更大，形成開放共贏的局面。

汽車出行只是中點，更重要的是創(chuàng)造生活體驗。不論造車、出行、還是移動生活，這唯有駕駛智能化才能使之可能，也唯有自動駕駛才能在駕駛出行的場景中，增強出行生活數(shù)字體驗，使AI融合化運營服務(wù)落地。也唯有未來的自動駕駛才能使時間變現(xiàn)，在出行生活商業(yè)模式開拓中獲得先機。