無(wú)人駕駛逐漸成熟的時(shí)間點(diǎn)

“汽車(chē)技術(shù)發(fā)展到如今，幾乎沒(méi)有人質(zhì)疑無(wú)人駕駛會(huì)成為汽車(chē)行業(yè)變革的巨大浪潮，然而對(duì)于各項(xiàng)技術(shù)落地的時(shí)間點(diǎn)，各大車(chē)企、互聯(lián)網(wǎng)公司、研究機(jī)構(gòu)、通訊公司、科技巨頭等眾說(shuō)紛紜，本文援引莫尼塔財(cái)新智庫(kù)的一篇研究，系統(tǒng)梳理了無(wú)人駕駛各關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)以及其成熟時(shí)間?！?/p>

1）汽車(chē)電子沿著兩橫三縱的技術(shù)架構(gòu)，逐步實(shí)現(xiàn)成熟的智能化和網(wǎng)聯(lián)化：2016年-2018年主要是三大傳感器的融合使用；2017年-2019年主要是高精度地圖的成熟；2019年-2022年是車(chē)載通訊模塊、互聯(lián)網(wǎng)終端、通信服務(wù)的成熟；2022年-2025年主要是決策芯片和算法的成熟。

2）2016-2018—三大傳感器融合：國(guó)內(nèi)毫米波雷達(dá)今年開(kāi)始出貨；車(chē)載視覺(jué)系統(tǒng)硬件已經(jīng)達(dá)到消費(fèi)級(jí)水平，進(jìn)入軟件成熟期；激光雷達(dá)成本不斷下降，加速ADAS和無(wú)人駕駛的普及進(jìn)程。

3）2017-2020—高精度地圖的成熟：傳統(tǒng)地圖無(wú)法滿足自動(dòng)駕駛的要求，高精度地圖是L3、L4級(jí)別最為關(guān)鍵的技術(shù)；當(dāng)前精度地圖參與者主要有圖商、自動(dòng)智能駕駛科技公司、ADAS方案提供商、傳統(tǒng)車(chē)企四類(lèi)，其優(yōu)劣勢(shì)各不相同，硬件軟件逐步融合。

4）2019-2022—車(chē)載通訊模塊的成熟：LTE-V在延時(shí)、頻譜帶寬、可靠性、組網(wǎng)成本、演進(jìn)路線等方面都具有優(yōu)勢(shì)，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)大概率是使用LTE-V標(biāo)準(zhǔn)；目前布局的主要是半導(dǎo)體廠商和汽車(chē)廠商，但國(guó)內(nèi)很多公司都進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)鏈，大唐電信也發(fā)布了全球第一臺(tái)LTE-V車(chē)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，有望在車(chē)載通訊模塊爆發(fā)之際獲得高速成長(zhǎng)。

5）2022-2025—算法和決策芯片的成熟：各大廠商都在用不同的芯片設(shè)計(jì)支持不同的算法，Google自己已經(jīng)開(kāi)發(fā)了TPU，用于CNN加速，地平線也在開(kāi)發(fā)BPU，Intel收購(gòu)Moileye打造芯片算法一體化，未來(lái)或是FPGA支持下的深度學(xué)習(xí)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。

1. 汽車(chē)電子發(fā)展時(shí)間表

1.1 汽車(chē)電子沿著兩橫三縱技術(shù)架構(gòu)走向成熟

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)是搭載先進(jìn)的車(chē)載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)與X（人、車(chē)、路、后臺(tái)等）智能信息交換共享，具備復(fù)雜的環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制和執(zhí)行等功能，可實(shí)現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終可替代人來(lái)操作的新一代汽車(chē)。按照技術(shù)應(yīng)用和應(yīng)用場(chǎng)景，組成了兩橫三縱的技術(shù)架構(gòu)。

1.2 汽車(chē)電子時(shí)間發(fā)展表—智能化與網(wǎng)聯(lián)化協(xié)同發(fā)展

汽車(chē)電子的發(fā)展有兩個(gè)維度，智能化和網(wǎng)聯(lián)化，沿著兩橫三縱的技術(shù)架構(gòu)，逐步實(shí)現(xiàn)成熟的智能化和網(wǎng)聯(lián)化。

2016年-2018年主要是三大傳感器的融合使用，傳感器和視覺(jué)解決方案的融合促進(jìn)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航、自動(dòng)緊急制動(dòng)等部分自動(dòng)駕駛（PA）功能，以及輔助網(wǎng)聯(lián)信息交互；2017年-2019年主要是高精度地圖的成熟，實(shí)時(shí)路況的更新和更豐富的路況信息加速實(shí)現(xiàn)車(chē)道內(nèi)自動(dòng)駕駛、全自動(dòng)泊車(chē)等有條件自動(dòng)駕駛（CA）功能，以及部分網(wǎng)聯(lián)信息協(xié)同感知；

2019年-2022年是車(chē)載通訊模塊、互聯(lián)網(wǎng)終端、通信服務(wù)的成熟，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的部署完成和商業(yè)化，V2X信息交互低延遲要求共同推動(dòng)網(wǎng)聯(lián)化的加速，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜路況（近郊）的全自動(dòng)駕駛；2022年-2025年主要是決策芯片和算法的成熟，隨著人工智能嵌入式落地智能終端，F(xiàn)GPA通用架構(gòu)向ASIC專用架構(gòu)的轉(zhuǎn)變，算法和芯片設(shè)計(jì)的協(xié)同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全區(qū)域的無(wú)人駕駛等高級(jí)（HA）/完全自動(dòng)駕駛（FA）功能和網(wǎng)聯(lián)協(xié)同決策控制的功能。

1.3 各國(guó)陸續(xù)出臺(tái)政策推動(dòng)ADAS的普及

歐盟委員會(huì)考慮2017年將19項(xiàng)安全技術(shù)納入新車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置，并將強(qiáng)制執(zhí)行，自動(dòng)緊急制動(dòng)和車(chē)道偏離警告成為標(biāo)配；國(guó)內(nèi)2017年速度輔助系統(tǒng)、自動(dòng)緊急制動(dòng)、車(chē)道偏離預(yù)警/車(chē)道偏離輔助的加分要求已設(shè)定為系統(tǒng)裝機(jī)量達(dá)到100%。各國(guó)政策陸續(xù)出臺(tái)，要求汽車(chē)逐步配備汽車(chē)電子相關(guān)組建，成為汽車(chē)電子發(fā)展最大的推動(dòng)力。

1.4 國(guó)外谷歌和特斯拉兩種發(fā)展路徑加速發(fā)展

加州車(chē)管局（DMV）公開(kāi)了自動(dòng)駕駛項(xiàng)目的脫離測(cè)試數(shù)據(jù)，基本衡量了目前主要自動(dòng)駕駛項(xiàng)目在加州境內(nèi)在不同天氣環(huán)境，不同的路段進(jìn)行測(cè)試的進(jìn)展，谷歌的性能明顯優(yōu)于其他廠商。

谷歌和特斯拉在無(wú)人駕駛領(lǐng)域采取了兩種不同的有代表性的發(fā)展路徑，谷歌利用地圖和深度學(xué)習(xí)實(shí)時(shí)建模來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛；特斯拉依賴于傳統(tǒng)的傳感器的融合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)搜集識(shí)別、處理分析、完成自動(dòng)駕駛功能。從自動(dòng)駕駛精度來(lái)看，谷歌的沒(méi)有明確的數(shù)據(jù)，但其軟件層面的可以檢測(cè)和理解手勢(shì)之類(lèi)的信號(hào)并作出反應(yīng)；moblieye的FCW（前向碰撞預(yù)警）的算法識(shí)別精度達(dá)到99.99%；特斯拉的算法處理水平很高，奔馳的路測(cè)車(chē)有著比特斯拉多一倍的傳感器，但是精度遠(yuǎn)不及特斯拉。

谷歌的自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展可以分為兩段，以waymo成為獨(dú)立事業(yè)部為轉(zhuǎn)折點(diǎn)：第一階段，主要突出軟件領(lǐng)域和技術(shù)突破，采用自有的高精度地圖和Velodyne提供的64線激光雷達(dá)方案，配備谷歌chauffeur軟件系統(tǒng)，最為突出的是展示的無(wú)人駕駛原型車(chē)中直接拋棄了傳統(tǒng)車(chē)的剎車(chē)、方向盤(pán)、油門(mén)等設(shè)備，僅用一個(gè)啟動(dòng)鍵實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，而硬件制造原型車(chē)都是來(lái)源傳統(tǒng)車(chē)企，如2014年展示的谷歌第二代車(chē)型就是從白色雷克薩斯RX 450H混合動(dòng)力SUV改造而來(lái)。

2016年11月，waymo成為獨(dú)立事業(yè)部后，開(kāi)始采用硬件和軟件并行的方案，采用自己研發(fā)的激光雷達(dá)，傳統(tǒng)傳感器和8個(gè)視覺(jué)模塊相互融合，最新展示的無(wú)人車(chē)使用了三個(gè)不同探測(cè)距離的激光雷達(dá)，自主技術(shù)研發(fā)將激光雷達(dá)成本降低九成。未來(lái)技術(shù)商業(yè)化首先落地在貨運(yùn)（有個(gè)固定場(chǎng)景的低速共享市場(chǎng)）和共享車(chē)服務(wù)的應(yīng)用。

2016年11月，特斯拉Autopilot2.0 發(fā)布，該系統(tǒng)將包含8個(gè)攝像頭，覆蓋360度可視范圍，對(duì)周?chē)h(huán)境的監(jiān)控距離最遠(yuǎn)可達(dá) 250 米；車(chē)輛配備的12 個(gè)超聲波傳感器完善了視覺(jué)系統(tǒng)，探測(cè)和傳感硬、軟物體的距離接近上一代系統(tǒng)的兩倍。增強(qiáng)版前置雷達(dá)通過(guò)冗余波長(zhǎng)提供周?chē)S富的數(shù)據(jù)，雷達(dá)波可以穿越大雨、霧、灰塵，甚至前方車(chē)輛。另外，Autopilot2.0使用的處理芯片NVIDIA Drive PX 2的處理性能為原來(lái)Mobileye Q3的40倍。

1.5 國(guó)內(nèi)科技公司和傳統(tǒng)車(chē)企合作打造自動(dòng)駕駛，精度提升速度快

通過(guò)863計(jì)劃實(shí)施和國(guó)家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目支持，清華大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、北京理工大學(xué)等部分高校、院士團(tuán)隊(duì)、汽車(chē)企業(yè)在環(huán)境感知、人的行為認(rèn)知及決策、基于車(chē)載和基于車(chē)路通信的駕駛輔助系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)取得了積極進(jìn)展，并開(kāi)發(fā)出無(wú)人駕駛汽車(chē)演示樣車(chē)。清華大學(xué)等高校聯(lián)合企業(yè)開(kāi)發(fā)的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、行駛車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)、行駛前向預(yù)警系統(tǒng)等具有先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）功能樣機(jī)，正在逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

2. 2016-2018—三大傳感器融合

2.1 毫米波雷達(dá)國(guó)內(nèi)今年開(kāi)始出貨

毫米波雷達(dá)的主流方向是24GHz和77GHz，24GHz主要應(yīng)用于汽車(chē)后方，77GHz主要應(yīng)用于前方和側(cè)向。未來(lái)毫米波雷達(dá)會(huì)逐漸向77GHz頻段（76-81GHz）統(tǒng)一，其中76-77GHz主要用于長(zhǎng)距離毫米波雷達(dá)，77-81GHz主要用于中短距離毫米波雷達(dá)（已有歐盟、CEPT成員國(guó)、新加坡、美國(guó)FCC委員會(huì)、加拿大工業(yè)部等進(jìn)行相關(guān)規(guī)劃）。

隨著配備從高端車(chē)型向中低端車(chē)型下沉的趨勢(shì)，目前毫米波雷達(dá)已經(jīng)逐漸普及，一般配備情況是“1長(zhǎng)+6短”（如奔馳S級(jí)）、“1長(zhǎng)+4短”（如奧迪A4）、“1長(zhǎng)+2短”（如別克威朗）。

前端單片微波集成電路MMIC和雷達(dá)天線高頻PCB板是其核心組成部分。

MMIC由國(guó)外公司掌控，特別是77GHz的MMIC，只掌握在英飛凌、ST、飛思卡爾等極少數(shù)國(guó)外芯片廠商手中，國(guó)內(nèi)處于初始研發(fā)階段，主要在24GHz雷達(dá)方面，華域汽車(chē)、杭州智波、蕪湖森思泰克等企業(yè)在已有部分積累。雷達(dá)天線高頻PCB板技術(shù)也掌握在國(guó)外廠商手中，Schweizer占據(jù)全球30%市場(chǎng)份額，在77GHz方面優(yōu)勢(shì)明顯，PCB使用的層壓板材則主要由Rogers、Isola等公司提供。國(guó)內(nèi)高頻PCB板廠商暫無(wú)技術(shù)儲(chǔ)備，根據(jù)圖紙代加工，元器件仍需國(guó)外進(jìn)口，滬電股份已就24GHz和77GHz高頻雷達(dá)用PCB產(chǎn)品與Schweizer開(kāi)展合作。

目前中國(guó)市場(chǎng)中高端汽車(chē)裝配的毫米波雷達(dá)傳感器全部依賴進(jìn)口，華域汽車(chē)已經(jīng)能生產(chǎn)24GHz毫米波雷達(dá)，主要完成BSD盲點(diǎn)偵測(cè)、LCA車(chē)道切換輔助等功能，解決產(chǎn)品形態(tài)的導(dǎo)入。國(guó)內(nèi)第二階段的研發(fā)將同樣針對(duì)24GHz產(chǎn)品，目標(biāo)是降低成本，預(yù)計(jì)產(chǎn)品2017年底出現(xiàn)。

2.2 車(chē)載視覺(jué)系統(tǒng)硬件成熟，軟件逐步升級(jí)

車(chē)載視覺(jué)系統(tǒng)包括車(chē)載圖像感光芯片、專用圖像處理ISP芯片、車(chē)載光學(xué)鏡頭、車(chē)載視覺(jué)系統(tǒng)。

借由鏡頭采集圖像后，由攝像頭內(nèi)的感光組件電路及控制組件對(duì)圖像進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)化為電腦能處理的數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)感知車(chē)輛周邊的路況情況、前向碰撞預(yù)警、道偏移報(bào)警和行人檢測(cè)等功能。

硬件方面，車(chē)載攝像頭主要由CMOS鏡頭（包括lens和光感芯片等），芯片，其他物料（內(nèi)存，sim卡，外殼）組成。

軟件方面，以mobileye為例，主要體現(xiàn)在芯片的升級(jí)和處理平臺(tái)的升級(jí)，工作頻率從122Mhz提升到332Mhz，訪問(wèn)方式的改變使速率提升一倍，圖像由640*480彩色像素提升為2048*2048（Input）和4096*2048（output）等。

從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，除了極少數(shù)廠商具備垂直一體化的能力，絕大部分廠商都將業(yè)務(wù)集中于產(chǎn)業(yè)中的某個(gè)或者某幾個(gè)環(huán)節(jié)。光學(xué)鏡片主要是***的廠商在主導(dǎo)，大陸廠商在紅外截止濾光片上有一定優(yōu)勢(shì)，圖像傳感器主要是歐美和韓國(guó)廠商為主，模組環(huán)節(jié)大陸、韓國(guó)、***、日本廠商份額居前，國(guó)內(nèi)廠商成長(zhǎng)迅速。

目前汽車(chē)零部件提供商巨頭的攝像頭傳感器都已于整車(chē)廠合作量產(chǎn)，同時(shí)加大研發(fā)投入，注重芯片和算法的提升。國(guó)內(nèi)未來(lái)攝像頭的發(fā)展主要體現(xiàn)在專用圖像處理芯片與復(fù)雜圖像處理技術(shù)突破，基本實(shí)現(xiàn)自主研制，最終實(shí)現(xiàn)車(chē)載視覺(jué)與其他感知系統(tǒng)融合產(chǎn)品的大規(guī)模應(yīng)用。