自动驾驶未来汽车的新赛道

戚正刚

苹果公司抓住了移动互联网周期，从2007年推出首款iPhone以来，走出了一个10年10倍的成长空间，并于2017年达到了全球年出货量的最高点。2020年特斯拉股价一度超越丰田成为全球第一大市值的车企，代表万物互联和智能产业周期的起点。从产业周期来看，未来10年将进入物联网的快速发展时代，泛汽车及大出行领域将成为其中一个核心的赛道。这是因为：

一、5G技术作为物联网时代的核心技术在2021年开始进入大规模部署和应用的元年;

二、基于中国新基建的车联网和工业互联网在2021年也开始逐渐步入应用，而车联网和工业互联网无疑是物联网时代的核心代表领域;

三、人工智能技术也在2021年前后迎来商业化元年，而具备自动驾驶的智能汽车产品是人工智能技术和工业互联网技术融合应用皇冠上的明珠。

在自动驾驶技术的研究方面，美国起步较早，早在1939年纽约世界博览会上，美国通用汽车公司首次展出了无人驾驶概念车Futurama。1958年，美国无线电公司（RCA，Radio Corporation of America）和通用集团联合，对外展示了智能驾驶汽车原型。依赖于预埋线圈的道路设施，车辆可以按电磁信号指示确定其位置与速度，控制转向、加速和制动。20世纪70年代，科技发达的国家率先开始进行无人驾驶汽车的研究。20世纪80年代，在美国国防部高级研究计划局（DARPA，Defense Advanced Research Projects Agency）的支持下，掀起了智能车技术研究热潮。1984年，DARPA与陆军合作，发起自主地面车辆（ALV）计划，ALV是一辆八轮车，在特定场景中仅完成低速行驶。在2004至2007年间，DARPA共举办了3届无人驾驶挑战赛。20世纪80年代，美国著名的大学如卡内基梅隆大学、斯坦福大学、麻省理工学院等都先后加入无人驾驶汽车的研究工作中。1984年由卡内基梅隆大学研发了全世界第一辆真正意义的智能驾驶车辆NavLab，该车辆利用激光雷达、计算机视觉及自动控制技术完成对周边环境的感知，并据此做出决策，自动控制车辆。欧洲从20世纪80年代中期开始研发智能驾驶车辆，其研究不强调车路协同，而是将智能驾驶车辆作为独立个体，并让车辆混行于正常交通流。日本智能驾驶技术研发起步较晚，且更多关注于采用智能安全降低事故发生率，以及采用车间通信方式辅助驾驶。日本在智能安全及车联网方面的研究走在世界前列，但对完全自主式智能驾驶技术关注较少。

从驾驶的自动化等级来分，SAE（国际自动机工程师学会）将自动驾驶等级从L0至L5共分为6个等级。

·L0级，人工驾驶，根据SAE的定义，L0级别的自动驾驶仅能提供警告和瞬时辅助。值得注意的是，主动刹车、盲点监测、车道偏离预警和车身稳定系统都属于L0级别的自动驾驶。

·L1级，辅助驾驶，能够帮助驾驶员完成某些驾驶任务，且只能帮助完成一项驾驶操作。驾驶员需要监控驾驶环境并准备随时接管。代表性技术应用有车道保持系统、定速巡航系统。

·L2级，部分自动化，可以同时自动进行加减速和转向的操作，也意味着自适应巡航功能和车道保持辅助系统可以同时工作。目前市面上大量的车型就配置了这一级别自动驾驶。

· L3级，条件自动化，车辆在特定环境中可以实现自动加减速和转向，不需要驾驶者的操作。驾驶员可以不监控车身周边环境，但要随时准备接管车辆，以应对自动驾驶处理不了的路况情况。最新的奥迪A8L就搭载了L3级别的自动驾驶技术，驾驶感受很是优异;沃尔沃和特斯拉也已经实现了L3级别自动驾驶技术。

·L4级，高度自动化，可以实现驾驶全程不需要驾驶员，但是会有限制条件，例如限制车辆车速不能超过一定值，且驾驶区域相对固定。实现L4级别自动驾驶后已经可以不需要安装刹车和油门踏板了。

·L5级，完全自动化，完全自适应驾驶，适应任何驾驶场景。但是涉及到技术、法律、伦理等方面限制和突破，目前还没有产品实现。

在5G技术落地前，低时延，高容量和高速率特性的通讯无法保证，注定自动驾驶只能考虑单车智能，用车载本身的硬件和软件去实现环境感知、行为决策、路径规划和运动控制。这也是目前大部分车企和主流自动驾驶初创公司的主攻方向。环境感知通过激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、车载摄像头、GPS、陀螺仪等各类传感器获取车辆所处环境信息和车辆状态信息，具体来说包括车道线检测、红绿灯识别、交通标识牌识别、行人检测、车辆检测、障碍物识别和车辆定位等;行为决策和路径规划根据所处的环境和车辆自身状态等设定路线规划，规划下一步具体行驶任务（车道保持、换道、跟车、超车、避撞等）、行为（加速、减速、转弯、刹车等）和路径（行驶轨迹）;运动控制则基于车辆动力学系统模型对车辆驱动、制动、转向等进行控制，使车辆跟随所制定的行驶轨迹。

环境感知上存在着两种技术路线之争，用与不用激光雷达。Tesla是前者的代表，用“摄像头+毫米波雷达+超声波雷达+FSD芯片”的解决方案，靠摄像头和深度学习技术去实现环境感知，而不依赖激光雷达。马斯克甚至在发布自家AutoPilot3.0的时候，抛出“激光雷达太蠢了，谁依靠激光雷达，谁就会完蛋”，炮轰了整个自动驾驶行业。但现实问题是，在夜晚、大雾、雨雪等弱光条件下，摄像头的识别效果是大打折扣的;深度学习的“识别”也不尽如人意，在Tesla撞大货车的事故中，就是因为摄像头在强反光情况下把白色的大货车识别为天空。因此几乎所有的自动驾驶初創公司、传统车企、人工智能企业、出行企业都在采用“激光雷达+摄像头+毫米波雷达+超声波雷达+自动驾驶芯片”的解决方案，增加了激光雷达就大幅提高了感知能力，当然也大幅增加了成本。

环境感知、行为决策、路径规划都依赖于车载计算机的算力，L2需要的计算力10TOPS（Tera Operations Per Second，万亿次操作每秒），L3需要的计算力为30-60TOPS，L4需要的计算力100TOPS，L5需要的计算力为500-1000TOPS。传统汽车MCU的算力难以满足自动驾驶汽车的计算要求，因此GPU、FPGA、ASIC等AI芯片进入汽车市场。由于需要满足-40-155℃的温度范围、高湿度、高振动、电磁干扰、大粉尘等苛刻使用条件，达到15年或20万公里的使用寿命，并且涉及可靠性及安全性，汽车芯片的设计比消费芯片或一般工业芯片设计难度要高，并且是数量级的差别。“车规级”芯片需要经过严苛的认证流程，包括可靠性标准 AEC-Q100、质量管理标准ISO/TS 16949、功能安全标准ISO 26262等。目前国外厂商主要有Nvidia，Intel Mobileye及Tesla等，国内厂商主要为华为、地平线、寒武纪等，Nvidia的Drive AGX Pegasus计算平台可实现320TOPS的算力，华为的MDC600计算平台实现了352TOPS的算力，但没有达到L5自动驾驶所需要的算力水平。

因此单车智能技术存在上限：感知上受传感器、算法的影响，在恶劣天气里，摄像头等传感器的识别能力大受影响;受地理环境的影响还无法实现超视距感知，如十字路口左右侧的情况，弯道前方的车辆情况。车载算力也受芯片能力限制，无法满足L4以上自动驾驶所需要的算力要求。

在万物互联的物联网时代，汽车是物联网的一个终端，物联网时代不仅仅有连接终端的变化，通信技术、算法和算力等因素同样在变化。如果真正做到了车联万物，也就是我们通常所说的V2X（车与车通讯，车与基础设施信息互通），就可实现车与人、车、路、云端等智能信息交換、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能。5G技术的低时延、高容量和高速率特性，保证了V2X的可落地性，基于5G实现的高精定位技术，也解决自动驾驶汽车在隧道、地库和高架桥下方的定位问题。另外借助5G的“高带宽”、“高速率”特性，使得5G+云计算的低成本自动驾驶方案成为可能。可以将一些算力需求转移到云端，仅在车载终端保留应急处理的算力，从而降低对车载算力的需求，避免了芯片算力约束，也节省了成本。

广汽蔚来在研的下一代智能汽车自动驾驶平台搭载了高算力的计算平台，支持多传感器接口，网联模块搭载了5G并支持C-V2X，在车内网络架构上融合智驾域和数字座舱域，结合了单车智能和云端计算，支持L4自动驾驶应用开发。广汽蔚来也深信在自动驾驶这么长的产业链上，需要专业的人做专业的事情，因此广汽蔚来组成了“模因战队”，战队成员包括广汽蔚来、北大金秋、地平线、文远知行、一嗨租车、新鼎资本、福沃德资本，意在共同打造“广蔚模式”，加速软硬件一体智能出行生态落地，打造首个软硬件一体的智能出行生态闭环系统。广汽蔚来打造合作平台和实现自动驾驶;北大金秋新技术公司将为智能出行生态提供行业趋势前瞻研究;地平线车载芯片提供算力支持;文远知行自动驾驶提供自动驾驶算法;一嗨租车提供场景化落地、数据收集和集成;新鼎资本、福沃德资本提供资本及合作资源支持。

自动驾驶让人们在行驶过程中能够解放双脚、解放双手，以至于解放双眼和解放大脑，有理由相信未来的机器驾驶比人工驾驶更安全更有效率。自动驾驶不仅仅提高了行驶的安全性，而且还解放了人类的驾驶时间，使得出行服务成为一个新的商业模式。出行服务生态不仅包含信息娱乐CP/SP， 这是传统互联网公司的优势，而且还包含驻车、充电、保险、维护、置换等车辆刚需服务，还应扩展到基于位置的日常生活服务（LBS），如餐饮、电商、旅行等，未来的智能汽车是除手机之外的重要的互联网流量入口。对于有车之后的汽车消费市场，据统计单车消费每年约8000元，这还不算移动生活消费。新车销售受到市场饱和、共享汽车、限购的影响，将逐渐趋缓，而服务的产值虽然小于新车，但利润远大于新车销售，而这一趋势还在逐年增长。2015年新车销售毛利2650亿元，服务毛利2230亿元，预计2020年，销售毛利达2480亿元，服务毛利将高达3000亿元（数据来源卡达克）。这里还没有考虑生活服务、多媒体服务及车辆使用中的充电服务带来的收入，这在商业模式上还有很大的拓展空间。广汽蔚来将充分做好系统融合、场景设计及用户引导，依托合作伙伴提供的定制化开发、丰富的应用、优质的内容、先进的服务，打破行业壁垒，带动所有的行业参与者一起加入到生态圈中来，最终实现用户购车、用车、聊车、养车、控车的闭环智慧出行生态。“凡难事必做于易，凡大事必做于细”。未来的构建需要无尽的想象力和踏实的执行，这两种力量汇聚在一起就是创新。世界永恒不变的只有变化本身，变化催生创新。在漫漫修远的求知路上，只有胸怀谦卑之心、诚实之心，慎始敬终，不断地迎接、拥抱创新，才能形成一种善意的价值创造，让蛋糕更大，形成开放共赢的局面。

汽车出行只是中点，更重要的是创造生活体验。不论造车、出行、还是移动生活，这唯有驾驶智能化才能使之可能，也唯有自动驾驶才能在驾驶出行的场景中，增强出行生活数字体验，使AI融合化运营服务落地。也唯有未来的自动驾驶才能使时间变现，在出行生活商业模式开拓中获得先机。