無人駕駛逐漸成熟的時間點

“汽車技術(shù)發(fā)展到如今，幾乎沒有人質(zhì)疑無人駕駛會成為汽車行業(yè)變革的巨大浪潮，然而對于各項技術(shù)落地的時間點，各大車企、互聯(lián)網(wǎng)公司、研究機構(gòu)、通訊公司、科技巨頭等眾說紛紜，本文援引莫尼塔財新智庫的一篇研究，系統(tǒng)梳理了無人駕駛各關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點以及其成熟時間?！?/p>

1）汽車電子沿著兩橫三縱的技術(shù)架構(gòu)，逐步實現(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：國內(nèi)毫米波雷達今年開始出貨；車載視覺系統(tǒng)硬件已經(jīng)達到消費級水平，進入軟件成熟期；激光雷達成本不斷下降，加速ADAS和無人駕駛的普及進程。

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

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

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)計支持不同的算法，Google自己已經(jīng)開發(fā)了TPU，用于CNN加速，地平線也在開發(fā)BPU，Intel收購Moileye打造芯片算法一體化，未來或是FPGA支持下的深度學(xué)習(xí)算法來實現(xiàn)自動駕駛。

1. 汽車電子發(fā)展時間表

1.1 汽車電子沿著兩橫三縱技術(shù)架構(gòu)走向成熟

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是搭載先進的車載傳感器、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)，實現(xiàn)車與X（人、車、路、后臺等）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，可實現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終可替代人來操作的新一代汽車。按照技術(shù)應(yīng)用和應(yīng)用場景，組成了兩橫三縱的技術(shù)架構(gòu)。

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

汽車電子的發(fā)展有兩個維度，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，傳感器和視覺解決方案的融合促進實現(xiàn)自適應(yīng)巡航、自動緊急制動等部分自動駕駛（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，實時路況的更新和更豐富的路況信息加速實現(xiàn)車道內(nèi)自動駕駛、全自動泊車等有條件自動駕駛（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網(wǎng)聯(lián)化的加速，實現(xiàn)更復(fù)雜路況（近郊）的全自動駕駛；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)計的協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)全區(qū)域的無人駕駛等高級（HA）/完全自動駕駛（FA）功能和網(wǎng)聯(lián)協(xié)同決策控制的功能。

1.3 各國陸續(xù)出臺政策推動ADAS的普及

歐盟委員會考慮2017年將19項安全技術(shù)納入新車的標(biāo)準(zhǔn)配置，并將強制執(zhí)行，自動緊急制動和車道偏離警告成為標(biāo)配；國內(nèi)2017年速度輔助系統(tǒng)、自動緊急制動、車道偏離預(yù)警/車道偏離輔助的加分要求已設(shè)定為系統(tǒng)裝機量達到100%。各國政策陸續(xù)出臺，要求汽車逐步配備汽車電子相關(guān)組建，成為汽車電子發(fā)展最大的推動力。

1.4 國外谷歌和特斯拉兩種發(fā)展路徑加速發(fā)展

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

谷歌和特斯拉在無人駕駛領(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)實時建模來實現(xiàn)自動駕駛；特斯拉依賴于傳統(tǒng)的傳感器的融合實現(xiàn)數(shù)據(jù)搜集識別、處理分析、完成自動駕駛功能。從自動駕駛精度來看，谷歌的沒有明確的數(shù)據(jù)，但其軟件層面的可以檢測和理解手勢之類的信號并作出反應(yīng)；moblieye的FCW（前向碰撞預(yù)警）的算法識別精度達到99.99%；特斯拉的算法處理水平很高，奔馳的路測車有著比特斯拉多一倍的傳感器，但是精度遠(yuǎn)不及特斯拉。

谷歌的自動駕駛技術(shù)發(fā)展可以分為兩段，以waymo成為獨立事業(yè)部為轉(zhuǎn)折點：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線激光雷達方案，配備谷歌chauffeur軟件系統(tǒng)，最為突出的是展示的無人駕駛原型車中直接拋棄了傳統(tǒng)車的剎車、方向盤、油門等設(shè)備，僅用一個啟動鍵實現(xiàn)無人駕駛，而硬件制造原型車都是來源傳統(tǒng)車企，如2014年展示的谷歌第二代車型就是從白色雷克薩斯RX 450H混合動力SUV改造而來。

2016年11月，waymo成為獨立事業(yè)部后，開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，傳統(tǒng)傳感器和8個視覺模塊相互融合，最新展示的無人車使用了三個不同探測距離的激光雷達，自主技術(shù)研發(fā)將激光雷達成本降低九成。未來技術(shù)商業(yè)化首先落地在貨運（有個固定場景的低速共享市場）和共享車服務(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個攝像頭，覆蓋360度可視范圍，對周圍環(huán)境的監(jiān)控距離最遠(yuǎn)可達 250 米；車輛配備的12 個超聲波傳感器完善了視覺系統(tǒng)，探測和傳感硬、軟物體的距離接近上一代系統(tǒng)的兩倍。增強版前置雷達通過冗余波長提供周圍更豐富的數(shù)據(jù)，雷達波可以穿越大雨、霧、灰塵，甚至前方車輛。另外，Autopilot2.0使用的處理芯片NVIDIA Drive PX 2的處理性能為原來Mobileye Q3的40倍。

1.5 國內(nèi)科技公司和傳統(tǒng)車企合作打造自動駕駛，精度提升速度快

通過863計劃實施和國家自然科學(xué)基金委項目支持，清華大學(xué)、國防科技大學(xué)、北京理工大學(xué)等部分高校、院士團隊、汽車企業(yè)在環(huán)境感知、人的行為認(rèn)知及決策、基于車載和基于車路通信的駕駛輔助系統(tǒng)的研究開發(fā)取得了積極進展，并開發(fā)出無人駕駛汽車演示樣車。清華大學(xué)等高校聯(lián)合企業(yè)開發(fā)的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、行駛車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、行駛前向預(yù)警系統(tǒng)等具有先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）功能樣機，正在逐步進入產(chǎn)業(yè)化階段。

2. 2016-2018—三大傳感器融合

2.1 毫米波雷達國內(nèi)今年開始出貨

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

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

前端單片微波集成電路MMIC和雷達天線高頻PCB板是其核心組成部分。

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

目前中國市場中高端汽車裝配的毫米波雷達傳感器全部依賴進口，華域汽車已經(jīng)能生產(chǎn)24GHz毫米波雷達，主要完成BSD盲點偵測、LCA車道切換輔助等功能，解決產(chǎn)品形態(tài)的導(dǎo)入。國內(nèi)第二階段的研發(fā)將同樣針對24GHz產(chǎn)品，目標(biāo)是降低成本，預(yù)計產(chǎn)品2017年底出現(xiàn)。

2.2 車載視覺系統(tǒng)硬件成熟，軟件逐步升級

車載視覺系統(tǒng)包括車載圖像感光芯片、專用圖像處理ISP芯片、車載光學(xué)鏡頭、車載視覺系統(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圖像進行處理并轉(zhuǎn)化為電腦能處理的數(shù)字信號，從而實現(xiàn)感知車輛周邊的路況情況、前向碰撞預(yù)警、道偏移報警和行人檢測等功能。

硬件方面，車載攝像頭主要由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)在芯片的升級和處理平臺的升級，工作頻率從122Mhz提升到332Mhz，訪問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。

從市場競爭格局來看，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)中的某個或者某幾個環(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，圖像傳感器主要是歐美和韓國廠商為主，模組環(huán)節(jié)大陸、韓國、***、日本廠商份額居前，國內(nèi)廠商成長迅速。

目前汽車零部件提供商巨頭的攝像頭傳感器都已于整車廠合作量產(chǎn)，同時加大研發(fā)投入，注重芯片和算法的提升。國內(nèi)未來攝像頭的發(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，基本實現(xiàn)自主研制，最終實現(xiàn)車載視覺與其他感知系統(tǒng)融合產(chǎn)品的大規(guī)模應(yīng)用。