2017年尾，北京市率先發布指導意見，允許自動駕駛車輛道路測試。之前，同濟大學汽車學院汽車安全技術研究所所長朱西產曾透露中國有可能在2018年發布首張自動駕駛上路測試牌照。

在這一背景下，自動駕駛商業化落地的春天即將到來，新興的高速網絡通信、先進的環境感知、大數據計算、智能控制等技術正成為汽車行業普遍關注的重點，本文將揭示日趨清晰的自動駕駛汽車產業技術發展方向。

一、駕駛智能化：從ADAS到自動駕駛，逐漸往系統集成傾斜

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

1、ADAS三大端口：感知層、決策層、執行層正在統一

ADAS是自動駕駛的基礎。從整個ADAS輔助駕駛系統的架構來講，系統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行層。

感知層包括信息中端和傳感器等，比如雷達、攝像頭、V2X通信及GPS等子系統；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對措施，對應的是具體雷達系統或者攝像頭系統的判斷算法和決策算法；而執行層代表的則是各類執行部件如制動及轉向，經由算法決策層面做出的判斷從而執行高級輔助駕駛的措施。不論從ADAS還是從自動駕駛來考慮，這三個層級都構成了智能駕駛系統的基礎架構。

圖1：ADAS系統的三個層級，資料來源：清華大學

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

2、環視系統獲中高端車型重視

在近兩年推出的新車上，很多高配車以及中端車型都已經配置環視系統，由此可以看出環視系統的實用性已經引起整車廠的足夠重視。而根據Displaysearch的測算，目前歐美發達國家已經有超過8%的新車配備環視系統，而新興市場這一比例僅為2%。預計到2019年，全球配備環視系統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——Autopilot 2.0。這套系統包括了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。攝像頭將提供360度的視角，最大識別距離250米，這套攝像頭系統是將感知層與算法層融合成整體的解決方案。

表1：國內外部分車商關于環視系統的布局進展

資料來源：東北證券

3、雷達技術快速發展

（1）毫米波雷達技術

毫米波雷達指工作在毫米波波段的雷達。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和光電制導的優點。毫米波雷達在雷達探測、高速通信、導彈制導、衛星遙感、電子對抗等軍用領域均有廣泛的應用，而近年來隨著毫米波器件水平的提升，電路設計技術、天線技術等相關技術日益發展和不斷成熟，車載毫米波雷達的應用也獲得了很大的發展。

圖2：奔馳S級采用4個毫米波雷達，資料來源：奔馳官網

以博世為代表的供應商正在推出以毫米波雷達為核心的ADAS整體解決方案。目前來說，毫米波雷達的技術主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫、Denso、德爾福等傳統零部件巨頭所壟斷，特別是77GHz毫米波雷達，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年汽車雷達市場占有率均為22%，并列全球第一。博世的長距離毫米波雷達產品是其核心產品，探測距離可以達到250米，是目前探測距離最遠的長距離毫米波雷達，主要用在自巡航控制系統ACC中。而博世目前在銷售毫米波雷達的產品過程中，更傾向于從毫米波雷達到攝像頭再到執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的銷售，往系統化的供應商集中正在博世的帶領下成為行業發展趨勢。

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

（2）激光雷達技術

激光雷達是集激光、全球定位系統（GPS）和慣性導航系統（INS）三種技術于一體的系統，可以獲得數據并生成精確的DEM（數字高程模型）。

激光雷達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提供商，不提供算法產品，只向車企輸出原始數據；以及以德國IBEO為代表的提供包括硬件和軟件在內的整套自動駕駛解決方案的供應商。目前由于價格比較高昂的原因，激光雷達還無法在ADAS領域做到產業化的階段，但因為激光雷達精度高、反應時間快、不受雜波影響等特性，隨著技術的發展使得價格逐步降下來，未來對準確率及精度要求非常之高的自動駕駛領域必然更傾向于大規模使用激光雷達傳感器。以目前激光雷達的行業進度來看，以Velodyne為代表的硬件提供商和以IBEO為代表的系統供應商還無法說是孰優孰劣，但隨著行業的發展，從純硬件的制造往一體化的系統供應轉型是趨勢。

4、多傳感器融合是必然趨勢

自動駕駛行業的終極目標是做到無人駕駛（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，汽車上每多一種傳感器融合使用，汽車相應的探測精度越高，而安全性也越強，因此未來做到毫米波雷達、攝像頭、激光雷達、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

作為智能化汽車發展的必要條件，高精度地圖的繪制留給了汽車工業一個龐大的工程。由于目前GPS定位技術的誤差在米級以上，目前市面上已有的導航地圖對精度要求較低，精確到米的低端地圖已經可以滿足領路的需求。

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，用以彌補汽車傳感器技術和應對策略方面的不足。同時，高精度地圖還需要詳細的道路坡度、曲率、車道數量、車道類型等與車道及車道線相關的數據及屬性。然而目前地圖供應商對道路描繪的細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，后續圖商還要進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ADAS地圖與高精度地圖的對比

資料來源：上海科學技術情報研究所整理

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（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域的光明前景。HERE當前收錄了全球近200個國家的地圖數據，在97個國家提供語音導航，在41個國家提供實時交通信息，并且每天還可以利用8萬多個數據源對地圖進行270萬次更新。尤其在汽車車載導航市場，HERE更是占據了超過80%的份額，是全球領先的地圖和位置服務供應商之一。

荷蘭高精度地圖TomTom覆蓋全球范圍內超過109個國家，超過3600萬公里的道路，為全球客戶提供超過30種語言的系統菜單，超過60種系統語言。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建立在TomTom高精度地圖和車道級點云地圖（RoadDNA）數據之上。在車輛實際運行過程中，定位算法會將實時點云數據與RoadDNA進行匹配，計算高精度位置。該項技術可用于自動駕駛汽車的車道保持和路徑規劃中，TomTom的高精度地圖還支持冗余技術，以應對天氣、交通標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

二、汽車網聯化：車聯網的演進路徑中V2X為大勢所趨

1、安全問題促進智能網聯技術發展

在自動駕駛的兩條技術路線中，不管是自主式還是網聯式，從目前發展來看，企業均無法通過單一路線實現自動駕駛的目標。自主式方案不能充分模擬人體感覺、大規模應用成本較高，并且缺少城市環境的全方位掃描；網聯式方案無法實現人車通信，需要較大的基礎設施投資。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單車智能行車安全的信任危機,隨著美國國家運輸安全委員會對特斯拉事故調查的推進與特斯拉、Mobileye結束合作事件的持續發酵，自動駕駛汽車的安全性愈發成為業界最為關注的問題。

表3：國內外整車廠商、互聯網企業、及電子零部件廠商在車聯網領域的布局

資料來源：國金證券研究所

根據普華永道最新的車聯網研究報告顯示，未來車聯網的七個應用方向中，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，車聯網的協同決策成為了市場的剛性需求，智能網聯汽車成為了未來的趨勢。智能網聯汽車=單車智能+車聯網（V2X），電動化、智能化和網聯化已經成為汽車工業發展不可逆的發展趨勢。國內外整車廠商、互聯網企業、及電子零部件廠商已紛紛展開在車聯網領域的布局。

2、V2X是車聯網演進的終極方向

V2X指網聯汽車技術，包括V2V(車與車)、V2I(車與基礎設施)、V2P(車與人)等。V2X通過幫助實現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汽車最佳能耗。根據NHTSA的預測，V2X能夠避免80%左右的交通事故。在V2X技術的選擇上，目前主要是DSRC與LTE-V2X兩大流派。

由美國主導的DSRC在車聯網V2X技術中比較成熟。DSRC采用5.9GHz頻段內的75MHz頻譜，是wifi的升級版，可以實現在特定小區域內（通常為數十米）對高速運動下的移動目標的識別和雙向通信，例如車輛的“車-路”、“車-車”雙向通信，實時傳輸圖像、語音和數據信息，將車輛和道路有機連接。其通信系統主要由三部分構成:車載單元（OBU）、路側單元（RSU）和專用通信鏈路。車載單元平時處于睡眠等待狀態，在收到路邊單元定期發送的信標服務表（BST），包括通信參數，通信概況以及可以應用的信息后被喚醒，開始與路邊單元交換信息，從而實現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，未來可以平滑演進到5G。這種通訊技術可以實現汽車之間、汽車與路側設備之間快速組建通訊網絡，而且通信延時大大降低。其由華為與高通兩大蜂窩技術供應商主導。在LTE-V中，針對車輛應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行蜂窩通信，主要用于車輛與路側通信單元以及基站設備的通信；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，是一種自組網絡，可以在小范圍內實現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可以實現汽車之間、汽車與路側設備之間快速組建通訊網絡，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在系統延時、容量、網絡可靠性、基礎設施完備性、高速移動場景等關鍵競爭力指標上有一定優勢。

表4：LTE-V和DSRC技術區別

資料來源：搜狐科技

隨著LTE-V和DSRC技術標準的對決與融合成為行業發展的主旋律，要實現全工況完全自動駕駛的目標，必須有效融合自主式及網聯式發展路線，共同推進自動駕駛時代的全面到來：一方是主機廠以及相關的電子零部件供應商，它們已經在DSRC技術上進行了超過十年的打磨，是DSRC標準制定的中堅力量，非常期望成為V2X行業未來的主導者；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供應商，它們對于LTE-V路線的推進力量無疑是龐大的，發展潛力更大。

相比較而言，DSRC經過十余年的發展技術上已經趨于成熟，另外標準的完備使得其在推廣部署時占據先機，但相對而言DSRC采用的高頻段穿透性不如低頻信號，固體物質更易吸收5.9GHz的信號，很大程度上限制了城市環境下通信信號的傳輸范圍。而以LTE蜂窩網絡作為V2X的基礎的LTE-V技術,因提供了更高帶寬、更高的傳輸速率、更大的覆蓋范圍，并且擁有能重復使用現有的蜂巢式基礎建設和頻譜這一最大優勢，因此，在現有基礎設施上搭建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月發布LTE-V R14標準，IMT-2020（5G）推進組于5月成立C-V2X工作組加快我國車聯網V2X技術融合創新發展、加強跨行業跨領域協同，C-V2X工作組于9月發布LTE-V2X測試規范，車聯網商用化進程將進一步加快。

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