無人駕駛商業(yè)落地難點在于外部環(huán)境的復(fù)雜性。無人駕駛技術(shù)在運營領(lǐng)域取得突破性進展可能是在2021年5G大規(guī)模應(yīng)用之后,主機廠要想把搭載L4級無人駕駛技術(shù)的車輛賣給消費者,至少應(yīng)該在MEMS激光雷達在前裝車規(guī)模應(yīng)用后(預(yù)計2025年以后)。2018年國外車企無人駕駛水平可以做到L2-L3之間,個別車型達到L3級別;國內(nèi)大多數(shù)車企處在L1-L2的水平,部分車企已經(jīng)具備L2級無人駕駛的能力。2019年國內(nèi)大多數(shù)車企都會落地L2自動駕駛技術(shù)。百度無人駕駛路測牌照質(zhì)量和數(shù)量雖然在國內(nèi)遙遙領(lǐng)先,但在加州其路測數(shù)據(jù)中MPD值落后Waymo兩個量級。
目前互聯(lián)網(wǎng)公司不具備量產(chǎn)汽車的能力,很難解決無人駕駛在執(zhí)行層面遇到的問題,要么直接購買汽車開展運營業(yè)務(wù),要么專注于汽車大腦放棄造車。傳統(tǒng)車企有量產(chǎn)優(yōu)勢,但也受制于安全性、成本壓力,整車廠主導(dǎo)的無人駕駛進度應(yīng)該是逐步推進的。如果只看整車廠和互聯(lián)網(wǎng)公司對無人駕駛的規(guī)劃,很容易認(rèn)為無人駕駛正在迅速到來。然而受傳感器和人工智能技術(shù)進步的制約,無人駕駛的各種商業(yè)模式成熟度不一樣,規(guī)?;瘧?yīng)用的時間節(jié)點也不一致。正如科幻作家威廉?吉布森(William Gibson)所言:“未來已經(jīng)到來—只是分布并不十分均勻。”
一、無人駕駛發(fā)展歷程
1、無人駕駛汽車發(fā)展歷程
Google在2009年建立了由Thrun領(lǐng)導(dǎo)的無人駕駛汽車項目。2012年,自動駕駛原型車開始進入美國公共道路,他們已經(jīng)行駛了數(shù)千萬公里,也變得更加安全可靠。但這項技術(shù)離大規(guī)模部署還有一段距離。
圖1:國外無人駕駛汽車發(fā)展歷程
圖2:我國無人駕駛汽車發(fā)展歷程
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2、難點在于外部環(huán)境的復(fù)雜性
人類駕駛的工具可以分為三類:車,船,飛機。無人機、無人船并沒有引起大公司足夠的興趣,然而無人車從進入大眾目光開始,就挑起了巨頭們的強烈的興趣,原因有二:一,汽車數(shù)量大,市場萬億級,足以挑動巨頭們的神經(jīng);三,汽車屬于高頻使用,無人車應(yīng)該會比無人機、無人船能為人類節(jié)約更多時間,促進生產(chǎn)效率的提升。
在介紹無人駕駛汽車之前,我們先回顧一下無人駕駛飛機的發(fā)展。飛機的無人駕駛早在1910年代就出現(xiàn)了,1930年代成熟,工程師把飛機的升降舵、副翼和方向舵與陀螺儀和高度計相連,飛機可以根據(jù)設(shè)定的方向和高度飛行。20世紀(jì)70年代,電子計算機進入飛機,從而實現(xiàn)了自動化飛行。那么飛機飛行是否就可以不要駕駛員,而完全由計算機控制自動完成飛行任務(wù)了呢?答案是不行。主要原因在于:飛機在起飛和降落這兩個階段中,變化因素太多,計算機只能按預(yù)先編好的程序動作,不具備靈活反應(yīng)的能力;即使飛機在巡航狀態(tài)時,駕駛員可以不做任何動作去控制飛機,但他必須監(jiān)視這個機器“大腦”的工作。萬一這臺“大腦”出現(xiàn)什么故障或反應(yīng)不夠及時,駕駛員要立刻接管駕駛飛機的任務(wù),這樣才能保證飛行安全。
飛機無人駕駛替代的是“飛行員看儀表指針并在指針偏離設(shè)定值時按固定動作修正回來”的操作。之所以飛機能夠用于這個功能,因為天空飛行和海洋航行、太空飛行一樣,在巡航階段的很多情況下并沒有什么“情況”。巡航階段即使發(fā)現(xiàn)情況,也不會立即發(fā)生事故,飛行員有時間接手處理。而汽車面對的交通場景是有車道線的公路,公路比天空和海洋里巡航階段要復(fù)雜太多,一旦發(fā)生偏離,幾乎立刻會發(fā)生事故,這也是汽車無人駕駛發(fā)展緩慢的原因。
無人車需要大量的傳感器,精確識別道路上的物體大小、速度、距離和方向,判斷道路方向、路面狀況,猜測物體下一步可能發(fā)生的運動改變并在緊急情況打破形式限制,將來甚至還需要在發(fā)生事故中知道如何選擇更輕微的事故方式。對于人來說近乎本能的駕駛反應(yīng),對于無人車來說則是大量傳感數(shù)據(jù)、綜合處理和算法積累。筆者認(rèn)為,如果當(dāng)前汽車駕駛面臨的復(fù)雜外部環(huán)境不變,面向私人消費者的乘用車(VaaP)實現(xiàn)完全無人駕駛需要讓汽車大腦具備人腦面對突發(fā)情況時的推理和判斷能力。人類只有進入了一個人工智能高度成熟的時代,這種情況才可能實現(xiàn)。因此面向消費者的乘用車完全無人駕駛離規(guī)模應(yīng)用還十分遙遠。
二、國內(nèi)外無人駕駛水平對比
國際汽車工程師協(xié)會(SAE)制定的汽車智能化分級標(biāo)準(zhǔn),從駕駛操作、環(huán)境監(jiān)控、系統(tǒng)接管、應(yīng)用場景四個方面,SAE把汽車智能化分為L0-L5五個等級,如下圖所示:
圖3:無人駕駛等級劃分
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L4和L3的區(qū)別在于,L3在系統(tǒng)出問題時需要人接管,而L4可以自己處理所有特殊情況。L4和L5的區(qū)別在于,L4只適用于特定場景,L5適用于所有場景。目前市面上在售的所有汽車幾乎都還處于組合功能輔助駕駛的階段。
1、主機廠車型對比
Tesla的Autopilot系統(tǒng)能夠?qū)esla電動車具備的眾多L2功能,如AEB、ACC、LKS等有機結(jié)合起來,實現(xiàn)了高速公路的無人駕駛。2018新款的奧迪A8搭載了名為“Traffic Jam Pilot”的特定條件的L3無人駕駛,解決的是特定場景-交通擁堵情況下的無人駕駛。從量產(chǎn)車的角度來看,全球現(xiàn)在只有一臺L3級別的自動駕駛,奧迪全新A8。具備L2功能的自動駕駛量產(chǎn)車,到目前為止只有凱迪拉克CT6、特斯拉model s、x、3,沃爾沃S90、XC90,XC60、奧迪Q7、奔馳E級、日產(chǎn)第二代聆風(fēng)。國外主機廠無人駕駛水平可以做到L2-L3之間,個別車型達到L3級別。
國內(nèi)大多數(shù)車企目前處在L1-L2的水平,部分車企如小鵬、拜騰、蔚來、威馬等已經(jīng)具備L2級無人駕駛的能力,2019年國內(nèi)大多數(shù)車企都會落地L2自動駕駛技術(shù)。
2、路測數(shù)據(jù)對比
截至目前,已經(jīng)有60家企業(yè)取得了加州自動駕駛路測牌照,其中美國本土企業(yè)數(shù)量32家,中國12家。取得中國自動駕駛路測牌照的主機廠最多,占到了62%,第二名是互聯(lián)網(wǎng)公司,占據(jù)17%,自動駕駛算法公司也占到了13%的份額。獲得美國加州自動駕駛路測牌照的企業(yè)中,自動駕駛算法企業(yè)占39%,主機廠占據(jù)了25%的份額,互聯(lián)網(wǎng)公司占據(jù)13%,還有一些Tier1供應(yīng)商和芯片廠商也在美國獲得了自動駕駛路測牌照。
國內(nèi)申請牌照前,測試車輛和安全員分別要進行5000公里以上的封閉測試場日常訓(xùn)練、至少50小時的培訓(xùn)訓(xùn)練。加州自動駕駛路測牌照的獲取方式更為簡單,只要繳納500萬美元的保證金,按照加州車管局(DMV)的要求向其提交測試數(shù)據(jù),并滿足DMV對技術(shù)、公司資質(zhì)等方面的審核標(biāo)準(zhǔn),就可以拿到一張自動駕駛路測牌照。以下為獲得中美兩國自動駕駛牌照的企業(yè)以及相關(guān)情況。
圖5:獲得美國自動駕駛牌照的企業(yè)
圖6:獲得中國自動駕駛牌照的企業(yè)
圖7:獲得自動駕駛路測牌照的企業(yè)最新進展
來源:億歐
北京自動駕駛測試試驗用臨時號牌共分為T1至T5五個級別,T3代表著較高的技術(shù)級別,也是現(xiàn)階段業(yè)內(nèi)所能考到的最高級別,百度、小馬智行、智行者取得了T3牌照,其他企業(yè)均為T1。數(shù)量方面百度憑借29張自動駕駛路測牌照遙遙領(lǐng)先。從DMV發(fā)布的2017自動駕駛脫離報告來看,Waymo和通用的MPD值達到了同一個量級,百度和Waymo相差兩個量級。根據(jù)麥肯錫的研究報告顯示,中國本土自動技術(shù)在算法、訓(xùn)練數(shù)據(jù)上還需要2~3年的追趕時間。
圖8:DMV發(fā)布的2018自動駕駛脫離報告情況(部分):
三、無人駕駛主流商業(yè)模式
無人駕駛主流商業(yè)模式有兩種,第一種是企業(yè)作為價值鏈的一部分,把車作為最后的產(chǎn)品,賣給私人消費者(VaaP)。另一個商業(yè)模式,把無人駕駛技術(shù)應(yīng)用在服務(wù)的場景中,收取服務(wù)費用,比如替代出租車司機的人力成本后,把每一次取得的項目費用作為無人駕駛營收(TaaS)??紤]到Waymo在2018年底在美國運營無人駕駛出租車業(yè)務(wù)時還配備安全員,無人駕駛技術(shù)在運營領(lǐng)域取得突破性進展可能是在2021年5G大規(guī)模應(yīng)用之后,典型特征是Waymo完成一億公里路測,一個安全員可以在后臺遠程監(jiān)控甚至操作上千臺無人駕駛出租車。主機廠要想把搭載L4級無人駕駛技術(shù)的車輛賣給消費者,至少應(yīng)該在MEMS激光雷達前裝規(guī)模應(yīng)用(預(yù)計2025年)以后,而且涉及到事故安全責(zé)任的問題,極有可能只面向少數(shù)人群。
圖9:各家公司對L4的商業(yè)化計劃
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1、TaaS模式:Waymo無人出租車業(yè)務(wù)缺乏安全考量
以Google、Uber等為代表的互聯(lián)網(wǎng)公司,通過安裝價格高昂的傳感器(激光雷達為主),獲得高質(zhì)量傳感器數(shù)據(jù),再通過大規(guī)模的路測,積累海量數(shù)據(jù),鍛煉算法,讓汽車大腦更加聰明,從而“一步到位”地實現(xiàn)完全無人駕駛,從而顛覆整個出行行業(yè)甚至汽車產(chǎn)業(yè)。目前L4載貨業(yè)務(wù)已經(jīng)可以落地,載人業(yè)務(wù)在封閉區(qū)域低速行駛情況下(短距離接駁車)也已經(jīng)可以落地。但是在開放路況中,在人與車共享路權(quán)的情況下,要想實現(xiàn)出租車隊實現(xiàn)無人駕駛安全性,還需要足夠的路測和模擬仿真駕駛里程。
L4級別的業(yè)務(wù)競爭壁壘在于數(shù)據(jù)積累和算法。目前的算法,除了將基本的交通規(guī)則寫入算法外,在遇到各種交通規(guī)則不能覆蓋的路況時,需要將路況信息記錄下來,告訴汽車大腦,下次再遇到這種情況如何處理,本質(zhì)上類似于人類的經(jīng)驗學(xué)習(xí)。這就給路測數(shù)據(jù)和仿真模擬數(shù)據(jù)有效性帶來了疑問,雖然路測數(shù)據(jù)積累越來越快,但如果汽車面對的外界環(huán)境沒發(fā)生本質(zhì)改變,比如Waymo是在限定的 25 個城市展開道路測試,汽車大腦學(xué)到的經(jīng)驗有可能是重復(fù)的,并沒有變聰明。
有資料顯示,人類駕駛員平均每駕駛9656萬公里會發(fā)生一起致命車禍。因此無人駕駛路測應(yīng)該不少于一億公里,此外還需要在計算機虛擬環(huán)境測試9億公里。谷歌是較早投入到無人駕駛技術(shù)研究的企業(yè),目前已經(jīng)在進行無人出租車商業(yè)運營,其Waymo產(chǎn)品的路測數(shù)據(jù)為1600萬公里。按照Waymo的路測進度, 2025年前路測數(shù)據(jù)能突破1億公里。Waymo 跑完第 1 個 100 萬英里耗時整整 6 年,第 5 個 100 萬英里只用了 4 個月;同時虛擬里程也從去年 17年10 月的 10 億英里迅速攀升至 18年2月的50 億英里。
圖10:Waymo數(shù)據(jù)積累曲線
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美國的人類駕駛員每 165000 英里才出一起普通事故;每 90000000 英里才出現(xiàn)一起致死事故。從平均每次干預(yù)行駛的里程(MPD值)角度,Waymo經(jīng)歷從每 5000 英里( 2016 年)到 5596 英里( 2017 年)再到11153英里(2018年)干預(yù)一次的轉(zhuǎn)變,我們可以看出從2016年到2017年MPD提升的幅度很小,2017到2018年提升幅度卻很大。按照2018年的提升幅度有理由相信Waymo的MPD值在不久的將來能夠達到人類水平,只是數(shù)據(jù)大幅提升的原因究竟是人工智能技術(shù)有升級還是汽車大腦已經(jīng)熟悉了路況尚不清楚,如果Waymo的汽車大腦已經(jīng)熟悉了平時訓(xùn)練的道路,在2018年MPD突然大幅提升也不是不可能。
圖11:MPD值對比
打造無人駕駛出租車隊,有降低人力成本的好處,將來在廣告、贊助、車內(nèi)服務(wù)等新的商業(yè)模式上也可以進行創(chuàng)新。但是中國無人駕駛環(huán)境復(fù)雜,人口稠密、混合交通、野蠻駕駛,人力成本相對低,如何能推行適合“本土化”的L4、L5無人駕駛技術(shù)是運營商需要考慮的重點。
預(yù)計未來無人駕駛出租車在城市運營有三種可實現(xiàn)路徑:1、為出租車建立專用“管道”,從而讓無人駕駛出租車面對的環(huán)境更加簡單,這種管道可以是虛擬的高精度地圖加高精度定位,也可以是實際道路(各地正在興起的無人駕駛小鎮(zhèn)有可能會興建無人駕駛專用道路);2、借助后臺人員遠程監(jiān)控操作無人駕駛車輛,當(dāng)無人駕駛車遇到不能決斷的情況時,把控制權(quán)交給后臺人員(并不是嚴(yán)格意義上的L4);3、等待人工智能推理判斷能力的成熟,無人駕駛車輛能夠在和人共享路權(quán)的情況下,準(zhǔn)確判斷周圍人的運動意圖(根據(jù)以上討論這種路徑在2025年前不太可能實現(xiàn))。
除了無人出租車隊,我們現(xiàn)在也已經(jīng)能看到在特定場景的無人駕駛,包括港口、園區(qū)、安防、礦區(qū)、景區(qū)、機場、環(huán)衛(wèi)等。因為是在特定場景,環(huán)境相對簡單可控,在具備高精度地圖的情況下,對于感知和決策的算法要求就沒那么高,人工智能不需要面對多變的情況,現(xiàn)階段的人工智能已經(jīng)足以應(yīng)付這些場景,雖然這條技術(shù)路線的技術(shù)門檻并不高,但卻存在很多經(jīng)驗性的技能,積累足夠的數(shù)據(jù)之后,就可以把產(chǎn)品服務(wù)性價比做到最好,從而形成競爭優(yōu)勢。現(xiàn)階段就能落地的項目可以給企業(yè)帶來持續(xù)的現(xiàn)金流,不必為了做無人駕駛出租車隊去等待法律法規(guī)的開放或者爭取有限的測試牌照進行漫長的路測。
圖12:國內(nèi)部分無人駕駛企業(yè)應(yīng)用場景
2、VaaP模式,主機廠采取逐步豐富有條件L3、L4的策略
將車輛賣給私人消費者(VaaP)的主機廠,出于安全和成本考慮,會走循序漸進的技術(shù)路線。奧迪、福特、通用、寶馬、豐田這樣的企業(yè)內(nèi)部都具備強大的技術(shù)積累,他們從幾十年前就開始努力發(fā)展安全輔助駕駛。此外汽車一級供應(yīng)商(Tier1),大陸、博世、德爾福等也掌握了很多的技術(shù)。2017年8月29日,德國科隆經(jīng)濟研究所(Cologne Institutefor Economic Research)檢索并分析了2010年至2017年7月期間的5839項自動駕駛相關(guān)專利,以確定該領(lǐng)域的活躍公司。第一名既非汽車制造商,也非美國高科技公司,而是德國汽車部件供應(yīng)商博世。日本權(quán)威媒體與專利分析公司Patent Result合作,18年出了一份自動駕駛專利競爭力排名,排在第一的是谷歌Waymo、第二是豐田,前十名主要被美國和日本車企所占據(jù)。
圖13:無人駕駛專利數(shù)量對比
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未來全功能的L3還需要實現(xiàn)更多場景下的無人駕駛,比如高速公路上的自動跟車、高速公路全速120公里自動行駛、全自動泊車(代客泊車),通過高頻使用場景的逐步無人化,最終實現(xiàn)Tier1主導(dǎo)的全功能的L3、 L4?,F(xiàn)在的算法已經(jīng)足夠解決部分L3的問題了,全功能的L3關(guān)鍵是傳感器性能還達不到場景需求,無法量產(chǎn)。
國內(nèi)各傳統(tǒng)整車廠對于無人駕駛技術(shù)的規(guī)劃較為激進,相對而言北汽的規(guī)劃更加實事求是。造車新勢力要比傳統(tǒng)車企更為激進。比如,蔚來、拜騰都表示將于2020年實現(xiàn)L4級無人駕駛,車和家更是希望2019年就能出L4級樣車了。車企制定較為激進的規(guī)劃是為了吸引消費者注意,跟風(fēng)放“衛(wèi)星”。
表1:國內(nèi)主機廠無人駕駛規(guī)劃
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面向消費者的L4級別的乘用車勢必要用到中遠程激光雷達,目前MEMS激光雷達還沒有量產(chǎn),距離車規(guī)級應(yīng)用還需要一段時間,此外激光雷達成本過高也會延緩量產(chǎn)進度。如果車企選擇不用MEMS激光雷達,以Mobileye視覺技術(shù)為核心與GPS、IMU、超聲波、毫米波雷達等傳感器做深度融合,打造一款可在受限場景下穩(wěn)定運行的無人車也是是可行的。但是這種技術(shù)路線由于沒有使用MEMS激光雷達,數(shù)據(jù)精度和安全性都會下降。到時車企雖然號稱配備了L4級的無人駕駛,但因為不好用不會被私人消費者接受,只能配在少數(shù)車型上。
四、競爭分析
1、玩家背景分析:主機廠VS互聯(lián)網(wǎng)公司
玩家背景可以分為兩大類,一類是硬件為主的主機廠,另一類是軟件為主的互聯(lián)網(wǎng)公司。主機廠又可以分為傳統(tǒng)背景和新能源背景,傳統(tǒng)背景主要指燃油車時代形成的國際國內(nèi)主機廠,新能源背景主要指傳統(tǒng)汽車從業(yè)者或者創(chuàng)新型企業(yè)家在新能源變革的趨勢下,抓住機會,將汽車新能源趨勢和智能化趨勢結(jié)合起來另立門戶,代表企業(yè)有Tesla,蔚來汽車、小鵬汽車,他們創(chuàng)業(yè)骨干來自國際國內(nèi)各大主機廠。以Tesla等為代表的新興公司,在傳感器上力求降低成本,在無人駕駛推進上相當(dāng)激進。
互聯(lián)網(wǎng)公司出身的創(chuàng)業(yè)團隊,國內(nèi)主要是指百度以及從百度出來的創(chuàng)業(yè)團隊,國外主要是指來自Google、Apple、Tesla、Uber的無人駕駛團隊。按照學(xué)術(shù)背景創(chuàng)業(yè)團隊又可以分為兩類,一類是斯坦福、卡耐基梅隆、清華大學(xué)、中科院等計算機名?;蛘哐芯克膶<医淌谧プ?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/3744/" target="_blank">計算機視覺技術(shù)成熟的趨勢,對汽車進行智能化改造。通過攝像頭,Mobileye的單目能夠提供L1的前車碰撞預(yù)警,肖建雄的AutoX,能實現(xiàn)L4級別的載貨應(yīng)用。另一類是機器人背景的創(chuàng)業(yè)團隊,借助人工智能技術(shù)的進步,對傳統(tǒng)工廠中的自動導(dǎo)引車(AGV)進行改造升級。COWAROBOT與環(huán)衛(wèi)龍頭“中聯(lián)環(huán)境”聯(lián)合開發(fā)了無人駕駛掃地車,未來有望開發(fā)出在更加動態(tài)、開放環(huán)境中的快遞機器人、送餐機器人、跟隨載物機器人以及無人駕駛汽車。
圖14:國內(nèi)無人駕駛企業(yè)背景
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2、競爭策略:聯(lián)盟、投資并購、垂直整合
傳統(tǒng)車企有量產(chǎn)優(yōu)勢,但也受制于安全性限制、成本壓力,導(dǎo)致無人駕駛進度是逐步推進?;ヂ?lián)網(wǎng)公司不具備量產(chǎn)汽車的能力,很難解決無人駕駛在執(zhí)行層面遇到的問題,要么直接購買汽車開展運營業(yè)務(wù),要么專注于汽車大腦放棄造車。
無人駕駛技術(shù)涉及到的汽車本身、計算平臺(芯片)、雷達、攝像頭、高精地圖、通訊技術(shù)等眾多領(lǐng)域,這些技術(shù)不是哪一家企業(yè)單憑一己之力可以完全做到的。對此企業(yè)有三種應(yīng)對策略。
一是聯(lián)盟:在無人駕駛技術(shù)研發(fā)進程中,技術(shù)生態(tài)圈的構(gòu)建會成為一大趨勢。當(dāng)前,市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一些技術(shù)聯(lián)盟,如寶馬-英特爾-Mobileye、Uber-沃爾沃-戴姆勒、Lyft-通用-捷豹路虎、谷歌OAA聯(lián)盟,以及百度阿波羅平臺等。寶馬-英特爾-大陸-德爾福-Mobileye聯(lián)盟,寶馬負(fù)責(zé)駕駛控制、動力學(xué)、整體功能性評估、原型車生產(chǎn)。英特爾負(fù)責(zé)解決從汽車到數(shù)據(jù)中心的計算能力,包括傳感器聚合、駕駛策略、環(huán)境建模、路徑規(guī)劃以及處理器、固態(tài)硬盤和人工智能平臺等訓(xùn)練和模擬基礎(chǔ)設(shè)施。Mobileye則擅長計算機視覺處理,同時結(jié)合英特爾CPU和FPGA技術(shù)構(gòu)成的中央計算平臺,集成到每一輛無人駕駛汽車中。而作為Tier1,德爾福與大陸的加入更多地扮演技術(shù)集成的角色,它們更擅長將一堆部件結(jié)合成一套“總成”。
博世-百度-高德-四維圖新聯(lián)盟,相比上述陣容少了一個汽車制造商的角色。聯(lián)盟的牽頭者百度也并未想過自己造車,而是選擇在其它主機廠現(xiàn)成的車輛上搭載一套無人駕駛系統(tǒng)。未來百度通過售賣無人駕駛系統(tǒng)或提供系統(tǒng)租賃和運維服務(wù)。這種模式在傳統(tǒng)行業(yè)中已有案例。GE通過租賃航空公司發(fā)動機實現(xiàn)商業(yè)運營,發(fā)動機實時和衛(wèi)星連接,將數(shù)據(jù)傳回至GE,后者對發(fā)動機狀態(tài)及是否需要維護的情況一清二楚。在此合作中,百度主要提供高精地圖、自定位、增強現(xiàn)實、人機交互界面等核心技術(shù)。博世提供無人駕駛測試車的雷達和傳感器。
二是投資和并購:國外車企和其他巨頭與無人駕駛公司合作非常密切,甚至像通用(收購Cruise),福特(收購Argo),Uber(收購otto),德爾福(收購Ottomatika)等紛紛收購了至少一家無人駕駛公司。而國內(nèi)的車企為什么沒有收購初創(chuàng)公司的動作?這是汽車產(chǎn)業(yè)成熟度的差異造成的。汽車制造作為百年工業(yè),發(fā)達國家的企業(yè)都經(jīng)歷了漫長的技術(shù)積累周期,為了保持產(chǎn)品的優(yōu)勢,很多新技術(shù)本身就是由他們提出的,已經(jīng)形成非常成熟的研發(fā)體系。現(xiàn)在世界上最頂級的一級供應(yīng)商里,德爾福曾是通用的零件子公司,電裝(denso)原是豐田的電氣安裝部門,以此足見國外車企的技術(shù)強大。而國內(nèi)汽車市場興起時,汽車的供應(yīng)鏈體系已經(jīng)很成熟,國內(nèi)市場爆發(fā)又快,車企把全部精力都放在占領(lǐng)市場上,技術(shù)都是直接拿來使用,幾乎沒有研發(fā)?,F(xiàn)在雖然很多企業(yè)開始重視研發(fā),但差距巨大短時間根本無法趕上。因此,國內(nèi)車企更像一個組裝廠,就算他們收購或者找無人駕駛公司合作,自身也沒有足夠的技術(shù)能力支撐無人駕駛的技術(shù)需求。所以,在國內(nèi)與車企合作,更多需要提供一套完整的無人駕駛解決方案,這個挑戰(zhàn)比國外公司只用做好優(yōu)勢環(huán)節(jié)來說,要大太多。
三是垂直整合:少數(shù)公司也希望完全自主開發(fā)電動無人駕駛出租車解決方案。特斯拉就希望在該公司的高端電動車上配備無人駕駛軟件,并組建“特斯拉網(wǎng)絡(luò)”專車服務(wù)。神秘汽車科技獨角獸Zoox也在開發(fā)具備無人駕駛功能的電動汽車。Alphabet旗下的Waze同樣在加州推出了拼車服務(wù),雖然與專車服務(wù)有所不同,但外界仍然懷疑該技術(shù)未來可能與Waymo的無人駕駛汽車整合。
圖15:目前在無人駕駛領(lǐng)域占得一席之地的車企、互聯(lián)網(wǎng)公司和各種解決方案供應(yīng)商
來源:Vision Systems Intelligence
五、無人駕駛面臨的技術(shù)困境:
感知和預(yù)測是較困難的部分
關(guān)于汽車電動化智能化的思考:汽車發(fā)展的趨勢是什么?ACES(無人駕駛、聯(lián)網(wǎng)、電動、共享汽車)。為什么不能在燃油車上做無人駕駛?無人駕駛也是汽車電子產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級,未來隨著智能化程度的提升,整個無人駕駛系統(tǒng)所消耗的電量巨大,混動和純電動在這方面具有明顯優(yōu)勢。另一方面是燃油車發(fā)電機的底層控制算法相比于電機復(fù)雜太多,與其花大量時間在標(biāo)定和調(diào)試底層上,不如直接選用電動車研究更高層的算法。為什么國內(nèi)外無人車出租車運營商目前采用的都是混動車?當(dāng)前的無人駕駛出租車存在續(xù)航里程焦慮和智能化消耗電量大的特點,純電動無法滿足,等到將來鋰離子電池能量密度提高到新的檔次,純電動車?yán)m(xù)航里程大幅提高,未來的無人駕駛新車型必然也是純電動車。
我們可以把無人駕駛看做人工智能對汽車產(chǎn)業(yè)的升級改造,人工智能的發(fā)展依賴于四個基本要素:計算力、海量數(shù)據(jù)、算法與決策、以及傳感器的數(shù)據(jù)采集,而對于實現(xiàn)完全的無人駕駛同樣高度依賴于這四個基本要素,并且缺一不可。真正的完全無人駕駛汽車必須解決三個獨立的任務(wù):感知(了解周圍世界發(fā)生了什么)、預(yù)測(確定下一步會發(fā)生什么)和駕駛策略(采取適當(dāng)?shù)男袆樱?。谷歌無人車之父Thrun說,最后一個任務(wù)是最簡單的,自動駕駛中只有10%的問題與之有關(guān),而感知和預(yù)測則是較困難的部分。
無人駕駛汽車通過攝像頭、毫米波雷達和激光雷達等傳感器來感知世界。傳感器的感知范圍雖然達到,甚至超過了人類開車時的感知范圍,但是性能遠沒有達到人類的判斷能力。人眼能夠輕松地識別200米外的車輛,在時速超過200kph的時候也不例外,但這對目前的攝像頭技術(shù)而言簡直是不可完成的任務(wù)——200米外的車輛可能只是幾個像素點。同理,在中國目前不少車載攝像頭都無法準(zhǔn)確分辨限速標(biāo)志和限重標(biāo)志——那個t字實在太小了。雷達無法準(zhǔn)確判斷前方車輛的橫向位置,甚至無法分辨前方是一輛車還是兩輛車并排行駛。
激光雷達還面臨著高成本的問題,目前機械式激光雷達的高成本主要源于生產(chǎn)中精密光學(xué)器件的校準(zhǔn)等繁瑣環(huán)節(jié),如果用固態(tài)器件替代,就能減少標(biāo)定過程的人工介入,降低人工和器件成本,LiDAR價格有望從上千乃至上萬美元降低到數(shù)百美元。激光雷達的四條路線中MEMS和OPA的技術(shù)路線現(xiàn)在都還沒量產(chǎn)應(yīng)用,機械式和flashTOF方案已經(jīng)有量產(chǎn)使用,flashTOF方案主要在AGV小車、物流送貨小車和ADAS量產(chǎn)車型,測量距離30米以內(nèi),屬于近程激光雷達。MEMS和OPA方案可以用在中遠程(150-200m),機械式最遠可以探測到250m以上。OPA方案十年后有可能是最好的方案,但是現(xiàn)在硅光子技術(shù)比MEMS還不成熟,OPA方案難點主要在相控陣芯片的研發(fā)上。傳統(tǒng)的機械式旋轉(zhuǎn)LIDAR在地圖領(lǐng)域的使用較為成熟,從發(fā)明出來到現(xiàn)在持續(xù)了10年左右的時間。而自動駕駛領(lǐng)域的LIDAR應(yīng)用,是從2015年4月才開始,大家普遍的觀點的是,LIDAR在車的大規(guī)模應(yīng)用方面,會在2025年。當(dāng)然,這也要看現(xiàn)在的這種LIDAR成本是否能夠降下來。
結(jié)合來自傳感器的數(shù)據(jù)后,汽車需要識別周圍的物體,機器必須通過大量仔細(xì)標(biāo)記的樣本訓(xùn)練過后才有這樣的能力。一輛車識別出周圍的一切之后,它就需要立刻預(yù)測未來幾秒會發(fā)生什么并決定如何應(yīng)對。無人駕駛車輛在應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境方面還離人類駕駛員還是有差距的,人類駕駛員擅于處理一些意外情況,例如道路施工、拋錨的車輛、運輸卡車,緊急車輛、倒下的樹木或惡劣的天氣等。由于行人的前進方向和速度都可以快速變化,再考慮其他車輛或基礎(chǔ)設(shè)施的遮擋問題,面向行人的自動緊急制動或者轉(zhuǎn)向都是非常困難的事,所以奧迪A8的L3自動駕駛系統(tǒng),依然把使用場景限制在僅有車輛通行的封閉道路上。
現(xiàn)在被廣泛部署無人駕駛,仍然偶爾需要人的幫助。無人駕駛接駁車制造商Navya的CEO Christophe Sapet舉了個例子:在一個兩車道的路上,無人駕駛汽車由于不敢越過道路中的實線而追尾了一輛拋錨的卡車。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因,是自動駕駛汽車被編程、被設(shè)定必須遵守交通規(guī)則(而不會隨機應(yīng)變)。但如果是人類,只要對面沒車,就會壓過實線繞開這輛卡車。Navya的無人駕駛車輛則會向遠程監(jiān)督中心求助,人類操作員可以看到車輛攝像頭拍攝的實時信號。遇到剛剛所說的情況時,操作人員在保證安全的情況下允許該車壓過實線行駛。Thrun預(yù)測,這些操作員在未來可能會一次監(jiān)控數(shù)千輛自動駕駛車。
在無人駕駛時代,車輛與車輛、車輛與基站、車輛與行人等之間的交互能力也至關(guān)重要。這對車聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)、IOT的普及和5G無線網(wǎng)絡(luò)等提出了極高要求。V2I(車對基礎(chǔ)設(shè)備)技術(shù),政策,法規(guī)的落地都超出了汽車行業(yè)本身的范疇,這是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。比如要實現(xiàn)全自動泊車,就必然要求對停車場的通信設(shè)施進行重建,這也是無人駕駛落地的一個障礙。
六、商業(yè)模式成熟時間表:
載貨先于載人,簡單環(huán)境先于復(fù)雜環(huán)境
Mobileye實現(xiàn)了攝像頭的智能化,但是中遠程車規(guī)級激光雷達還沒有在前裝乘用車上規(guī)模應(yīng)用,因此VaaP模式當(dāng)前還處在傳感器智能化的階段,隨后才是細(xì)分場景算法的依次成熟,最后是汽車軟件的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。TaaS各類商業(yè)模式正在積累數(shù)據(jù),根據(jù)載貨的商業(yè)模式先于載人的商業(yè)模式成熟,外界環(huán)境簡單的商業(yè)模式先于外界環(huán)境復(fù)雜的商業(yè)模式成熟,可以判斷低速封閉場景的無人駕駛工程車、開放場景無人駕駛工程車、無人駕駛物流車、L4級無人駕駛出租車將先后實現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用。L5級無人駕駛私人乘用車要實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用至少應(yīng)該在20年后。
簡單粗暴地使用高精度地圖+高精度定位,現(xiàn)在就可以實現(xiàn)某些特定場景下的L4無人駕駛。這里的高精度地圖可以理解為一個“管道”,無人車只要保證自己在“管道”內(nèi)行駛即可(參考waymo的綠色“管道”)。使用高精度定位,告訴車在管道的哪個地方,就可以自動駕駛。馭勢科技和白云機場合作開發(fā)的無人駕駛車在機場這種特定場景完全就可以使用這種方法。而且通過圖片可以看出這車裝了差分GPS,如果再加上RTK設(shè)備,就是可以達到戶外厘米級的定位。在一些礦區(qū),也有機器人在代替人類去控制高大的礦車,這些demo進入特定場景后如果能夠快速的積累數(shù)據(jù)完成產(chǎn)品的迭代更新,他們很快就會為這些場景帶來巨大的變化。在特定場景中的無人駕駛實現(xiàn)難度沒有那么大,在這個賽道上的創(chuàng)業(yè)公司會借助資本的力量跑馬圈地。
奧迪A8搭配的是有限條件下的的L3,未來國外的Tier1和主機廠巨頭,會逐步豐富有限制L3的場景,從而實現(xiàn)接近無限制的L3、L4應(yīng)用??紤]到2018、2019年乘用車市場的低迷,Tier1和主機廠巨頭在研發(fā)這些場景下對應(yīng)得功能時更多的會考慮到成本問題,再加上新式傳感器的車規(guī)級應(yīng)用需要較長的研發(fā)時間,由主機廠主導(dǎo)的賣給私人消費者的無人駕駛乘用車(VaaP)會逐漸豐富功能穩(wěn)步推進。
圖16:無人駕駛商業(yè)模式先后成熟
七、投資機會關(guān)注
傳感器智能化公司:無論是從汽車安全或駕乘體驗提升的角度講,感知環(huán)節(jié)都是產(chǎn)業(yè)升級中的最先受益者,傳感器決定著數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量,傳感器智能化汽車智能化的基礎(chǔ)。
限定場景下的自動駕駛技術(shù)公司:可能的限定場景如:封閉/半封閉區(qū)域、低速/高速狀態(tài)、有軌交通、特種車輛等。
國中創(chuàng)投已經(jīng)在無人駕駛產(chǎn)業(yè)投資了多家優(yōu)質(zhì)企業(yè),包括融合決策、視覺傳感器、毫米波雷達、高精度GPS、車載語音識別、車載HUD等領(lǐng)域,未來還會在該領(lǐng)域進行更加精細(xì)化的布局。
八、風(fēng)險提示
技術(shù)的不確定性:光學(xué)相共振激光雷達(OPA)技術(shù)、人工智能推理能力、人機交互技術(shù)、低功耗人工智能芯片、云平臺、5G通信與NB-IoT移動物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品落地都會影響無人駕駛各種商業(yè)模式規(guī)模應(yīng)用的時間,無人駕駛產(chǎn)業(yè)進度可能不及預(yù)期。
來自Waymo的競爭壓力:美國當(dāng)?shù)貢r間2019年1月22日,全球自動駕駛領(lǐng)頭羊Waymo官方正式宣布,在美國汽車工業(yè)重鎮(zhèn)密歇根州,建立世界上第一家100%致力于L4自動駕駛汽車大規(guī)模生產(chǎn)的工廠。這家工廠是一家改裝廠,而不是真正意義的汽車生產(chǎn)工廠。Waymo自行開發(fā)自動駕駛所需要的硬件和軟件需要部署到Waymo所購買的車輛上。工廠的建立,是為了解決這個關(guān)鍵問題。領(lǐng)頭羊與跟隨者的距離正在拉大。美國的自動駕駛公司,以及中國的自動駕駛公司都會面臨這樣一個問題,一旦Waymo開放技術(shù),是否還需要、還值得、還應(yīng)該在這個領(lǐng)域深耕。
估值泡沫破裂:此前,摩根士丹利將通用Cruise的估值,從最近的本田投后145億美元,下調(diào)到90億美元,因為Cruise的發(fā)展不及預(yù)期。主要是對其2019年是否能夠商業(yè)化的擔(dān)憂,畢竟Waymo的商業(yè)化也遇到了問題。實際上,自動駕駛初創(chuàng)公司的估值下滑,尤其是中國的自動駕駛初創(chuàng)公司的估值下滑,在2018年底就已經(jīng)開始了。中國的自動駕駛初創(chuàng)公司,在2019年會面臨著洗牌的局面,技術(shù)能力不行的團隊、資金鏈斷了的團隊率先出局。投資人也面臨著選擇,是選擇繼續(xù)高估值押注,還是選擇泡沫過去再進場。
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原文標(biāo)題:無人駕駛汽車:未來已來,只是分布并不均勻
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