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智能网联汽车创新发展需践行中国方案

日期:2020-04-14    来源:中国汽车报  作者:李克强

国际新能源网

2020
04/14
18:24
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关键词: 智能网联汽车 纯电动汽车 车联网产业

随着新一代信息通信及人工智能技术的快速发展,汽车作为这些新技术应用的重要载体,正在加速向智能化和网联化转型,而智能网联汽车将成为新一轮产业转型升级的重要标志和依托。

智能网联汽车有别于传统汽车,具备两大重要特征。第一,传统汽车是机电一体化产品,而智能网联汽车是机电信息一体化产品,需要汽车、交通设施、信息通信基础设施(包括4G/5G、地图与定位、数据平台)等多个产业跨界融合;第二,智能网联汽车的区域属性及社会属性增加,在行驶过程中需要通信、地图、数据等本国属性的支撑和安全管理,每个国家都有自己的使用标准规范,所以在中国开发和使用的智能网联汽车,自然需要中国标准及其对应的实施方案。

当前,世界各国加速推进智能网联汽车创新发展,但汽车主要制造国家尚未对产业和技术发展道路形成统一认识,中国也没有成功经验和既定道路可以借鉴。因此,必须立足高新技术与产业发展要求,并结合我国国情,打造智能网联汽车创新发展的中国方案。

世界各国积极探索智能网联汽车发展道路

1.智能网联汽车发展路径具有本地属性

智能网联汽车产业的发展需要与本国汽车工业和相关产业基础,以及区域交通现状密切结合。基于以下两点因素,智能网联汽车产业发展路径具备明显的本地属性。其一,智能网联汽车技术体系复杂,各国技术与产业基础不同,需要发挥技术优势、弥补短板,协同推动产业发展;其二,智能网联汽车不再是功能单一的运载工具,而是与万物互联互通的综合性智能移动空间和智慧出行系统,各国在政策法规、技术标准、基础设施、交通场景等方面的定位和认知差别,导致发展道路出现不同。

2.汽车发达国家和地区已形成一定先发优势

目前,美国、欧洲、日本等汽车产业发达国家或地区已经在推动智能网联汽车产业发展方面开展了大量探索性工作,形成一定先发优势。

在美国,凭借政府产业规划和项目引导,智能网联汽车产业起步早,伴随着智能交通系统(Intelligent TransportationSystems,ITS)的整体部署而快速发展。自2016年以来,美国交通部制定并不断更新发布自动驾驶战略规划,今年1月公布了《确保美国自动驾驶汽车技术的领导地位:自动驾驶汽车4.0》,提出整合交通部、司法部等政府部门在智能网联汽车产业发展方面的相关职能,以更高效地推动智能网联车辆实践应用。在技术路径上,美国通过对特定安全标准的制修订,以适应智能网联汽车技术发展需要。为解决某些标准冲突,允许企业申请豁免联邦安全标准,鼓励智能网联汽车的创新性设计。例如,车辆上的方向盘、踏板、后视镜可以取消,甚至可不再配备驾驶座舱。

在欧洲,政府及产业界正加强跨国家和地区的自动驾驶联合示范,探索道路智能化发展,实现汽车与交通系统的齐头并进。通过开展Horizon 2020、AdptIVe、C-ITS、PEGASUS,以及ARCADE和INFRAMIX等支持与验证项目,欧洲已在自动驾驶与智能交通推广应用方面积累了丰富的经验。2018年5月,欧盟委员会发布《通往自动化出行之路:欧盟未来出行战略》,明确到2020年在高速公路上实现自动驾驶,在城市中心区域实现低速自动驾驶,2030年将普及完全自动驾驶;在网联应用上,到2022年,欧盟所有新车都将具备通信功能。此外,为深入分析技术实现路径,促进各国联合推进,欧洲道路交通研究咨询委员会在2019年3月发布新版技术路线图,对网联式自动驾驶技术发展路线进行规划,以此作为其后续产业发展和部署的重要依据。

在日本,政府通过ITS发展促进智能网联汽车产业进步,并将智能网联汽车纳入国家重点发展战略。早在2014年,日本内阁府就制定《战略性创新创造项目——自动驾驶系统研究开发计划》(SIP_adus),旨在推进政府和民间协作,重点是基础技术与协同式系统相关领域的商业化开发。2019年,SIP_adus进入2.0阶段,将自动驾驶与未来智能社会(Society 5.0)的协同纳入重点方向。同时,日本也在对《道路交通法》、《道路运输车辆法》等相关法律法规进行修订,避免对新兴技术造成阻碍,营造有利于智能网联汽车发展的法律环境。2019年,日本内阁府更新发布《2019官民ITS构想及路线图》,提出自动驾驶推进时间表,即2020年实现高速公路上L3级自动驾驶,L2级以上卡车编队行驶,以及特定区域内用于配送服务的L4级自动驾驶。

3.目前已形成两大产业发展路径

在各国政府的大力推动下,整车制造厂商、零部件公司、ICT企业积极布局智能汽车,但主要聚焦在单车智能领域,目前已形成两大产业发展路径。

路径一是沿着单车智能化驾驶水平逐步提升的渐进式发展。该路径以众多传统汽车企业为代表,从辅助驾驶产品研制出发,进而在高速公路、拥堵城市道路等条件下实现部分或有条件自动驾驶,再通过软硬件的逐步迭代或升级,循序渐进地提升智能化程度。但该路径是以量产化的汽车产品作为首要发展目标,因此会依赖传统的汽车软硬件技术架构,难以满足智能驾驶汽车日新月异的发展需求。

路径二是以单车高度智能化驾驶为核心的阶跃式发展。该路径以Waymo、通用汽车Cruise为代表,通过搭载高性能传感器与计算芯片等组成的系统方案,不断提高车辆的复杂环境感知和智能决策能力,旨在移动出行、物流服务等方面探索高度自动驾驶技术的商业化应用。该发展道路已取得一定成果,比如,Waymo在美国亚利桑那州凤凰城、加州特定区域开展商业化运营探索;又如,通用汽车和科技公司Nuro向美国交通部提交豁免申请,希望在没有方向盘和驾驶员的情况下,合法地进行自动驾驶出行或物流运营。该技术实现路径为颠覆创新,但由于该路径的软硬件技术架构与传统汽车存在巨大差别,其安全性和可靠性有待检验,同时系统量产能力与成本因素也会影响和制约规模化生产。

构建中国方案有其必要性和紧迫性

由于我国现有汽车工业基础仍较为薄弱、产业链尚不完整,因此不宜复制国际上已形成单车智能的两大发展路径的经验。

一方面,渐进式发展路径是以现有汽车架构为基础进行迭代升级,我国在汽车电子、车辆控制执行方面的差距在渐进式发展道路中会被持续放大。例如,当前广泛应用的辅助驾驶产品,多是依托国外供应商的成熟方案,如果沿渐进式发展路线,可能导致未来我国汽车产业核心技术的“空心化”。另一方面,对于阶跃式发展路径,我国不具备先发优势,颠覆性创新能力不足,特别是在高精度传感器、高性能中央处理芯片、计算平台、开发测试工具链等方面存在诸多卡脖子技术,不符合产业战略安全要求。

此外,汽车智能网联化涉及汽车、交通、信息通信等多个本国产业交叉融合,汽车在行驶过程中所需的通信、地图和数据又具有极强的本地属性,需要国家统一的安全监管,因此难以直接复制引用国外发展模式。

因此,探索并践行智能网联汽车创新发展的中国方案至关重要且刻不容缓。我国汽车业已进入新的发展阶段,智能网联技术作为未来产业发展的核心突破口之一,将推动我国汽车业上新台阶,并将带动相关产业协同发展。智能网联汽车背后的信息安全、产业战略安全问题,决定了我国必须要探索符合中国国情的开放合作与自主可控相结合的产业发展道路。同时,中国要尽快探索出智能网联汽车特色发展路径。我国传统汽车产业经历了几十年的跟随式发展,与国际先进水平仍有较大差距,新能源汽车产业抢抓机遇,已经基本实现了与国际先进水平的并进式发展,为汽车智能化、网联化发展奠定了坚实基础。未来,智能网联汽车将成为我国引领世界汽车产业发展的重大历史机遇。

前不久,国家十一部委联合印发了《智能汽车创新发展战略》,明确提出建设中国标准智能汽车的发展方向和实现智能汽车强国的战略目标,清晰规划了技术创新、产业生态、基础设施、法规标准、产品监管和网络安全等六大体系重点任务,对智能汽车未来发展方向具有重要的指导意义。

探索中国方案智能网联汽车产业发展路径

为实现智能网联汽车产业的创新发展,中国方案发展路径需要具备以下特征:结合中国优势与产业发展趋势,通过优势产业的协同带动效应,实现跨越式发展;在凝聚共识的基础上,探索适应产业变革需求的发展路线;以汽车为核心,实现汽车、交通与智慧城市共同发展的智能网联汽车新型体系架构。

因此,在符合中国的基础设施标准、联网运营标准、新体系架构汽车产品标准的前提下,要建立中国方案的智能网联汽车信息物理架构,充分融合智能化与网联化发展特征,以车载计算基础平台、智能终端基础平台、云控基础平台、高精动态地图基础平台和信息安全基础平台等五大平台为载体,最终实现“人-车-路-云”一体化协同的创新发展道路。

1.构建智能网联汽车信息物理系统架构

汽车智能化需要伴随着道路交通数字化和城市智能化提升的同步转型。以车辆为基础载体,智能网联汽车呈现出跨学科、跨产业的复杂特征,如何协调解决复杂系统中的一系列问题是汽车行业面临的首要难题。

为适应智能网联汽车跨学科、跨产业发展的复杂要求,首先要构建一套先进的智能网联汽车信息物理系统架构。通过从产业、功能、通信、物理等不同视角描述架构,体系架构将支撑智能网联汽车和智能交通总体设计,具备处理通信设备、交通设施、地理和云控平台所涉及的复杂数据信息的能力,而这些都有本国属性,每个国家都有自己的使用标准和规范,需要中国方案。进一步思考,智能汽车行驶在道路上,需要通信、地图、定位、数据支撑和管理规范,强调车辆与基础设施协同控制的规范性,而中国方案究竟需要满足哪些本地区域属性和产品社会属性,信息物理系统架构能够给出答案。

这一体系架构的构建,需要在顶层设计下凝聚广泛共识。在中国智能网联汽车产业内,形成发展战略、领域布局和关键技术等层面的统一认识,并在国家创新中心的推动下,吸引多行业龙头骨干企业参与,实施顶层设计、体系架构研究及商业模型设计。不难发现,系统架构的顶层设计,是智能网联汽车中国方案形成的关键基础和步骤,直接影响到我国在全球竞争格局中的发展和地位。

2.坚持智能化与网联化深度融合发展

随着智能网联汽车技术研发和商业化探索的深入,面对复杂环境下实现高可靠性自动驾驶的需求,仅凭车辆自主式智能化技术仍难以支撑。车载传感器的感知范围和感知信息的丰富程度有限,车端决策基于不完备的局部信息无法实现更高维度的全局优化。而网联化与智能化相结合,可有效扩展单车感知能力,可以从宏观交通角度对车辆进行广域协同控制,实现安全、高效、舒适、节能的出行目标。

我国从谋划智能网联汽车产业之初,就强调智能化与网联化协同。早在2016年发布的《节能与新能源汽车技术路线图》中,就明确描述了自动驾驶汽车的智能化和网联化分级方式,在网联化分级方面率先在国际上提出网联辅助信息交互、网联协同感知、网联协同决策与控制三个等级,为产业发展开辟了新思路和新路径。

我国拥有世界领先的信息通信产业,特别是下一代通信技术将提供满足车辆高速驾驶时低时延、高可靠的信息交互环境。同时,我国在跨产业协同的制度优势和基础设施建设方面的优势,也会为智能化与网联化的深度融合和协同发展提供保障。

近年来,上述融合式智能网联汽车发展路线正得到越来越多国家的认可。2019年,欧洲交通运输研究咨询委员会发布新版技术路线图,也提出了网联式自动驾驶的发展路线图。欧洲还通过INFRAMIX等示范项目,归纳出基于数字化基础设施支撑的网联式协同自动驾驶实践途径。当前,我国正在修订《节能与新能源汽车技术路线图》第二版,将结合新一代通信、人工智能技术,以及智能交通、车路云一体化协同发展需要,对车辆智能化、网联化分级和产业化实现路径时间表进一步修订与完善,深化探索中国方案智能网联汽车技术路线图。

3.打造五大基础平台,加速产业协同

智能网联汽车系统架构的变化,将打破传统汽车产业垂直的产业链结构,呈现出网络化、扁平化特征和平台化的发展趋势。构建行业基础平台并集中突破,将有效推动智能网联汽车产业的协同发展,形成发展合力。

中国方案智能网联汽车产业需要新型汽车零部件体系。在智能化与网联化技术深度融合的背景下,智能网联汽车产业链的核心关键节点集中体现在五大基础平台及其共性技术领域:车载计算基础平台、智能终端基础平台、云控基础平台、高精动态地图基础平台和信息安全基础平台。这五大基础平台的建设将是未来智能网联汽车产业中的高端核心组成部分,为不同企业产品研发提供跨领域的共性交叉基础模块、中间组件和通用平台,将形成产业发展的基础支撑,加速产业协同创新。这些关键节点的突破,将形成我国智能网联汽车产业战略安全的“护城河”,并通过辐射带动作用,推动智能网联汽车乃至智能产业的协同创新发展。

以高精度动态地图为例,当前各家地图企业花费大量人力、物力和时间进行地图的重复采集,仅完成全国高速公路和部分城市快速路合计30多万公里的静态高精度地图采集,地图更新频度也不能满足高等级自动驾驶产业化应用的需求。在静态高精度地图的基础上,还需叠加准动态的路侧基础设施信息和实时动态的道路交通信息,才能形成智能网联汽车可用的高精度动态地图。当前的地图采集制作方式,一方面大幅增加了静态地图的制作成本,消耗了社会资源,地图制作和更新质量也难以保证;另一方面,静态地图之上叠加各家企业的非保密动态数据,但由于商业竞争的原因,也难以实现共享。因此,有必要通过建设高精度动态地图行业的基础平台,统一采集并更新基础地图数据,图商在基础地图上研发并叠加动态应用服务数据,同时兼顾地理数据采集与加密的有序试点及规范监管,从而有效加速产业进程,尽快形成规模效应并实现非保密动态数据的共享化。

未来,产业生态中的五大基础平台涉及新一代战略基础设施,是我国智能网联汽车产业发展的关键突破口,需要集全行业之力,创新发展思路。新型基础平台的特征决定了非单一企业或行业能够独立完成,需要整合跨行业创新资源并加强政、产、学、研、用之间协作,通过建设创新型的产业基础平台与运营主体,实现核心技术突破和产业化应用,并依靠示范应用、市场驱动、协同发展,构建起智能网联汽车与智能交通、智慧城市深度融合的全新生态。

国家相关部门发布的智能网联汽车相关的发展战略、行动计划,勾勒出未来中国智能汽车发展的宏伟蓝图,政策覆盖面广,对产业发展指导性强。中国标准智能汽车的六大体系任务将成为未来我国智能网联汽车产业发展的战略引领,亟需汽车从业者达成共识,以系统架构为指引,以智能网联相融合的技术路线为方向,以五大基础平台为支撑,共同实践中国方案创新之路。


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