2017年尾，北京市率先發(fā)布指導(dǎo)意見，允許自動駕駛車輛道路測試。之前，同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院汽車安全技術(shù)研究所所長朱西產(chǎn)曾透露中國有可能在2018年發(fā)布首張自動駕駛上路測試牌照。

在這一背景下，自動駕駛商業(yè)化落地的春天即將到來，新興的高速網(wǎng)絡(luò)通信、先進(jìn)的環(huán)境感知、大數(shù)據(jù)計算、智能控制等技術(shù)正成為汽車行業(yè)普遍關(guān)注的重點，本文將揭示日趨清晰的自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展方向。

一、駕駛智能化：從ADAS到自動駕駛，逐漸往系統(tǒng)集成傾斜

從ADAS高級駕駛輔助到自動駕駛的演進(jìn)路徑中，模塊化的供應(yīng)體系正在建立，系統(tǒng)集成正扮演著更重要的角色。高級駕駛輔助系統(tǒng)，即ADAS，是實現(xiàn)自動駕駛的近階段目標(biāo)，目前技術(shù)已趨成熟，是最先有望大范圍實現(xiàn)商用的自動駕駛技術(shù)。

1、ADAS三大端口：感知層、決策層、執(zhí)行層正在統(tǒng)一

ADAS是自動駕駛的基礎(chǔ)。從整個ADAS輔助駕駛系統(tǒng)的架構(gòu)來講，系統(tǒng)級別可以分為三個層級，分別是前段的感知層、中端的算法決策層和后端的執(zhí)行層。

感知層包括信息中端和傳感器等，比如雷達(dá)、攝像頭、V2X通信及GPS等子系統(tǒng)；算法決策層則決定了車輛在面對不同境況時候的做出的應(yīng)對措施，對應(yīng)的是具體雷達(dá)系統(tǒng)或者攝像頭系統(tǒng)的判斷算法和決策算法；而執(zhí)行層代表的則是各類執(zhí)行部件如制動及轉(zhuǎn)向，經(jīng)由算法決策層面做出的判斷從而執(zhí)行高級輔助駕駛的措施。不論從ADAS還是從自動駕駛來考慮，這三個層級都構(gòu)成了智能駕駛系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)。

圖1：ADAS系統(tǒng)的三個層級，資料來源：清華大學(xué)

從行業(yè)的演進(jìn)路徑來看，ADAS及自動駕駛的發(fā)展過程中已經(jīng)逐步走出了智能駕駛行業(yè)奠基的第一步：以單部位的硬件來進(jìn)行供應(yīng)鏈初步的突破。其實，縱觀制造型行業(yè)的發(fā)展，智能制造新興技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化總是以硬件制造為第一步，隨后專業(yè)軟件算法層面的企業(yè)會成為行業(yè)的核心技術(shù)，到最后整套系統(tǒng)的供應(yīng)商將會最為受益。智能駕駛的三大傳感器——毫米波雷達(dá)、攝像頭及激光雷達(dá)，經(jīng)過行業(yè)的初始發(fā)展已經(jīng)逐步走出純硬件的階段，技術(shù)的核心逐步推移到軟件算法中，而行業(yè)中傳感器與算法層、執(zhí)行端整合成為完整智能駕駛系統(tǒng)的供應(yīng)體系變革正在成為一種趨勢。

2、環(huán)視系統(tǒng)獲中高端車型重視

在近兩年推出的新車上，很多高配車以及中端車型都已經(jīng)配置環(huán)視系統(tǒng)，由此可以看出環(huán)視系統(tǒng)的實用性已經(jīng)引起整車廠的足夠重視。而根據(jù)Displaysearch的測算，目前歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)有超過8%的新車配備環(huán)視系統(tǒng)，而新興市場這一比例僅為2%。預(yù)計到2019年，全球配備環(huán)視系統(tǒng)的新車出貨量將占到總出貨量的25%以上。

特斯拉的自動駕駛系統(tǒng)融合了感知層與算法層，成為獨立的整體解決方案。2016年10月，特斯拉宣布所有的特斯拉新車將裝配“具有全自動駕駛功能”的硬件系統(tǒng)——Autopilot 2.0。這套系統(tǒng)包括了8個攝像頭、12個超聲波傳感器以及一個前置毫米波探測雷達(dá)。攝像頭將提供360度的視角，最大識別距離250米，這套攝像頭系統(tǒng)是將感知層與算法層融合成整體的解決方案。

表1：國內(nèi)外部分車商關(guān)于環(huán)視系統(tǒng)的布局進(jìn)展

資料來源：東北證券

3、雷達(dá)技術(shù)快速發(fā)展

（1）毫米波雷達(dá)技術(shù)

毫米波雷達(dá)指工作在毫米波波段的雷達(dá)。通常毫米波是指30～300GHz頻域（波長為1～10mm）的電磁波，毫米波的波長介于紅外光波和微波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點。毫米波雷達(dá)在雷達(dá)探測、高速通信、導(dǎo)彈制導(dǎo)、衛(wèi)星遙感、電子對抗等軍用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用，而近年來隨著毫米波器件水平的提升，電路設(shè)計技術(shù)、天線技術(shù)等相關(guān)技術(shù)日益發(fā)展和不斷成熟，車載毫米波雷達(dá)的應(yīng)用也獲得了很大的發(fā)展。

圖2：奔馳S級采用4個毫米波雷達(dá)，資料來源：奔馳官網(wǎng)

以博世為代表的供應(yīng)商正在推出以毫米波雷達(dá)為核心的ADAS整體解決方案。目前來說，毫米波雷達(dá)的技術(shù)主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫、Denso、德爾福等傳統(tǒng)零部件巨頭所壟斷，特別是77GHz毫米波雷達(dá)，只有博世、大陸、德爾福、電裝、TRW、富士通天、Hitachi 等公司掌握。

博世及大陸2015年汽車?yán)走_(dá)市場占有率均為22%，并列全球第一。博世的長距離毫米波雷達(dá)產(chǎn)品是其核心產(chǎn)品，探測距離可以達(dá)到250米，是目前探測距離最遠(yuǎn)的長距離毫米波雷達(dá)，主要用在自巡航控制系統(tǒng)ACC中。而博世目前在銷售毫米波雷達(dá)的產(chǎn)品過程中，更傾向于從毫米波雷達(dá)到攝像頭再到執(zhí)行部件的一整套輔助駕駛解決方案，而不僅僅只是獨立的毫米波雷達(dá)的銷售，往系統(tǒng)化的供應(yīng)商集中正在博世的帶領(lǐng)下成為行業(yè)發(fā)展趨勢。

圖3：博世包括攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)以及制動系統(tǒng)的整體解決方案，資料來源：東北證券

（2）激光雷達(dá)技術(shù)

激光雷達(dá)是集激光、全球定位系統(tǒng)（GPS）和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）三種技術(shù)于一體的系統(tǒng)，可以獲得數(shù)據(jù)并生成精確的DEM（數(shù)字高程模型）。

激光雷達(dá)的廠商目前分為兩大陣營：以美國Velodyne為代表的純硬件激光雷達(dá)提供商，不提供算法產(chǎn)品，只向車企輸出原始數(shù)據(jù)；以及以德國IBEO為代表的提供包括硬件和軟件在內(nèi)的整套自動駕駛解決方案的供應(yīng)商。目前由于價格比較高昂的原因，激光雷達(dá)還無法在ADAS領(lǐng)域做到產(chǎn)業(yè)化的階段，但因為激光雷達(dá)精度高、反應(yīng)時間快、不受雜波影響等特性，隨著技術(shù)的發(fā)展使得價格逐步降下來，未來對準(zhǔn)確率及精度要求非常之高的自動駕駛領(lǐng)域必然更傾向于大規(guī)模使用激光雷達(dá)傳感器。以目前激光雷達(dá)的行業(yè)進(jìn)度來看，以Velodyne為代表的硬件提供商和以IBEO為代表的系統(tǒng)供應(yīng)商還無法說是孰優(yōu)孰劣，但隨著行業(yè)的發(fā)展，從純硬件的制造往一體化的系統(tǒng)供應(yīng)轉(zhuǎn)型是趨勢。

4、多傳感器融合是必然趨勢

自動駕駛行業(yè)的終極目標(biāo)是做到無人駕駛（頂級自動駕駛），而無人駕駛對安全性的要求極高，因此從感知端傳感器的角度出發(fā)，汽車上每多一種傳感器融合使用，汽車相應(yīng)的探測精度越高，而安全性也越強(qiáng)，因此未來做到毫米波雷達(dá)、攝像頭、激光雷達(dá)、紅外探測儀等多種傳感器的融合是必然趨勢。

5、高精度地圖的競爭剛剛開始

作為智能化汽車發(fā)展的必要條件，高精度地圖的繪制留給了汽車工業(yè)一個龐大的工程。由于目前GPS定位技術(shù)的誤差在米級以上，目前市面上已有的導(dǎo)航地圖對精度要求較低，精確到米的低端地圖已經(jīng)可以滿足領(lǐng)路的需求。

然而智能化汽車對地圖精度有更高的要求，需要精確到厘米級，用以彌補(bǔ)汽車傳感器技術(shù)和應(yīng)對策略方面的不足。同時，高精度地圖還需要詳細(xì)的道路坡度、曲率、車道數(shù)量、車道類型等與車道及車道線相關(guān)的數(shù)據(jù)及屬性。然而目前地圖供應(yīng)商對道路描繪的細(xì)致程度都沒法滿足高精度地圖的需求，即便是谷歌，也只是繪制了全美640萬公里道路中的3220公里而已。加之城市路面修建和城市改道的持續(xù)，后續(xù)圖商還要進(jìn)行定期和不定期的道路狀況更新工作，這都對圖商提出了更高的要求。

表2：基礎(chǔ)ADAS地圖與高精度地圖的對比

資料來源：上海科學(xué)技術(shù)情報研究所整理

2015年8月，諾基亞在眾多競爭者中，選擇將國際領(lǐng)先的高精度HERE地圖以28億歐元的價格出售給了出價不是最高的德系三強(qiáng)（寶馬、奧迪和梅賽德斯）。其背后的原因正是因為看中了高精度地圖在自動駕駛領(lǐng)域的光明前景。HERE當(dāng)前收錄了全球近200個國家的地圖數(shù)據(jù)，在97個國家提供語音導(dǎo)航，在41個國家提供實時交通信息，并且每天還可以利用8萬多個數(shù)據(jù)源對地圖進(jìn)行270萬次更新。尤其在汽車車載導(dǎo)航市場，HERE更是占據(jù)了超過80%的份額，是全球領(lǐng)先的地圖和位置服務(wù)供應(yīng)商之一。

荷蘭高精度地圖TomTom覆蓋全球范圍內(nèi)超過109個國家，超過3600萬公里的道路，為全球客戶提供超過30種語言的系統(tǒng)菜單，超過60種系統(tǒng)語言。TomTom對自動駕駛的研究也一直保持在前沿，其車道級高精度定位技術(shù)建立在TomTom高精度地圖和車道級點云地圖（RoadDNA）數(shù)據(jù)之上。在車輛實際運行過程中，定位算法會將實時點云數(shù)據(jù)與RoadDNA進(jìn)行匹配，計算高精度位置。該項技術(shù)可用于自動駕駛汽車的車道保持和路徑規(guī)劃中，TomTom的高精度地圖還支持冗余技術(shù)，以應(yīng)對天氣、交通標(biāo)志和道路的日常變化。

圖4：具備車道及交通流量信息的HERE高精度地圖，資料來源：車云網(wǎng)

二、汽車網(wǎng)聯(lián)化：車聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)路徑中V2X為大勢所趨

1、安全問題促進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)發(fā)展

在自動駕駛的兩條技術(shù)路線中，不管是自主式還是網(wǎng)聯(lián)式，從目前發(fā)展來看，企業(yè)均無法通過單一路線實現(xiàn)自動駕駛的目標(biāo)。自主式方案不能充分模擬人體感覺、大規(guī)模應(yīng)用成本較高，并且缺少城市環(huán)境的全方位掃描；網(wǎng)聯(lián)式方案無法實現(xiàn)人車通信，需要較大的基礎(chǔ)設(shè)施投資。因此，這兩種方案均不能完全滿足全工況完全自動駕駛的需要。直到特斯拉事故曝光才引發(fā)單車智能行車安全的信任危機(jī),隨著美國國家運輸安全委員會對特斯拉事故調(diào)查的推進(jìn)與特斯拉、Mobileye結(jié)束合作事件的持續(xù)發(fā)酵，自動駕駛汽車的安全性愈發(fā)成為業(yè)界最為關(guān)注的問題。

表3：國內(nèi)外整車廠商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、及電子零部件廠商在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的布局

資料來源：國金證券研究所

根據(jù)普華永道最新的車聯(lián)網(wǎng)研究報告顯示，未來車聯(lián)網(wǎng)的七個應(yīng)用方向中，安全性與自動駕駛所占未來市場份額最大。為了提高自動駕駛車輛的安全性，車聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同決策成為了市場的剛性需求，智能網(wǎng)聯(lián)汽車成為了未來的趨勢。智能網(wǎng)聯(lián)汽車=單車智能+車聯(lián)網(wǎng)（V2X），電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化已經(jīng)成為汽車工業(yè)發(fā)展不可逆的發(fā)展趨勢。國內(nèi)外整車廠商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、及電子零部件廠商已紛紛展開在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的布局。

2、V2X是車聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)的終極方向

V2X指網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)，包括V2V(車與車)、V2I(車與基礎(chǔ)設(shè)施)、V2P(車與人)等。V2X通過幫助實現(xiàn)車與外界的信息交換，能夠延伸車的感知能力，大幅降低交通事故、減少交通擁堵并實現(xiàn)汽車最佳能耗。根據(jù)NHTSA的預(yù)測，V2X能夠避免80%左右的交通事故。在V2X技術(shù)的選擇上，目前主要是DSRC與LTE-V2X兩大流派。

由美國主導(dǎo)的DSRC在車聯(lián)網(wǎng)V2X技術(shù)中比較成熟。DSRC采用5.9GHz頻段內(nèi)的75MHz頻譜，是wifi的升級版，可以實現(xiàn)在特定小區(qū)域內(nèi)（通常為數(shù)十米）對高速運動下的移動目標(biāo)的識別和雙向通信，例如車輛的“車-路”、“車-車”雙向通信，實時傳輸圖像、語音和數(shù)據(jù)信息，將車輛和道路有機(jī)連接。其通信系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成:車載單元（OBU）、路側(cè)單元（RSU）和專用通信鏈路。車載單元平時處于睡眠等待狀態(tài)，在收到路邊單元定期發(fā)送的信標(biāo)服務(wù)表（BST），包括通信參數(shù)，通信概況以及可以應(yīng)用的信息后被喚醒，開始與路邊單元交換信息，從而實現(xiàn)車輛和道路之間的信息交互。

LTE-V是一種基于4G LTE的V2X通信技術(shù)，未來可以平滑演進(jìn)到5G。這種通訊技術(shù)可以實現(xiàn)汽車之間、汽車與路側(cè)設(shè)備之間快速組建通訊網(wǎng)絡(luò)，而且通信延時大大降低。其由華為與高通兩大蜂窩技術(shù)供應(yīng)商主導(dǎo)。在LTE-V中，針對車輛應(yīng)用定義了兩種通信方式：集中式（LTE-V-Cell）和分布式（LTE-V- Direct）。集中式需要基站作為控制中心利用頻譜進(jìn)行蜂窩通信，主要用于車輛與路側(cè)通信單元以及基站設(shè)備的通信；分布式也稱為直通式LTE-Direct（LTE-D）及LTE D2D（Device-to- Device），無需基站作為支撐，是一種自組網(wǎng)絡(luò)，可以在小范圍內(nèi)實現(xiàn)V2X通信，一般用于定義車輛之間的通信方式。從通信效果來講，LTE-V可以實現(xiàn)汽車之間、汽車與路側(cè)設(shè)備之間快速組建通訊網(wǎng)絡(luò)，而且通信延時僅為幾十毫秒。以60公里時速的車速為例，車輛距離可以控制在分米的級別，極大地提高了安全性。與DSRC相比，LTE-V在系統(tǒng)延時、容量、網(wǎng)絡(luò)可靠性、基礎(chǔ)設(shè)施完備性、高速移動場景等關(guān)鍵競爭力指標(biāo)上有一定優(yōu)勢。

表4：LTE-V和DSRC技術(shù)區(qū)別

資料來源：搜狐科技

隨著LTE-V和DSRC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的對決與融合成為行業(yè)發(fā)展的主旋律，要實現(xiàn)全工況完全自動駕駛的目標(biāo)，必須有效融合自主式及網(wǎng)聯(lián)式發(fā)展路線，共同推進(jìn)自動駕駛時代的全面到來：一方是主機(jī)廠以及相關(guān)的電子零部件供應(yīng)商，它們已經(jīng)在DSRC技術(shù)上進(jìn)行了超過十年的打磨，是DSRC標(biāo)準(zhǔn)制定的中堅力量，非常期望成為V2X行業(yè)未來的主導(dǎo)者；而另一方則是千方百計想要切入汽車市場分一杯羹的電信運營商及其相關(guān)供應(yīng)商，它們對于LTE-V路線的推進(jìn)力量無疑是龐大的，發(fā)展?jié)摿Ω蟆?/p>

相比較而言，DSRC經(jīng)過十余年的發(fā)展技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟，另外標(biāo)準(zhǔn)的完備使得其在推廣部署時占據(jù)先機(jī)，但相對而言DSRC采用的高頻段穿透性不如低頻信號，固體物質(zhì)更易吸收5.9GHz的信號，很大程度上限制了城市環(huán)境下通信信號的傳輸范圍。而以LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)作為V2X的基礎(chǔ)的LTE-V技術(shù),因提供了更高帶寬、更高的傳輸速率、更大的覆蓋范圍，并且擁有能重復(fù)使用現(xiàn)有的蜂巢式基礎(chǔ)建設(shè)和頻譜這一最大優(yōu)勢，因此，在現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施上搭建V2X體系會在智能交通管理方面帶來很大的隱形便利。

隨著3GPP于 2017年4月發(fā)布LTE-V R14標(biāo)準(zhǔn)，IMT-2020（5G）推進(jìn)組于5月成立C-V2X工作組加快我國車聯(lián)網(wǎng)V2X技術(shù)融合創(chuàng)新發(fā)展、加強(qiáng)跨行業(yè)跨領(lǐng)域協(xié)同，C-V2X工作組于9月發(fā)布LTE-V2X測試規(guī)范，車聯(lián)網(wǎng)商用化進(jìn)程將進(jìn)一步加快。

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