adas和無(wú)人駕駛汽車技術(shù)變革路線分析

汽車行業(yè)三大趨勢(shì)
—— 電氣化、聯(lián)網(wǎng)化、自動(dòng)化
—— 有一個(gè)共同之處，就是軟件。

我們正處在汽車技術(shù)巨變的大門(mén)口。這次不是自動(dòng)化變革，雖然自動(dòng)化變革旋即到來(lái)。但這次變革是由現(xiàn)有的且快速發(fā)展的自動(dòng)化底層技術(shù)推動(dòng)。即高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 ADAS）實(shí)現(xiàn)的防碰撞技術(shù)。

ADAS 具有安全和市場(chǎng)雙重意義。不管是戴姆勒、豐田、福特、尼桑、通用汽車還是其他汽車 OEM 廠商，抑或是谷歌，沒(méi)有一家在信任這項(xiàng)技術(shù)的工作性能之前，會(huì)讓全自動(dòng)轉(zhuǎn)向、制動(dòng)或加速的汽車上路。ADAS 有望首先減少事故發(fā)生，并以“副駕駛”的身份協(xié)助駕駛員，最終完全取代駕駛員，以“自動(dòng)駕駛”的身份掌控整個(gè)旅程。

至于多快就能感受到這項(xiàng)技術(shù)帶來(lái)的影響，任何新技術(shù)的采用過(guò)程似乎都極為相似。例如第一個(gè)商用移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)是 1983 年在美國(guó)巴爾的摩-華盛頓都市區(qū)率先投入使用。那時(shí)電話的成本大約為 3,000 美元，用戶稀少。即使在數(shù)年之后，該商用移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)除了在人口稠密的市區(qū)外，大部分地區(qū)尚未覆蓋。今天美國(guó)的移動(dòng)電話用戶數(shù)已超過(guò)美國(guó)人口總數(shù)，有超過(guò) 30 萬(wàn)個(gè)移動(dòng)電話塔連接著整個(gè)國(guó)家。低端智能電話成本約 150 美元。

汽車技術(shù)也以類似的步伐向前發(fā)展。而且由于交通運(yùn)輸對(duì)我們的生活有如此根本性的意義，這種顛覆性的影響可能會(huì)令人瞠目結(jié)舌。

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　　當(dāng)今的 ADAS 系統(tǒng)以及未來(lái)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)都將依賴軟件來(lái)分析利用來(lái)自傳感器、攝像頭、互聯(lián)網(wǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施及其它車輛的大量數(shù)據(jù)。

　　三類車輛，一場(chǎng)革命

　　率先顛覆汽車行業(yè)現(xiàn)狀的并非是自動(dòng)化和 ADAS 這一發(fā)展趨勢(shì)的出現(xiàn)。國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和貿(mào)易自由化永久性地改變了汽車 OEM 市場(chǎng)格局，讓美國(guó)三大汽車巨頭的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額在過(guò)去 20 年里從 72% 銳降至 45%。雖然汽車技術(shù)已取得巨大進(jìn)步，但駕駛基礎(chǔ)技術(shù)在過(guò)去四十年里沒(méi)有太大變化。

　　現(xiàn)在在加州南灣每天都可以看到三輛代表全球汽車行業(yè)變化趨勢(shì)的汽車：一輛時(shí)尚的特斯拉 S 型靜靜地駛過(guò)；一輛后窗上有“U”（Uber首字母）標(biāo)識(shí)的新型轎車正在攬客；一輛車頂安有旋轉(zhuǎn)定位雷達(dá)的大動(dòng)作改裝的雷克薩斯 SUV 正沿街行駛，車上的谷歌員工正在采集數(shù)據(jù)（或是一位來(lái)自汽車 OEM 廠商的員工乘坐在用世界其他地方的部件組裝的汽車中）。這些日常情景代表著正在同時(shí)到來(lái)的三大技術(shù)變革趨勢(shì)：電氣化、聯(lián)網(wǎng)化和自動(dòng)化，它們將徹底顛覆汽車行業(yè)的現(xiàn)狀。雖然每個(gè)趨勢(shì)的發(fā)展步伐有所不同，但所有三大趨勢(shì)有一個(gè)共同點(diǎn)：那就是軟件為王！

　　軟件：塑造今天，變革未來(lái)

　　自 2004 年以來(lái)，平均每輛汽車中電子設(shè)備的成本占比已從 20% 翻倍到 40%。目前的一輛豪華汽車通常裝有 100 個(gè)微處理器，運(yùn)行 10，000 萬(wàn)行軟件代碼，控制著從發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)到信息娛樂(lè)系統(tǒng)的各個(gè)方面。我們正處在軟件、傳感器和處理器正在帶來(lái)全新車輛功能，而不僅僅是把常規(guī)功能從機(jī)械控制變?yōu)殡娮涌刂频霓D(zhuǎn)折點(diǎn)。當(dāng)今的 ADAS 系統(tǒng)和未來(lái)的無(wú)人駕駛系統(tǒng)將完全依賴軟件來(lái)分析利用來(lái)自傳感器、攝像頭、互聯(lián)網(wǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施及其它車輛的大量數(shù)據(jù)。

　　車輛日趨復(fù)雜，已改變了汽車價(jià)值鏈。電氣化、聯(lián)網(wǎng)化和自動(dòng)化趨勢(shì)只會(huì)讓價(jià)值加快向開(kāi)發(fā)電子裝置和軟件的企業(yè)傾斜，疏離那些不能創(chuàng)新的 OEM 廠商。

　　這一變化會(huì)帶來(lái)兩重影響。首先軟件會(huì)成為關(guān)鍵的市場(chǎng)差異化因素，迫使 OEM 廠商縮短產(chǎn)品周期，為傳統(tǒng)系統(tǒng)提供支持與更新。為滿足消費(fèi)者對(duì)時(shí)興技術(shù)的需求，OEM 廠商現(xiàn)在不得不每隔三到四年就大幅修改或推出新的車型，而以往的產(chǎn)品周期平均為五到八年。這給 OEM 廠商帶來(lái)了重重挑戰(zhàn)，包括創(chuàng)新速度快、質(zhì)量檢測(cè)復(fù)雜、開(kāi)發(fā)成本上揚(yáng)、研發(fā)成本分?jǐn)偲谙蘅s短、需要新的銷售和車輛保有量權(quán)模式。

　　其次，向軟件轉(zhuǎn)型使行業(yè)新秀能夠在這個(gè)以高準(zhǔn)入門(mén)檻著稱的行業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。在行業(yè)巨頭占據(jù)這個(gè)行業(yè)數(shù)十年后，谷歌、蘋(píng)果、特斯拉和 Uber 都躍躍欲試，準(zhǔn)備通過(guò)軟件重塑汽車行業(yè)格局。這個(gè)想法即便在五年前也似乎是天方夜譚。

　　在典型的配備 ADAS 的車輛中（圖 1），前向防撞 （FCA） 等應(yīng)用通過(guò)一組傳感器實(shí)現(xiàn)的。這些傳感器能向電子控制單元 （ECU） 提供有關(guān)外部駕駛環(huán)境的數(shù)據(jù)。該單元然后利用軟件判斷是否存在威脅，并運(yùn)行制動(dòng)執(zhí)行器（或其他可能應(yīng)對(duì)措施）來(lái)減輕該威脅。

　　新技術(shù)系統(tǒng)

　　圖 1 - 基本的 ADAS 架構(gòu)最初由一套傳感器組成，可為 ECU 提供有關(guān)駕駛狀況的數(shù)據(jù)。

　　目前用于駕駛員輔助應(yīng)用的傳感器就是無(wú)人駕駛車輛的硬件基礎(chǔ)。但未來(lái)的傳感器一定會(huì)更小、更快、更廉價(jià)。例如大陸集團(tuán) （Continental AG） 的傳感器和處理器能每隔10到60毫秒發(fā)送和重新計(jì)算理解駕駛環(huán)境所需的算法，而人腦從感覺(jué)神經(jīng)元向運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元傳遞消息僅需數(shù)毫秒。

　　在復(fù)雜環(huán)境中要讓車輛自動(dòng)駕駛比駕駛員駕駛更安全、更高效的軟件算法仍然是最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

　　不過(guò)當(dāng)今的ADAS系統(tǒng)和未來(lái)的全無(wú)人駕駛系統(tǒng)之間的真正差別在于軟件。不管處理輸入的速度有多快，在復(fù)雜環(huán)境中要讓車輛比駕駛員更高效安全地駕駛的軟件算法仍然是最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。復(fù)雜性同時(shí)包括駕駛員在不同路況下遇到的威脅數(shù)量、威脅類型（例如行人、橫向行駛的車輛、自行車）以及車輛行駛的速度（見(jiàn)圖 2）。

　　駕駛環(huán)境復(fù)雜性

　　圖 2 - ADAS 軟件算法必須考慮道路類型、速度和威脅復(fù)雜性。

　　隨汽車 OEM 廠商競(jìng)相改進(jìn)自己的軟件，他們正在以三種截然不同的途徑向市場(chǎng)推出自己的技術(shù)。寶馬、戴姆勒和尼桑等 OEM 廠商已經(jīng)開(kāi)始銷售設(shè)計(jì)用于在簡(jiǎn)單駕駛環(huán)境中（如洲際公路上）行駛的中等功能 ADAS 系統(tǒng)。無(wú)需考慮交通信號(hào)燈、轉(zhuǎn)彎或多向車流，這些車輛能使用“交通阻塞輔助”等系統(tǒng)在低速情況下自動(dòng)轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和提速（圖 3 中的藍(lán)線代表其行駛軌跡）。最終系統(tǒng)將能夠在較快速度下工作或是在較復(fù)雜的都市環(huán)境中工作，并提供更豐富的功能，例如并線、變道或過(guò)十字路口。沃爾沃和福特等部分 OEM 廠商則正在為特定地理區(qū)域（圈定區(qū)域）推出中等功能系統(tǒng)，比如為兩個(gè)城市間的洲際公路特定延長(zhǎng)線，以充分利用激光掃描測(cè)繪數(shù)據(jù)的作用。隨著時(shí)間推移，系統(tǒng)功能將增強(qiáng)，系統(tǒng)適用的地理區(qū)域數(shù)量及復(fù)雜性也將增加（見(jiàn)圖 3 的綠線）。最后，谷歌的方案是全新開(kāi)發(fā)一種高功能全無(wú)人駕駛車輛（用于圈定區(qū)域、城市低速或園區(qū)駕駛），然后測(cè)試并優(yōu)化其在日趨復(fù)雜環(huán)境中的功能（見(jiàn)圖 3 中的橙色線）。

　　消費(fèi)者采用及推廣

　　雖然 OEM 正選用不同策略將 ADAS 和車輛自動(dòng)功能推向市場(chǎng)，自 2010 年以來(lái)幾乎每年都會(huì)推出功能不斷增強(qiáng)的配備 ADAS 的汽車，而且每年都在不斷推出。2013年，29%的乘用車型提供可選的前向碰撞預(yù)警功能，而且在此類車型中，有12%具備自動(dòng)制動(dòng)功能。今年的梅賽德斯入門(mén)級(jí)高檔CLA轎車已將前向防撞系統(tǒng)作為標(biāo)配，沃爾沃也已自 2010 年起把自己的“城市安全 （City Safety）”制動(dòng)系統(tǒng)作為 XC60 型車的標(biāo)配。現(xiàn)在該技術(shù)的早期幾代已經(jīng)面市，但消費(fèi)者采用速度如何呢？

　　圖 3 - 像“交通擁塞輔助”等較為簡(jiǎn)單的系統(tǒng)將率先推出，后續(xù)將推出能夠操作車輛的系統(tǒng)。

　　要了解配備 ADAS 功能的車輛和無(wú)人駕駛車輛的推廣情況，可以參照其他技術(shù)的采用速度。就總體趨勢(shì)來(lái)說(shuō)，像手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和PC等現(xiàn)代技術(shù)的采用速度明顯快于 VCR 或 TV 等較古老的技術(shù)。汽車通常屬于采用速度較慢的技術(shù)之列。這主要是因?yàn)榕c消費(fèi)類電子相比，它們的=成本相對(duì)較高，而且需求修建道路。相比之下，智能手機(jī)被認(rèn)為是歷史上采用速度最快的技術(shù)，僅用十年就達(dá)到飽和狀態(tài)。移動(dòng)電話（也就是今天我們主要說(shuō)的“功能電話”）僅20年時(shí)間就達(dá)到了飽和狀態(tài)，而傳統(tǒng)有線電話用了一個(gè)世紀(jì)（主要是因?yàn)樾枰ㄔO(shè)有線網(wǎng)絡(luò)）。

　　由于車輛成本所限，配備 ADAS 的車輛和自動(dòng)駕駛車輛很有可能推廣速度會(huì)慢于其他現(xiàn)代技術(shù)，但他們?nèi)匀粫?huì)以比傳統(tǒng)汽車更快的速度推廣。隨著其他新技術(shù)的推開(kāi)，我們預(yù)計(jì)一波嘗鮮者和早期試用者將推動(dòng)配備 ADAS 的車輛的早期銷售，后續(xù)一旦安全優(yōu)勢(shì)得到證明，大多數(shù)消費(fèi)者會(huì)逐步采用（見(jiàn)圖 4）。重要的是目前添加一套典型 ADAS 設(shè)備只需增加大約 3，000 美元成本（且每年還在以大約 7%-9% 的幅度下降），僅相當(dāng)于在美國(guó)銷售的普通汽車價(jià)格 33，560 美元的 10% 左右。豪華車型中 ADAS 設(shè)備成本僅占車輛平均售價(jià)的 2%-3%。

　　按技術(shù)等級(jí)劃分新車銷售年度增長(zhǎng)率

　　圖 4 - 一旦消費(fèi)者領(lǐng)略了安全和便利優(yōu)勢(shì)，ADAS 和無(wú)人駕駛車輛 （AV） 技術(shù)的銷售就會(huì)進(jìn)一步提速。

　　技術(shù)推出線路

　　Marconi Pacific 對(duì) ADAS 和自動(dòng)化的研究顯示，最初吸引消費(fèi)者的是該技術(shù)的安全性和便利性。安全性對(duì)家庭來(lái)說(shuō)是主要刺激因素，因?yàn)樗麄冮_(kāi)始聽(tīng)說(shuō)裝備 ADAS 的汽車能避免本來(lái)會(huì)讓汽車乘客受傷或死亡的碰撞事故。不過(guò)更大的推動(dòng)因素是節(jié)省時(shí)間。能夠在高速公路（很快可以在其他類型的道路上）行駛，而且只用少量精力關(guān)注路況，這將成為需求的重大推動(dòng)因素。

　　Marconi Pacific已經(jīng)構(gòu)建了一個(gè)推廣模型，用于更好地掌握這項(xiàng)技術(shù)的推出步伐和消費(fèi)者的采用情況。該模型以場(chǎng)景為基礎(chǔ)，有大量輸入。部分關(guān)鍵因素有年度汽車銷售量、ADAS 技術(shù)發(fā)布日期和汽車銷量預(yù)測(cè)。結(jié)果令人震驚。根據(jù)模型運(yùn)行結(jié)果，預(yù)測(cè)到 2035 年 ADAS/AV 的車輛銷售和新車銷售將占各個(gè)細(xì)分市場(chǎng)總銷量的 50% 和 85% 以上（見(jiàn)圖 5）。當(dāng)然不同的 ADAS 水平和自動(dòng)化水平會(huì)給社會(huì)造成不同的影響，包括不同的總年度碰撞減少程度、不同的對(duì)交通擁塞的影響以及不同的對(duì)類似 Uber 的車輛共享服務(wù)的影響。

　　按技術(shù)等級(jí)劃分新車銷售累計(jì)比例

　　圖 5 - 根據(jù)模型預(yù)測(cè)，ADAS/AV車輛的累計(jì)銷量到 2035 年將接近汽車銷售總量的 85%。

　　汽車生態(tài)系統(tǒng)影響

　　汽車行業(yè)及相關(guān)行業(yè)構(gòu)成一個(gè)龐大的生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)生巨大影響。在美國(guó)，交通運(yùn)輸占美國(guó) GDP 近 10%。隨著電氣化、聯(lián)網(wǎng)化和自動(dòng)化的革命性創(chuàng)新打破行業(yè)現(xiàn)狀，OEM 廠商以及之前圍繞傳統(tǒng)私人汽車發(fā)展的眾多其他行業(yè)和企業(yè)都會(huì)深受影響。

　　隨著競(jìng)相交付高級(jí)功能步伐的加速，汽車制造商擁有大量商機(jī)。這些包括更奢華的汽車及功能，更多車載資訊系統(tǒng)/信息娛樂(lè)系統(tǒng)和更新穎的“駕駛”體驗(yàn)。但在上市時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)、技術(shù)功能（軟硬件）、復(fù)雜的采購(gòu)、經(jīng)銷商的技術(shù)銷售能力和品牌差異化方面仍存在風(fēng)險(xiǎn)。由于他們的技術(shù)要對(duì)更多駕駛體驗(yàn)直接負(fù)責(zé)，因此汽車 OEM廠商、組件和零部件市場(chǎng)供應(yīng)商也很有可能承擔(dān)更高的產(chǎn)品責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)。

　　汽車零部件和組件供應(yīng)商以及相鄰行業(yè)也有自己的責(zé)任和風(fēng)險(xiǎn)。芯片制造商和擔(dān)保公司由此有實(shí)現(xiàn)和保障這一新功能的重大機(jī)遇。車載資訊系統(tǒng)內(nèi)容和平臺(tái)提供商以及電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商有機(jī)會(huì)在映射、車輛共享、泊車應(yīng)用、信息娛樂(lè)、車輛對(duì)任意通信和車輛與Web集成方面擁有大量商機(jī)。

　　駕駛員輔助系統(tǒng)和無(wú)人駕駛車輛對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響

　　圖 6 - ADAS 和無(wú)人駕駛車輛將給汽車行業(yè)外的許多輔助產(chǎn)業(yè)造成重大影響。

　　由于價(jià)值向軟件和信息娛樂(lè)轉(zhuǎn)移，傳統(tǒng)車輛硬件提供商很有可能遭遇壓價(jià)。隨著碰撞的頻率和嚴(yán)重性下降以及由此造成的保費(fèi)降低，汽車保險(xiǎn)公司需要開(kāi)發(fā)新的業(yè)務(wù)模式。房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商、汽車修理廠、交通工程和建筑公司、公交公司（等行業(yè)）必須考慮隨著車輛安全性提高，由私人家庭擁有的車輛數(shù)減少和最終實(shí)現(xiàn)的無(wú)人駕駛車輛，交通運(yùn)輸將發(fā)生怎樣的變化。

　　將極大顛覆汽車行業(yè)現(xiàn)狀的三大同步到來(lái)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)——電氣化、聯(lián)網(wǎng)化和自動(dòng)化，今天都已實(shí)現(xiàn)。能夠迅速采取行動(dòng)把握機(jī)遇的企業(yè)將成為市場(chǎng)上的贏家。而止步不前者，他們的命運(yùn)在歷史上一再重演。

　　參考資料

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