無人駕駛技術(亦稱自動駕駛技術)涵蓋了多項前沿技術,包括毫米波雷達、雷射雷達、人工智慧、計算機視覺等技術。自動駕駛系統通過車載傳感器和高精地圖收集處理信息,識別障礙物和標誌信息,來判斷選擇適合的行駛路徑。
無人駕駛簡介
無人駕駛技術(亦稱自動駕駛技術)涵蓋了多項前沿技術,包括毫米波雷達、雷射雷達、人工智慧、計算機視覺等技術。自動駕駛系統通過車載傳感器和高精地圖收集處理信息,識別障礙物和標誌信息,來判斷選擇適合的行駛路徑。
無人駕駛技術能夠降低交通風險,提高駕駛安全性,同時提高道路交通效率,避免道路阻塞。繼續延伸,由於駕駛安全性以及效率的提升帶來潛在的效益包括:油耗的減低,保險維修費用的減少,環境汙染排放物的減少,停車位需求的減少等。
自動駕駛技術按照目前國際標準劃分為六級,一般來說只有達到L3級別以上,才能實現無人駕駛(即無需人為操控)。目前能夠達到L3級以上自動駕駛的有谷歌Waymo、GM Cruise、特斯拉,奧迪,百度等幾家企業,多數自動駕駛系統仍然停留在輔助駕駛上。
無人駕駛發展歷程
據有關資料,最早無人駕駛汽車可追溯至20世紀80年代,德國慕尼黑的德國國防科技大學科學家團隊成功研製了一款「引領夢想」的奔馳機器人汽車,改款汽車能在無交通意外情況下時速達到100公裡;隨後歐洲委員會設立了8億歐元的有關無人駕駛汽車的「普羅米修斯工程」,致力於歐洲高效交通和未來安全重大項目。
1987年,美國發明了第一臺通過傳感器自動導航的無人駕駛汽車;
1994年,德國研製出VaMP和Vita-2,被認為是真正意義上的無人駕駛汽車;
2010年,義大利研製的VIAC完成駕駛汽車上的首次洲際旅行;
2012年,谷歌獲得美國首個無人駕駛車輛許可證;
2015年,百度無人駕駛汽車首次在北京五環進行測試;
2016年,特斯拉推出Autopilot輔助駕駛功能;
2018年,Waymo無人駕駛汽車正式在美國亞利桑那州推出計程車服務,無人駕駛在計程車領域首次實現商業化。
全球無人駕駛發展現狀
——無人駕駛汽車兩大陣營
無人駕駛汽車參與企業主要分為兩類:網際網路企業及整車廠商。
網際網路代表企業包括:谷歌、蘋果、Uber、百度、騰訊等;整車廠商代表企業主要包括:奧迪、日產、特斯拉、奔馳、寶馬等。
網際網路企業與整車廠商切入無人駕駛的方式有所不同,整車廠商技術實施階段從L1開始,逐步推進,穩打穩紮,將安全基礎放在第一位;而網際網路企業一般直接從L3級自動駕駛級別開始技術研發,直接跳過L1跟L2級別自動駕駛。
目前,無論是網際網路企業或是整機廠商,其無人駕駛技術等級主要為L2-L3級,行駛過程仍然需要人為幹預。
網際網路企業與整車廠商在無人駕駛領域互有優勢,具體如下:
——Waymo繼續領跑市場
2019年2月,美國加州機動車管理局(DMV)發布了《2018年自動駕駛接管報告》,數據顯示,谷歌旗下Waymo無人駕駛汽車繼續領跑市場,將傳統車企遠遠甩在身後。
在加州拿到測試牌照的62家公司中,有48家提交了報告,其中有28家有測試結果,測試期為2017年12月1日至2018年11月30日。
從測試成績了來看,第一名為谷歌旗下Waymo,平均每跑17846.8公裡才需要人工幹預一次,較2017年(5596公裡/次)成績有了較大提升。排名第二的依然為GM Cruise,平均每8327.8公裡才需要幹預一次,較2017年(1254公裡/次)成績有了大幅提升。
從測試報告前十五無人駕駛企業類型來看,多數為網際網路企業,同時相對比2017年,出現了很多初創企業,例如小馬智行、景馳科技、Nuro等。其中有兩家目前已經處於清盤狀態,分別為星行科技和Drive。
——2020年L4級無人駕駛汽車或進入量產
根據SAE分類,L4級別車輛將全部交給系統,L4、L5的區別主要在於是特定場景還是全場景應用。在技術實現方面,L4級別以上的無人駕駛車載攝像頭數量將明顯提升(從L1/2的每車2個增加到每車8-12個),雷射雷達成本也需大幅下降。
從各廠商披露的計劃來看,基本到2020年,各大廠商按計劃將實現自動駕駛汽車(完全自動駕駛)量產,同時推進商用落地。
——全球自動駕駛滲透率將快速提升
根據IHS預測,全球自動駕駛滲透率將快速提升,2016年L1/L2級功能滲透率約為5%,2020年將達40%;L3級功能也逐漸開始量產,2020預計滲透率將達5%;L4/L5級功能將在2025年左右實現量產,滲透率有望達5%;至2040年,所有新車都將配備自動駕駛功能,其中L4/L5級自動駕駛滲透率將達50%。
中國無人駕駛發展現狀
——政策助推無人駕駛產業發展
繼北京、上海等城市先後就自動駕駛車輛道路測試出臺管理辦法和細則之後,2018年4月,全國適用的自動駕駛路試新政正式出爐,隨後全國範圍內發布了多張路測牌照,促進了國內無人駕駛產業發展。
2018年12月工信部發布《車聯網(智能網聯汽車)產業發展行動計劃》,到2020年,車聯網用戶滲透率達到30%以上,新車駕駛輔助系統(L2)搭載率達到30%以上,聯網車載信息服務終端的新車裝配率達到60%以上,構建能夠支撐有條件自動駕駛(L3級)及以上的智能網聯汽車技術體系。
——整車廠商L3級自動駕駛汽車或於2020年量產
國內整機廠商在無人駕駛發展進度上,技術和戰略定位等仍處在跟隨國際巨頭步伐階段,L3 落地商業化殊為不易。一方面,L3 的技術存在諸多不確定性,實現L2 到L3 的跨越,不僅僅要在L2 的基礎上增強系統的感知能力,同時對地圖、定位精度也有了更高的要求。另一方面,由於法律法規的約束,現行條件下還不允許駕駛員放開雙手駕駛車輛。
根據國內整機廠商規劃,預計到2020年,L3級別自動駕駛汽車將基本實現量產下線。
無人駕駛產品細分市場
——ADAS滲透率仍然較低
ADAS是無人駕駛的第一步,實現無人駕駛需要先普及ADAS。作為輔助駕駛員進行汽車駕駛的系統,高級駕駛輔助系統(ADAS)可以大大提升車輛和道路的安全性,已逐步演化為發展最快的汽車應用領域之一。目前常見的ADAS功能包括盲點檢測BSD、自動泊車AP、前車防撞預警FCW、自動緊急制動AEB、車道偏離警示LDW、自適應巡航ACC、車道保持LKS等。
由於成本較高,現階段ADAS系統在中國的裝配率較低,一般僅限於40萬以上的豪華車和某些高檔車,整體滲透率在6%左右,其中盲點監測滲透率最高,達12.1%,未來有較大的提升空間。
——車載攝像頭具有成本優勢,但環境適應性較差
車載攝像頭工作環境變化大,對幀率、穩定性和可靠性要求較高,攝像頭一旦失效,將對用戶生命安全造成極大威脅。因此攝像頭對模組和封裝要求極為嚴格,供應商認證壁壘較高。其中CMOS感光元件為核心單元,攝像頭成本的三分之一左右。
相對比10美金左右電子消費攝像頭,車載攝像頭價格可達30美金左右。但是相對雷射雷達成本價格來說,攝像頭成本已經極為低廉了。Google無人車早期使用的64線Velodyne雷射雷達本身的價格高達75000美元,幾乎相當於特斯拉整車售價。相對比車載雷射雷達仍處於研發試驗階段,攝像頭相關技術已經相對成熟。
近年來特斯拉發生的交通事故,也暴露了攝像頭作為車載傳感器存在的不足:識別精度較低,容易受強光、雨幕、大霧等惡劣天氣影響等。
——雷射雷達領域國內外差距快速縮小
而從國內企業的競爭來看,國內企業目前主要專注於生產旋轉式雷射雷達,速騰聚創、禾賽科技、北科天繪均可接單量產,並且在精度和價格上與國外同檔次產品相比擁有優勢。此外,包括北科天繪、速騰聚創在內的部分國產企業在固態式雷射雷達領域有所研發,分別應用於輔助駕駛和高級自動駕駛領域,加速追趕國外企業。按照產品的代差估計,國內雷射雷達廠商與國外企業僅有1-2年的差距。
——國產毫米波雷達仍處於起步階段
由於具有解析度高、抗幹擾性能強、探測性能好等優點,毫米波雷達被廣泛應用於無人駕駛領域。目前,毫米波雷達市場主要被海外巨頭控制,例如博世、大陸、海拉等,核心元器件也主要為英飛凌、德州儀器、意法半導體等企業壟斷。
國內車載毫米波雷達市場仍屬於起步階段。在24GHz雷達方面,國內少數企業研發已有成果,市場化產品即將問世;但在77GHz毫米波雷達方面仍屬於初級階段,國內只有極少數企業能做到77GHz雷達的樣機階段,產業化進程仍待突破。
無人駕駛行業發展趨勢——多元化應用場景
未來無人駕駛技術除了應用於汽車駕駛、計程車等個人應用領域外,還可應用於其他行業領域。其中,應用潛力最大可能就是物流行業,由於物流行業貨運量大、貨運範圍廣,因此需求貨車數量也特別多。無人駕駛技術的應用能夠大大提高物流公司的配送效率,降低企業運營成本。此外,工程領域、安防領域、城市維護建設領域等,均存在較大應用市場潛力。
更多數據來源參考前瞻產業研究院發布的《中國無人駕駛汽車行業發展前景預測與投資戰略規劃分析報告》
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