2017年尾，北京市率先發(fā)布指導(dǎo)意見，允許自動(dòng)駕駛車輛道路測(cè)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(zhǎng)朱西產(chǎn)曾透露中國(guó)有可能在2018年發(fā)布首張自動(dòng)駕駛上路測(cè)試牌照。

在這一背景下，自動(dòng)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(jì)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(diǎn)，本文將揭示日趨清晰的自動(dòng)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(dòng)駕駛，逐漸往系統(tǒng)集成傾斜

從ADAS高級(jí)駕駛輔助到自動(dòng)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(jí)駕駛輔助系統(tǒng)，即ADAS，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)商用的自動(dòng)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(dòng)駕駛的基礎(chǔ)。從整個(gè)ADAS輔助駕駛系統(tǒng)的架構(gòu)來講，系統(tǒng)級(jí)別可以分為三個(gè)層級(jí)，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(duì)不同境況時(shí)候的做出的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)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(dòng)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(jí)輔助駕駛的措施。不論從ADAS還是從自動(dòng)駕駛來考慮，這三個(gè)層級(jí)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(gè)層級(jí)，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(dòng)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(shí)，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(huì)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(huì)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(shì)。

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(shí)用性已經(jīng)引起整車廠的足夠重視。而根據(jù)Displaysearch的測(cè)算，目前歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有超過8%的新車配備環(huán)視系統(tǒng)，而新興市場(chǎng)這一比例僅為2%。預(yù)計(jì)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(dòng)駕駛系統(tǒng)融合了感知層與算法層，成為獨(dú)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(dòng)駕駛功能”的硬件系統(tǒng)——Autopilot 2.0。這套系統(tǒng)包括了8個(gè)攝像頭、12個(gè)超聲波傳感器以及一個(gè)前置毫米波探測(cè)雷達(dá)。攝像頭將提供360度的視角，最大識(shí)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(guó)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(zhǎng)為1～10mm）的電磁波，毫米波的波長(zhǎng)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(diǎn)。毫米波雷達(dá)在雷達(dá)探測(cè)、高速通信、導(dǎo)彈制導(dǎo)、衛(wèi)星遙感、電子對(duì)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(jì)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(jí)采用4個(gè)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(chǎng)占有率均為22%，并列全球第一。博世的長(zhǎng)距離毫米波雷達(dá)產(chǎn)品是其核心產(chǎn)品，探測(cè)距離可以達(dá)到250米，是目前探測(cè)距離最遠(yuǎn)的長(zhǎng)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(dú)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(shì)。

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(dòng)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(yíng)：以美國(guó)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(guó)IBEO為代表的提供包括硬件和軟件在內(nèi)的整套自動(dòng)駕駛解決方案的供應(yīng)商。目前由于價(jià)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?yàn)榧す饫走_(dá)精度高、反應(yīng)時(shí)間快、不受雜波影響等特性，隨著技術(shù)的發(fā)展使得價(jià)格逐步降下來，未來對(duì)準(zhǔn)確率及精度要求非常之高的自動(dòng)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(shì)。

4、多傳感器融合是必然趨勢(shì)

自動(dòng)駕駛行業(yè)的終極目標(biāo)是做到無人駕駛（頂級(jí)自動(dòng)駕駛），而無人駕駛對(duì)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(cè)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(cè)儀等多種傳感器的融合是必然趨勢(shì)。

5、高精度地圖的競(jìng)爭(zhēng)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(gè)龐大的工程。由于目前GPS定位技術(shù)的誤差在米級(jí)以上，目前市面上已有的導(dǎo)航地圖對(duì)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(duì)地圖精度有更高的要求，需要精確到厘米級(jí)，用以彌補(bǔ)汽車傳感器技術(shù)和應(yīng)對(duì)策略方面的不足。同時(shí)，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(duì)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(duì)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(duì)比

資料來源：上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所整理

2015年8月，諾基亞在眾多競(jìng)爭(zhēng)者中，選擇將國(guó)際領(lǐng)先的高精度HERE地圖以28億歐元的價(jià)格出售給了出價(jià)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?yàn)榭粗辛烁呔鹊貓D在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的光明前景。HERE當(dāng)前收錄了全球近200個(gè)國(guó)家的地圖數(shù)據(jù)，在97個(gè)國(guó)家提供語音導(dǎo)航，在41個(gè)國(guó)家提供實(shí)時(shí)交通信息，并且每天還可以利用8萬多個(gè)數(shù)據(jù)源對(duì)地圖進(jìn)行270萬次更新。尤其在汽車車載導(dǎo)航市場(chǎng)，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(gè)國(guó)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(duì)自動(dòng)駕駛的研究也一直保持在前沿，其車道級(jí)高精度定位技術(shù)建立在TomTom高精度地圖和車道級(jí)點(diǎn)云地圖（RoadDNA）數(shù)據(jù)之上。在車輛實(shí)際運(yùn)行過程中，定位算法會(huì)將實(shí)時(shí)點(diǎn)云數(shù)據(jù)與RoadDNA進(jìn)行匹配，計(jì)算高精度位置。該項(xiàng)技術(shù)可用于自動(dòng)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(duì)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(shì)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(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)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(dòng)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(guó)國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)對(duì)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(dòng)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(guó)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(guó)金證券研究所

根據(jù)普華永道最新的車聯(lián)網(wǎng)研究報(bào)告顯示，未來車聯(lián)網(wǎng)的七個(gè)應(yīng)用方向中，安全性與自動(dòng)駕駛所占未來市場(chǎng)份額最大。為了提高自動(dòng)駕駛車輛的安全性，車聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同決策成為了市場(chǎng)的剛性需求，智能網(wǎng)聯(lián)汽車成為了未來的趨勢(shì)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車=單車智能+車聯(lián)網(wǎng)（V2X），電動(dòng)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(shì)。國(guó)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(shí)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(shí)現(xiàn)汽車最佳能耗。根據(jù)NHTSA的預(yù)測(cè)，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(guó)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(jí)版，可以實(shí)現(xiàn)在特定小區(qū)域內(nèi)（通常為數(shù)十米）對(duì)高速運(yùn)動(dòng)下的移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別和雙向通信，例如車輛的“車-路”、“車-車”雙向通信，實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)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(shí)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(shí)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(shí)僅為幾十毫秒。以60公里時(shí)速的車速為例，車輛距離可以控制在分米的級(jí)別，極大地提高了安全性。與DSRC相比，LTE-V在系統(tǒng)延時(shí)、容量、網(wǎng)絡(luò)可靠性、基礎(chǔ)設(shè)施完備性、高速移動(dòng)場(chǎng)景等關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力指標(biāo)上有一定優(yōu)勢(shì)。

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(duì)決與融合成為行業(yè)發(fā)展的主旋律，要實(shí)現(xiàn)全工況完全自動(dòng)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(dòng)駕駛時(shí)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(jiān)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(jì)想要切入汽車市場(chǎng)分一杯羹的電信運(yùn)營(yíng)商及其相關(guān)供應(yīng)商，它們對(duì)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(shí)占據(jù)先機(jī)，但相對(duì)而言DSRC采用的高頻段穿透性不如低頻信號(hào)，固體物質(zhì)更易吸收5.9GHz的信號(hào)，很大程度上限制了城市環(huán)境下通信信號(hào)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(shì)，因此，在現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施上搭建V2X體系會(huì)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(guó)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(cè)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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