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中国智能网联汽车行业技术逐渐成熟,政策大力推动,自动驾驶落地加速[图]

    自动驾驶技术逐渐成熟,无人干预下平均行驶里程快速提升。2017年10月,谷歌母公司Alphabet旗下自动驾驶汽车公司Waymo向美国交通部提交了一份43页的安全报告,其中明确指出其自动驾驶系统已达到Level4级别,即可在任何系统故障的情况下实现车辆安全制停的能力,而无需人类驾驶员接管。根据加州车辆管理局披露的Waymo自动驾驶数据,2015年以来Waymo在无干预条件下可行驶的平均里程整体上呈上升趋势,并在2018年出现大幅提升。

    2018年12月5日,Waymo正式在美国推出付费无人出租车服务WaymoOne,在全球率先开启自动驾驶技术的商业化进程。国内方面,百度在2017年4月发布Apollo计划,开放自动驾驶平台,2019年1月发布了Apollo3.5,支持复杂的城市和郊区驾驶环境。同时发布面向大规模生产车辆的全新智能驾驶解决方案ApolloEnterprise。我们认为自动驾驶技术正在逐渐成熟,自动驾驶或比预想中更快到来。

Waymo无人干预下平均行驶公里(英里)

数据来源:公开资料整理

    加州车辆管理局年度报告,百度跻身世界领先水平。2019年2月加州车辆管理局公布了自动驾驶脱离报告,是指自动驾驶测试中,无法进入自动驾驶模式或终止自动驾驶模式改由人工控制的情况。从2015年开始,获得自动驾驶车牌并在加州测试的公司每年都要汇报,今年提交报告的有48家。Waymo和通用Cruise以0.08次/千英里和0.19次/千英里遥遥领先其他竞争对手。我国的百度以4.86次/千英里排名第7。

    政策大力推动,自动驾驶路测牌照发放超过11000张。2018年1月5日,发改委发布《智能汽车创新发展战略(征求意见稿)》提出到2020年我国智能汽车新车占比达到50%。2017年12月18日,北京成为国内最先发布自动驾驶路测管理办法的城市。2018年3月1日,上海成为国内最先发布自动驾驶路测牌照的城市。截至2019年5月,全国已经有13个城市,发放了约100张路测牌照。2019年5月15日,工信部印发《2019年智能网联汽车标准化工作要点》,将在年内制定乘用车和商用车自动紧急制动(AEB)、驾驶自动化分级、汽车信息安全通用技术等一系列标准。

    各大公司积极布局自动驾驶,将在2020年左右爆发。其中Waymo和百度的推出时间最早,Waymo在2018年12月启动自动驾驶出租车服务,百度则将在2018年内量产无人驾驶小巴车。此外通用旗下的第四代Cruise自动驾驶汽车将于2019年在美国率先通过车辆共享实现商业化运营。丰田2018年1月在CES上发布纯电动自动驾驶概念车e-Palette,计划在2020年东京奥运会投入使用,同时宣布并将从一家汽车公司转型为一家移动出行公司。特斯拉、英伟达、英特尔等纷纷计划将在2020年实现自动驾驶。

各大公司自动驾驶汽车推出时间表

公司名称
无人车推出时间
Waymo
2018年12月6日推出自动驾驶出租车服务“WaymoOne”
百度
2019年1月8日发布Apollo3.5以及智能驾驶商业化解决方案ApolloEnterprise
通用
第四代Cruise自动驾驶汽车将于2019年在美国率先通过车辆共享实现商业化运营
特斯拉
2019年2月,马斯克表示特斯拉将在2020年之前实现完全自动驾驶
英伟达
2019年1月8日发布商用L2+自动驾驶系统NVIDIADRIVEAutoPilot,大陆和采埃孚基于NVIDIADRIVE的L2+
自动驾驶解决方案将于2020年开始投产。
英特尔
Mobileye与大众集团和以色列汽车进口商ChampionMotors合作的自动驾驶打车服务就将在2020年初在以色
列落地。
吉利
2019年2月26日宣布计划在2021年L3级别量产车型,并支持5G和C-V2X。
丰田
2018年1月在CES上发布纯电动自动驾驶概念车e-Palette,计划在2020年东京奥运会投入使用,并将从一家
汽车公司转型为一家移动出行公司
福特
2018年7月宣布在2030年之前对新成立的自动驾驶公司投资40亿美元,并计划在2021年推出自动驾驶汽车。
奔驰&宝马
2019年3月宝马集团与戴姆勒集团合作研发L3-L4级自动驾驶,计划在2025年之前让双方的合作成果成规模
地应用。
奥迪
2017年9月表示到2018或2019年,所有型号的奥迪车都将配备自主驾驶功能。2017年9月发布的奥迪A8配
备了L3级自动驾驶系统。

数据来源:公开资料整理

    一、车联网

    “车联网”不是简单地“为车上的人提供网络接入及服务”,而是”将汽车组成数据互动网络“,它是物联网的细分。车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础,按照约定的通信协议和数据交互标准,在车-X(X:车、路、行人及互联网等)之间,进行无线通讯和信息交换的大系统网络,是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。

    车联网由端、管、云构成。端指是可以实现通信的车载终端,现阶段包括车载中控系统、T-box等;管指数据传输的管道,包括各种通信设施以及交互协议;云指车联网云平台,负责数据的处理、分析、整合以及再利用。

    车联网的生态由人、车、环境三部分组成。人是指车辆为人提供信息、娱乐等服务,同时集分析用户的驾驶行为、习惯等用于保险等增值服务。车是指车辆需要依托车联网来实现高精地图导航、超视距决策、车辆监控、车辆救援、车辆诊断、工况信息用于车辆研发、保养等。环境是指通过车联网可以搜集实时路况信息、实现不停车道路收费、道路事故监测、实时调度等。

    网联化与智能化相辅相成,两者必将融合。由于中高级别自动驾驶所需的通信技术及设施(4GLTE-V、5G)还未完善,现阶段网联化与智能化还处于各自发展或初步的协同发展阶段。随着智能化向终极的自动驾驶阶段迈进的过程中,车联网作为自动驾驶的基础是不可或缺的,最后智能化、网联化将深度融合。

    车联网让自动驾驶实现云感知、云计算。传统汽车是单独的个体,而自动驾驶汽车将互联互通,汽车变成了一个移动终端。通过云端的高精地图实现路径规划,同时将实时路况上传,更新高精地图。通过车联网实现车与车、车与道路基础设施的实时通信,更好的感知车、人、路的状态。通过本地决策与云端决策并重的方式分析雷达、MEMS等传感器获取海量数据,然后通过执行单元控制车辆。

车联网对自动驾驶的作用体现在:云感知、云计算

数据来源:公开资料整理

    二、硬件

    智能网联汽车生态,硬件先行,增值服务后续发力。智能网联汽车将颠覆现在传统的汽车行业,汽车可能将由传统的车辆销售、售后进入到出行运营时代。同时智能汽车需要更多的传感器、强大的芯片和人工智能算法。通过车联网实现云感知、云计算等。而积累下的海量数据也将衍生出海量的增值服务。在智能网联汽车逐步兴起的过程中,摄像头、雷达等传感器、芯片、通信设施、数据库等硬件肯定将率先盈利。随后增值服务比如道路违章监控、安防监控、快递到车等将让智能网联汽车衍生到人们生活的方方面面。

    车联网将使汽车变成下一个移动终端,流量红利将从智能手机分流到汽车。因此互联网巨头纷纷布局智能网联汽车,试图将成熟的移动互联网生态移植到汽车上。比如阿里的AliOS已经搭载在上汽荣威、名爵、大通等车型上,而且与神龙、福特等战略合作。腾讯的AIinCar与广汽、长安、吉利、比亚迪、东风柳汽、一汽等战略合作。百度的Apollo平台已经进化到3.5版本,合作伙伴达到100家。华为汽车业务基于ICT(信息通信技术)为智能网联汽车提供增量部件,具体包括云服务、智能驾驶、智能网联、智能互联、智能能源5个方面。

    数据成为各方争夺与博弈的核心。智能汽车与传统汽车不同,它会产生大量数据。根据应用的不同可以分为三类:汽车行车工况数据、车内交互数据(包括语音、消费、娱乐等用户数据)、地图数据(或周围场景数据)。智能汽车可以在用户许可的情况下,通过技术手段获得汽车全生命周期的行车数据,对车厂品质和技术提升,以及车型后续的开发至关重要。地图数据(或周围场景数据)可以提高地图的准确性,并实时更新,特别是进入自动驾驶阶段,高精度的场景数据决定了自动驾驶的安全性。车内交互数据包含的面更广用户通过车载系统进行的购物、娱乐、社交等信息都包括在内,是增值服务的基础。比如可以根据用户习惯推荐商店,获得广告收入。

    三类数据的划分、归属、应用是各方争夺和博弈的核心,其中用户信息是增值服务的入口和基础,更是各方争夺的焦点,而深谙平台重要性的互联网巨头们更是不会错过。阿里推出YunOS、百度推出DuerOS、腾讯推出AIincar生态系统,都集成了内容+服务,并辅以语音识别等AI功能。其中阿里的YunOS开始的最早,而且已经跟上汽开发出了非常成功的荣威RX5车型,并探索了一套行之有效的汽车数据合作协议。2014年7月阿里、上汽签订协议,共通投资10亿元成立“互联网汽车基金”,各占股50%,并成立斑马网络技术有限公司,双方各持股49.5%。并以斑马网络为主体开发了YunOS(现在进化为AliOS),并搭载在了荣威RX5上,其中行车过程中的地图数据采用阿里旗下的高德地图。

    车厂:汽车底层应用在行车过程中积累的工况数据因为涉及到车厂的技术和品质信息,因此不经斑马直接上传到车厂的数据中心。

    阿里/斑马:用户在使用基于AliOS的斑马智行车机过程中产生的交互、语音识别、以及衣食住行产生的数据,上传至阿里/斑马的服务器。

    高德:与出行强相关的地图数据,例如餐饮、停车场、加油/充电站的POI会上传至高德的服务器,用于高德改善和加强动态交互信息的准确性。

    但是汽车厂商们也不想将车联网所带来的附加价值拱手让给科技公司,在智能网联的趋势下各大车企都在尝试向服务型公司转型。其实车企与互联网公司早在2014年就开始合作。2014年苹果发布CarPlay,Google发布AndroidAuto,百度发布CarLife,并拉拢各大汽车厂商。2015年谷歌和通用汽车、本田汽车、奥迪、现代四家车企以及英伟达组建OAA(开放汽车联盟),试图复制Android在智能手机上的成功,但是进展缓慢。2017年3月,宝马还宣布放弃使用对车辆信息要求比较多的AndroidAuto。相反车企巨头们开始自立门户,推出后续服务。比如2016年4月,丰田与微软成立了专注于数据处理的软件技术公司ToyotaConnected,其中微软占股5%。丰田希望通过ToyotaConnected打造一个“全球云生态系统”和一个灵活的“移动出行服务平台”。而新推出的2018款凯美瑞也成为第一款向丰田回传数据的车型,今后上市的其他车型也将会接入这一服务。而搜集的数据可以提供车队管理和UBI车险等增值服务。而特斯拉更是从一开始就将车联网作为自己核心的竞争优势和研发重点。

    传统的车载信息娱乐系统企业把握了人机交互的入口,也在试图向后续的服务延伸。德赛西威就前瞻地提出要从Tier1向Tier0.5转型的战略。特别是在目前,阿里、百度、腾讯、谷歌等互联网巨头们已经拥有了成熟的互联网生态,涵盖了地图、购物、支付、社交等等,似乎只需要将这种成熟的互联网生态迁移到汽车平台即可,因此在三方角力中,处于强势地位。在这种情况下处于弱势的整车厂和车载信息娱乐系统企业很可能合作,从而分到增值服务的大蛋糕。于是传统车载信息娱乐系统企业在整车厂面前的话语权就增加,确实有可能从Tier1向Tier0.5转型,从单纯的产品交付向后续的服务延伸。

    目前互联网巨头、整车厂、车载信息娱乐系统公司这三方各有优势与劣势,互联网巨头的虽然拥有完善的生态,极强的系统开发能力,但是与整车厂的合作经验不足,对硬件集成开发的经验不足;整车厂拥有成熟的汽车研发、生产、供应链体系,以及用户口碑,但是软件开发能力不足。车载信息娱乐系统企业处于中间状态,虽然没有互联网巨头的生态与底层开发操作系统的能力,但是拥有一定的系统定制能力,比如德赛西威的核心技术中符合车载信息娱乐设备的操作系统设计技术,自主研发了基于WinCE和Linux的导航信息娱乐系统平台,同时优化WinCE和Linux的的启动速度,做到车载系统的快速启动,这些是整车厂不具备的。车载信息娱乐系统公司还具有丰富的车规级硬件开发能力,拥有与车厂合作开发的丰经验,这些是互联网公司不具备的。

    三、行业格局

    5G商用在即,给车联网注入活力。5G网络的核心特点:更高速率、更多连接、更低时延、更高可控。5G移动边缘计算、边云协同技术可以满足车联网在高可靠性、低延时方面的严格要求。我国从2016年11月工信部就正式划分5905-5925MHz用于LTE-V试验,未来LTE-V技术可以平滑演进到5G。

    不同传感器各有优势,多传感器融合成为趋势。自动驾驶的传感器主要有LiDAR(激光雷达)系统、视觉(照相机)系统、毫米波雷达、超声波雷达等。不同传感器的原理和功能各不相同,能在不同的场景中发挥各自的优势,因此目前难以相互替代。

四类汽车传感器对比

传感器
原理
优势
劣势
最远距离
成本
LiDAR(激光
雷达)系统
通过发射和接受激光束,分析激光遇到目标对象后
的折返时间,计算出目标对象与车的相对距离。目
前常见的有8线、16线和32线激光雷达,激光雷达
线束越多,测量精度越高,安全性也越高。
测距精度高,方向
性强,响应快,能
快速复建出目标的
三维模型,满足90%
的自动驾驶工况
成本高,容易受
天气的影响,如
雨雪、大雾,但
随着算法和激光
器的改进,可以
解决
100-200m
大于2万
视觉(照相
机)系统
通过摄像头采集外部图像信息,并通过算法进行图
像识别
可以分辨出障碍物
的大小和距离,而
且能识别行人、交
通指示牌
受到视野的影
响,受恶劣天气
影响,逆光或光
影复杂情况效果
6-100m
单目
500-1000
元,双目
1500-2000
毫米波雷达
利用波长1-10mm,频率30GHz–300GHz的毫米波,
通过测量回波的时间差算出距离。目前车载雷达的
频率主要分为24GHz频段和77GHz频段
不受天气情况和夜
间影响,可以探测
远距离物体
行人的反射波较
弱,难以探测
大于200m
77GHz1000
元,24GHz
500元
超声波雷达
通过超声波发射装置向外发出超声波,到通过接收
器接收到发送过来超声波时的时间差来测算距离。
一般采用40kHz探头
防水、防尘,监测
距离在0.1-3米之
测试角度较小,
需要在车身安装
多个
3m
模组
100-200
元,传感器
5元/个

数据来源:公开资料整理

    毫米波雷达发射毫米波段的电磁波,利用障碍物反射波的时间差确定障碍物距离,利用反射波的频率偏移确定相对速度。毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强,具有全天候(大雨天除外)全天时的优点。其缺点是无法识别物体颜色;视场角较小,需要多个雷达组合使用;行人的反射波较弱,难以识别。目前市场上主流的车载毫米波雷达频段为24GHz(用于短中距离雷达,15-30米)和77GHz(用于长距离雷达,100-200米)。但是77GHz在性能和体积上都更具优势,77GHz的距离分辨率更高,体积比24GHz产品小了三分之一。

    毫米波雷达主要由天线、射频MMIC、基带信号处理三部分组成。现在的毫米波雷达采用“微带贴片天线”使得天线体积更小、重量更轻。雷达射频前端单片微波集成电路(MMIC)用于产生和接收射频信号,目前主流的芯片是SiGe工艺,主要厂商有英飞凌。不过已经有公司如富士、德州仪器等公司开发出了CMOS工艺的毫米波射频芯片,使得成本大幅降低。基带信号处理部分主要是算法,是毫米波雷达稳定性、可靠性的核心。数字处理包括阵列天线的波束形成算法、信号检测、测量算法、分类和跟踪算法等。

    自动驾驶市场空间巨大,根据我们简单的测算,根据我们草根调研到的单价,假设单价不变,国内汽车年销量2800万辆,全球年销量9400万辆,仅传感器部分,国内市场空间就超过3000亿元,全球市场规模超过1万亿元。当然这只是简单测算,因为汽车零配件公司大多有年降,汽车销量也在缓慢增长。

    三、发展趋势

    1、 整车厂与互联网巨头合作,阿里和上汽就是典型。

    两方共通出资成立了斑马网络,并以斑马网络为主体,开发车载操作系统,并提供后续的增值服务,获取用户数据。而上汽因为有斑马网络的股权,所以也能获得利润。属于整车厂与互联网公司的互利共赢,而车载信息娱乐公司被绕过,或者只是承担车机的硬件开发生产工作。但是阿里与上汽的合作,经历了三年的磨合,项目更是几经波折,时间成本巨大。后续的百度、腾讯们是否还有三年时间磨合?此外以这种模式合作,车企需要持股,分享到增值服务的利润,不然车载系统推广难度较高。

    2、 互联网巨头主导型,这里分为完全完全主导的封闭型和开放的平台型两种。

    完全主导封闭型的代表是Waymo。Waymo通过自主研发软件与硬件,开发出了全球最先进的自动驾驶技术,并且将在2018年内提供自动驾驶出租车服务。整车厂、车载信息系统商都成为了Waymo的供应商。由于车辆无需驾驶,乘客在乘车时可以社交、购物、看新闻、看视频、玩游戏等。而这些甚至都可以在Google的整个生态系统中完成,将Android的整个生态无缝地迁移过来。比如在美国,Android手机里的GoogleNow已经在根据位置提供服务推荐,比如进入一家餐厅,GoogleNow就会跳出这家餐厅的推荐菜。短期来看,由于自动驾驶汽车成本还太高,主要应用肯定是出租车等商用活动,而非私家车。由于车辆并非乘客专属,乘客就不会通过车辆来完成支付、购物等专属活动,这一块增值服务的空间有限,就像大家不会在网吧的电脑上保存自己的淘宝、邮箱、支付宝等账号。只有长期来看,在自动驾驶汽车向私家车普及,智能手机的生态才能真正迁移,当然这个过程比较漫长。Waymo也发现完全封闭的模式虽然能最大限度保证品质,但是渗透率太慢,就像Android跟iOS,顺丰跟三通一达。因此Waymo的定位也在摇摆,2月27日,Waymo的CEO在参加一个《纽约时报》组织的论坛中说:“对Waymo而言,自我定位不是一家出行公司,也不是一家汽车公司,Waymo是一家自动驾驶技术方案提供商,首要任务是推出安全的自动驾驶方案。”

    开放的平台型的代表是百度Apollo平台,通过提供开源的自动驾驶平台,让整车厂、硬件厂商等参与进来,共同开发。这种模式虽然对平台而言短期的盈利能力不强,但是能够快速扩张市场份额。而对于接入平台的硬件厂商而言,在平台渗透率扩张的过程中就已经能开始盈利。比如德赛西威与百度共通开发的BCU-MLOC(高精度定位)、BCU-MLOP(高精定位+环境感知)产品,在百度自动驾驶渗透率提升的过程中,出货量也将随之增长。虽然长期来看,如果Apollo平台能顺利推广,那百度势必能占领车载操作系统,把握人机交互的入口。

    但是短期来看,车载操作系统的落地要快于自动驾驶(比如上文提到的AliOS已经在荣威RX5中量产),万一到时候车载操作系统已经一家独大,那百度只能反过来将自动驾驶解决方案接入车载操作系统,这显然是百度不愿看到的。于是百度也在2017年1月推出了操作系统DuerOS,DuerOS和Apollo一样,其核心能力都源于百度大脑。但是目前DuerOS在汽车上的装机量并不高。这种情况下百度可能会通过入股现有的车载信息系统企业,利用车载信息系统企业成熟的开发体系以及整车厂的客户资源来加速DuerOS的落地。此外DuerOS也面临了诸多竞争对手,除了上文提到的阿里的AliOS,腾讯肯定也不会忽视互联网汽车这个未来的移动终端。2017年11月腾讯发布了AIinCar系统。AIinCar并不是一套完整的操作系统,更像是解决方案,基于腾讯在安全、内容、语音、大数据、AI等方面的技术,根据车厂的实际需求按需输出,即成为了整车厂的供应商。

    3、 整车厂主导型,互联网公司与车机厂都是供应商。

    典型的如特斯拉、蔚来等新兴车企,他们的车载系统分别采购了屏幕、芯片等硬件,以及地图服务、语音识别方案等软件,然后集成了自己订制的系统。而现有的开源车载操作系统如AGL等,也为整车厂订制操作系统提供了基础。但是整车厂绕过互联网巨头提供的网络服务是有限的,比如现在的购物、支付、社交等都已经牢牢掌握在巨头手中,举例来说,如果要查看周围商家的点评就需要大众点评的数据,而就算是特斯拉、蔚来等主打科技的新兴车企也不具备这些数据,于是整车厂会跟大众点评等公司采购这些数据。或者车载系统跟手机一样安装APP,用户在多个APP之间跳转,但是体验效果要比类似AliOS的基于场景推送服务的模式差很多。此外并非所有整车厂都具备特斯拉、蔚来等公司的软件开发能力,于是有些整车厂会选择跟车载信息系统公司合作,由车载信息系统公司来负责开源车载系统的定制和硬件开发。

    腾讯的AIinCar系统的逻辑也是类似,比如交互领域腾讯语音助手可以为车机提供语音控制能力,在内容领域QQ音乐、腾讯视频的内容可以无缝嫁接到车载信息娱乐系统,安全领域腾讯可以帮助车企完善车联网的安全体系架构,比如腾讯“白帽子”团体科恩安全实验室曾经帮助特斯拉修复系统漏洞。随着车联网时代的到来,车载环境下的应用除了导航、音乐外还会产生新的“杀手级APP”。腾讯肯定不会放弃自己从PC时代的QQ到移动互联时代的微信积累下的社交地位。但是试想如果未来的车载系统集成了社交功能,通过语音就实现发讯息、通过车内大屏查看好友分享的照片,并集成更多新玩法,比如因为车上的摄像头实时拍摄周围的景象,用户可以选择喜欢的片段或照片迅速分享,而不会错过转瞬即逝的某个有趣的场景。车内的摄像头还可以完成自拍,用户还能解放双手摆Pose。应用场景的变化会带来巨大的变化,很多PC时代成功的应用由于没有把握移动互联时代的变化,最终被淘汰。其实早在2015年腾讯就推出过车联ROM、车联APP和“我的车/MyCar”服务,车联APP是手机互联,类似于CarPlay。车联ROM则是车机操作系统,当时主打后装市场,并与华阳、路畅等车机厂家合作,不过都不算成功。AIinCar的推出正是腾讯在车联网时代的反击,而AIinCar的服务落地都集中在车载信息娱乐系统,因此腾讯很可能通过收购或参股现有的车载信息系统企业来加速AIinCar的落地。

    相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国车联网行业发展现状分析及市场前景预测报告

本文采编:CY337

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