本文為清華-中國工程院知識(shí)智能聯(lián)合研究中心的自動(dòng)駕駛前沿報(bào)告，將會(huì)從技術(shù)、人才、應(yīng)用和趨勢的維度盤點(diǎn)自動(dòng)駕駛的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

無人駕駛：從科幻到落地

自動(dòng)駕駛，也就是汽車?yán)脗鞲衅骱陀?jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人操作的智能駕駛，在20世紀(jì)已有數(shù)十年的歷史，21世紀(jì)初呈現(xiàn)出接近實(shí)用化的趨勢。

通過對人類駕駛員長期駕駛實(shí)踐的理解，無人駕駛技術(shù)可以拆解為“環(huán)境感知-決策與規(guī)劃-控制與執(zhí)行”過程的理解、學(xué)習(xí)和記憶的物化。

根據(jù)美國國際汽車工程師學(xué)會(huì)2014年制定的SAE J3016標(biāo)準(zhǔn)，汽車自動(dòng)化系統(tǒng)可以分為Level 0（無自動(dòng)化）~ Level 5（完全自動(dòng)化）六個(gè)級別。這一標(biāo)準(zhǔn)不僅被美國交通運(yùn)輸部采納為聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也已經(jīng)成為全球汽車業(yè)界評定自動(dòng)駕駛等級的通用標(biāo)準(zhǔn)。

從技術(shù)的角度來看，無人駕駛汽車是一個(gè)復(fù)雜的軟硬件結(jié)合的智能自動(dòng)化系統(tǒng)，運(yùn)用到了自動(dòng)控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息與通信技術(shù)以及人工智能等。

從戰(zhàn)略意義的角度來看，自動(dòng)駕駛移動(dòng)能力更強(qiáng)，能夠有效改善交通安全、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、消除交通擁堵、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。

• KPMG：自動(dòng)駕駛技術(shù)可在2014到2030年間使得全球車禍死亡人數(shù)降低2500；

• IHS Automotive：無人駕駛量產(chǎn)汽車將在2025年上市，估計(jì)銷量可達(dá)23萬輛；

• 英特爾：無人駕駛汽車市場的規(guī)模將在2050年前達(dá)到7萬億美元。

因此，自動(dòng)駕駛汽車受到了各國政府前所未有的重視，國內(nèi)外各院校、研究機(jī)構(gòu)都投入了大量人力、物理，各大車企、科技公司、汽車零部件供應(yīng)商以及自動(dòng)駕駛汽車創(chuàng)業(yè)公司也紛紛在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行布局。

在國外，無人駕駛技術(shù)的興起可以追述到上世紀(jì)七十年代的實(shí)驗(yàn)室；隨后，在1984年，DARPA（美國國防高級研究計(jì)劃署）與陸軍合作自主地面車輛（ALV）項(xiàng)目；

同期，美國著名大學(xué)如卡內(nèi)基·梅隆、斯坦福、麻省理工等都先后加入無人駕駛汽車的研究工作中，著名的NavLab系列智能車輛就出自卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)。

2009年，谷歌宣布開始研發(fā)無人駕駛技術(shù)（Project Chauffeur），并于2012年5月獲得了美國（內(nèi)華達(dá)州）首個(gè)自動(dòng)駕駛車輛路測許可證；隨后，谷歌將其自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)拆分出來，成立獨(dú)立的新公司W(wǎng)aymo。在谷歌的帶領(lǐng)下，新技術(shù)力量紛紛入局無人駕駛領(lǐng)域。

國外無人駕駛汽車發(fā)展圖譜（重要事件一覽）

外科研院校對無人駕駛技術(shù)的研究發(fā)展過程一覽

國外新技術(shù)力量對無人駕駛技術(shù)的研究貢獻(xiàn)（以谷歌為例）

與美、發(fā)達(dá)國家相比，我國在無人駕駛汽車方面的研究起步稍晚，從20世紀(jì)80年代底才開始。不同于國外車企以自主研發(fā)為主，我國汽車制造廠商多采取與國內(nèi)科研院所、高效合作研發(fā)無人駕駛技術(shù)的方式。

2011年，一汽集團(tuán)聯(lián)手國防科技大學(xué)研制紅旗HQ3無人駕駛汽車，完成了286公里的面向高速公路的全程無人駕駛試驗(yàn)；2013年，百度啟動(dòng)無人駕駛汽車項(xiàng)目，并與傳統(tǒng)車企發(fā)展合作；隨后，高科技公司相繼加入角逐。

國內(nèi)無人駕駛汽車發(fā)展圖譜（重要事件一覽）

國內(nèi)科研院校對無人駕駛技術(shù)的研究發(fā)展過程一覽

國內(nèi)新技術(shù)力量對無人駕駛技術(shù)的研究貢獻(xiàn)（以百度為例）

六大關(guān)鍵技術(shù)概覽

無人駕駛汽車的關(guān)鍵技術(shù)包括環(huán)境感知、精準(zhǔn)定位、決策與規(guī)劃、控制與執(zhí)行、高精地圖與車聯(lián)網(wǎng)V2X、無人駕駛汽車測試與驗(yàn)證技術(shù)。其中，環(huán)境感知、決策與規(guī)劃和車輛控制環(huán)節(jié)涉及了人工智能的應(yīng)用。

環(huán)境感知技術(shù)

環(huán)境感知可以理解成汽車?yán)脗鞲衅魈准嚿碇車膭?dòng)搖和靜態(tài)對象進(jìn)行3D重構(gòu)。

目前，環(huán)境感知技術(shù)有兩種技術(shù)路線，一種是以特斯拉為代表的以攝像機(jī)為主導(dǎo)的多傳感器融合方案；另一種是以谷歌、百度為代表的以激光雷達(dá)為主導(dǎo)，其他傳感器為輔助的技術(shù)方案。

精準(zhǔn)定位技術(shù)

精準(zhǔn)定位技術(shù)顧名思義就是讓汽車指導(dǎo)自己所在的物理位置，這就涉及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、輪速編碼器與航跡推算、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及SLAM自主導(dǎo)航系統(tǒng)。

決策與規(guī)劃技術(shù)

根據(jù)環(huán)境感知和導(dǎo)航子系統(tǒng)，自動(dòng)駕駛汽車的行為決策與路徑規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)合給定的起始點(diǎn)和終點(diǎn)進(jìn)行信息處理。目前，針對自動(dòng)駕駛決策與規(guī)劃的專用芯片/計(jì)算平臺(tái)包括英特爾-Mobileye開發(fā)的EyeQX和英偉達(dá)的NVIDIA Drive PX系列。

控制與執(zhí)行系統(tǒng)

車輛控制平臺(tái)是無人車的核心部件，控制著車輛的各種控制系統(tǒng)。車輛控制系統(tǒng)可以分為縱向控制（采用油門和制動(dòng)綜合控制的方法實(shí)現(xiàn)對預(yù)定車速的跟蹤）和橫向控制（包括對駕駛員行為的模擬和車輛動(dòng)力學(xué)的分析）兩個(gè)環(huán)節(jié)。

高精地圖與車聯(lián)網(wǎng)V2X

為了更好的規(guī)避潛在風(fēng)險(xiǎn)，幫助車輛預(yù)知路面復(fù)雜信息，如坡度、曲率、航向等，無人駕駛往往需要結(jié)合實(shí)時(shí)的高精地圖，而這種實(shí)時(shí)性，可以通過車聯(lián)網(wǎng)（V2X系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)。

人工智能在自動(dòng)駕駛汽車中的應(yīng)用

自動(dòng)駕駛汽車學(xué)術(shù)熱點(diǎn)

學(xué)者分布及遷徙

根據(jù)國際期刊會(huì)議的學(xué)術(shù)論文，AMiner對自動(dòng)駕駛領(lǐng)域全球h-index排名（國際公認(rèn)比較能準(zhǔn)確反映學(xué)者學(xué)術(shù)成就的指數(shù)）TOP 1000的學(xué)者進(jìn)行計(jì)算分析，繪制出了該領(lǐng)域（automated vehicle）學(xué)者的全球分布地圖。

自動(dòng)駕駛領(lǐng)域?qū)W者的全球分布地圖

各國自動(dòng)駕駛?cè)瞬沤y(tǒng)計(jì)圖

據(jù)此可見，從國家來看，美國是自動(dòng)駕駛汽車研究學(xué)者聚集最多的國家，英國、中國緊隨其后，加拿大和意大利也聚集了很多該領(lǐng)域的人才；從地區(qū)來看，西歐自動(dòng)駕駛?cè)瞬诺募械?，而中國大陸、美國東部等地區(qū)也吸引了大量人才。

中國學(xué)者分布

就中國來看，自動(dòng)駕駛研究學(xué)者主要集中在北京、上海和南京，其次是西安、長沙、武漢和成都等地。

各國人才遷徙圖

根據(jù)全球自動(dòng)駕駛h-index排名前1000的專家學(xué)者遷徙路徑統(tǒng)計(jì)來看，美國是自動(dòng)駕駛領(lǐng)域人才流動(dòng)大國，人才輸入和輸出都大幅領(lǐng)先（流出略大于流入），隨后是英國、德國、中國和加拿大，中國人才流入量大于流出量。

全球各h-index指數(shù)（左）、性別（右）的自動(dòng)駕駛?cè)瞬沤y(tǒng)計(jì)圖

從h-index指數(shù)來看，全球自動(dòng)駕駛h-index排名前1000的學(xué)者中，20到40的學(xué)者數(shù)量最多（占40%），40到60的學(xué)者次之（占20%）；從性別來看，全球男性自動(dòng)駕駛學(xué)者比例占97%，遠(yuǎn)高于女性。

中國各h-index指數(shù)（左）、性別（右）的自動(dòng)駕駛?cè)瞬沤y(tǒng)計(jì)圖

在中國，h-index指數(shù)小于等于10的學(xué)者最多，占69%，大于等于60的學(xué)者最少，僅占1%；性別方面，中國男性自動(dòng)駕駛學(xué)者比例占99%，遠(yuǎn)高于女性。

國外代表性研究學(xué)者

國內(nèi)代表性研究學(xué)者

應(yīng)用和趨勢

自動(dòng)駕駛的應(yīng)用目前主要體現(xiàn)在公共交通、快遞運(yùn)輸，以及面向老年人和殘疾人的汽車品類。

公共交通方面，相比于小汽車，它更能惠及普通群眾，讓民眾感受到人工智能、自動(dòng)駕駛帶來的技術(shù)革新和便利，這也使該項(xiàng)技術(shù)最初的出發(fā)點(diǎn)。

今年3月，法國EasyMile的自動(dòng)駕駛巴士EZ10成為了首輛在加州道路運(yùn)營上路的完全沒有司機(jī)駕座的汽車，這也是第一家受益于加州自動(dòng)駕駛新政的公司。

而隨著全球老齡化問題的加劇，自動(dòng)駕駛技術(shù)正在極力彌補(bǔ)快遞等行業(yè)面臨的勞動(dòng)力不足問題。隨著技術(shù)的成熟和市場普及程度的提高，無人配送將成為必然的趨勢。

2018年“618”促銷活動(dòng)期間，京東的北京上地配送站就出現(xiàn)了20余臺(tái)配送機(jī)器人。隨著調(diào)度平臺(tái)命令發(fā)出，首批載有“618”貨物訂單的3輛配送機(jī)器人依次出發(fā)，自動(dòng)奔向訂單配送的目的地。

此外，自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)開始在老年人和殘疾人這兩個(gè)消費(fèi)群體中有所應(yīng)用。2012年，谷歌員工讓失去95%視力的Steve Mahan坐上谷歌自動(dòng)駕駛車，展示了自動(dòng)駕駛技術(shù)的巨大潛力。

自動(dòng)駕駛汽車的真正落地，一方面還需要技術(shù)的完善，包括高精地圖和車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建，專用計(jì)算平臺(tái)/芯片的推出，以及安全高效的決策規(guī)劃算法和控制執(zhí)行系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)；另一方面，需要相關(guān)政策法規(guī)的完善，刺激技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，保障產(chǎn)業(yè)發(fā)展的安全、健康。

智東西認(rèn)為，從歷史演繹路徑來看，自動(dòng)駕駛作為未來高效、安全交通運(yùn)行體系的解決方案，已經(jīng)從一開始的軍方科研項(xiàng)目，演繹成科技企業(yè)入局汽車/出行領(lǐng)域的籌碼。

其在汽車四化變革中的核心地位指向了顛覆性的價(jià)值鏈重組（根據(jù)普華永道思略特：2030年僅數(shù)字出行服務(wù)業(yè)，市場規(guī)模將達(dá)到2.2萬億美元，但現(xiàn)有的汽車制造商所占行業(yè)利潤將減半）?？萍计髽I(yè)們試圖通過信息技術(shù)的優(yōu)勢合縱連橫，分一杯羹，傳統(tǒng)車企也在努力調(diào)整戰(zhàn)略，與之博弈。

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁 >