明年1月實施!中國分級標準出台:自動駕駛離我們還有多遠?

芯智訊 發佈 2020-03-17T06:19:30+00:00

除了整體架構,目前各公司支持自動駕駛的計算平台將於2020 年開始陸續量產,其中國產的德賽西威 IPU03、恆潤科技 HiRain ADCU 分別將在 2020 年底實現量產,最高支持 L3 級自動駕駛,而行業新進入者華為 MDC 智能駕駛平台宣發於 2018 年,基於自研鯤鵬


3月9日,工業和信息化部(以下簡稱工信部)宣布,根據國家標準委下達的國家標準制修訂計劃,工信部已經組織完成《汽車駕駛自動化分級》推薦性國家標準制定工作。並在其網站上發布了《<汽車駕駛自動化分級>推薦性國家標準報批公示》,向社會各界徵求意見,截止日期2020年4月9日。


而根據公示的《汽車駕駛自動化分級》(報批稿)顯示,該標準明確了汽車自動駕駛分為0-5級的分級原則、要素及判定方法,以及各等級的技術要求。而正式標準擬於2021年1月1日開始全國實施。



一、中國自動駕駛分級標準正式落地


根據《汽車駕駛自動化分級》(報批稿)顯示,基於駕駛自動化系統能夠執行動態駕駛任務的程度,並且根據在執行動態駕駛任務中的角色分配以及有無設計運行條件限制,國內也將駕駛自動化分成了0~5級,與國際上常用的SAE(國際汽車業協會)的自動駕駛分級標準基本相近。


1、基於如下5個要素對駕駛自動化等級進行劃分:


——駕駛自動化系統是否持續執行動態駕駛任務中的車輛橫向或縱向運動控制;

——駕駛自動化系統是否同時持續執行動態駕駛任務中的車輛橫向和縱向運動控制;

——駕駛自動化系統是否持續執行動態駕駛任務中的目標和事件探測與響應;

——駕駛自動化系統是否執行動態駕駛任務接管;

——駕駛自動化系統是否存在設計運行條件限制。



2、駕駛自動化等級劃分具體信息


●0級:應急輔助


  駕駛自動化系統不能持續執行動態駕駛任務中的車輛橫向或縱向運動控制,但具備持續執行動態駕駛任務中的部分目標和事件探測與響應的能力。


  注意事項:0級駕駛自動化不是無駕駛自動化,0級駕駛自動化可感知環境,並提供報警、輔助或短暫介入以輔助駕駛員(如車道偏離預警、前碰撞預警、自動緊急制動等應急輔助功能);不具備目標和事件探測與響應的能力的功能(如:定速巡航、電子穩定性控制等)不在駕駛自動化考慮的範圍內。


●1級:部分駕駛輔助


  駕駛自動化系統在其設計運行條件內持續地執行動態駕駛任務中的車輛橫向或縱向運動控制,且具備與所執行的車輛橫向或縱向運動控制相適應的部分目標和事件探測與響應的能力。


  注意事項:對於1級駕駛自動化,駕駛員和駕駛自動化系統共同執行動態駕駛任務,並監管駕駛自動化系統的行為和執行適當的響應或操作。


●2級:組合駕駛輔助


  駕駛自動化系統在其設計運行條件內持續地執行動態駕駛任務中的車輛橫向和縱向運動控制,且具備與所執行的車輛橫向和縱向運動控制相適應的部分目標和事件探測與響應的能力。


  注意事項:對於2級駕駛自動化,駕駛員和駕駛自動化系統共同執行動態駕駛任務,並監管駕駛自動化系統的行為和執行適當的響應或操作。


●3級:有條件自動駕駛


  駕駛自動化系統在其設計運行條件內持續地執行全部動態駕駛任務。


  注意事項:對於3級駕駛自動化,動態駕駛任務接管用戶以適當的方式執行動態駕駛任務接管。


●4級:高度自動駕駛


  駕駛自動化系統在其設計運行條件內持續地執行全部動態駕駛任務和執行動態駕駛任務接管。


  注意事項:對於4級駕駛自動化,系統發出接管請求時,若乘客無響應,系統具備自動達到最小風險狀態的能力。


●5級:完全自動駕駛


  駕駛自動化系統在任何可行駛條件下持續地執行全部動態駕駛任務和執行動態駕駛任務接管。


  注意事項:對於5級駕駛自動化,系統發出接管請求時,乘客無需進行響應,系統具備自動達到最小風險狀態的能力;5級駕駛自動化在車輛可行駛環境下沒有設計運行條件的限制(商業和法規因素等限制除外)。



根據以上的分型,我們可以看到,中國版的自動駕駛分級標準針對0級至2級自動駕駛,規定「目標和事件探測與響應」(監測路況並做出反應)由駕駛員及系統共同完成。而在SAE標準下,L0級至L2級自動駕駛汽車的OEDR(目標和事件檢測,以及決策任務)則全部由人類駕駛員完成。顯然,國標對於L0-L2級自動駕駛汽車的要求更高。


此次,自動駕駛汽車中國國家標準的出台,可以說是國內自動駕駛技術實現大規模應用落地的關鍵前置條件,明確的標準有助於各類企業更有針對性展開研發和技術部署的工作,進而促進各類自動駕駛汽車的量產與落地進程。


二、中國已經已經歷由 L1 向 L2 的起步階段


按照博世官網技術方案,各項配置需要搭載相應的功能模塊,按照搭載的模塊,對各配置進行分類:


ABS、制動力分配、剎車輔助、車身穩定控制、牽引力控制、定速巡航等功能早已發展成熟,成熟的功能模塊由全球 tier1 的供應商提供,除了定速巡航外(2017 年起逐漸向自適應巡航過渡),配臵率均在 90%以上,成為行業標配。


行車電腦螢幕、中控液晶屏、液晶儀錶盤等螢幕配臵由於能帶來最直觀的配臵感受,滲透速度遠高於其他配臵,且產品近幾年不斷快速疊代(單色-彩色、小尺寸-大尺寸)。


倒車影像、360 環視等影像系統需要搭載 6-8 個近距離攝像頭,配置成本較低,2019年兩者配置率分別為55%/18%,滲透速度高於自動駕駛類配置。

主動剎車、車道保持、併線輔助、自動泊車等輔助駕駛類配置2019年均在 20%以下,低於行業其他類型。主要由於:1)硬體上,輔助駕駛需要額外搭載攝像頭、毫米波雷達、雷射雷達,增加額外的配臵成本;2)軟體上,輔助駕駛需要獨立的 ECU或 DCU 控制,電子架構改變大大增加了配置難度。


按照SAE(國際汽車業協會)的分類標準,同一級別的自動駕駛擁有數種配臵組合,為了便於分析。我們按照搭載的功能模塊,篩選典型的L1/L2 自動駕駛車型:


入門款車型,僅搭載 ABS 與制動力分配(這兩項配臵的滲透率自 2008 年起便已超 過 90%,我們認為是基礎配臵),不搭載其餘輔助駕駛類配置;


L1級自動駕駛車型,除了 ABS 與制動力分配外,額外搭載剎車輔助、牽引力控制、車身穩定控制、倒車影像與定速巡航,上述配臵均已有成熟的解決方案,搭載相應的功能模塊,由全球 tier1 供應商提供;


L2級自動駕駛車型,由於需要配備多功能攝像頭、毫米波雷達、雷射雷達等傳感器,我們不妨按照全部搭載完成後,目前最嚴格標準進行篩選 L2 級自動駕駛車型,該車型搭載全部的自動駕駛配臵,除了 L1 級自動駕駛的內容外,還包括併線輔助、車道偏離預警、車道保持、主動剎車,並且輔助影像由單車影像升級為 360 環視,巡航系統由定速巡航升級為自適應巡航。


滲透率方面,截止 2019 年,L2 級自動駕駛已經歷起步階段。我們以「各級別自動駕駛車型數量/當年上市的全部車型數量」來評估 L1/L2 級自動駕駛的歷史滲透率。其中,2013-2018 年為 L1 級自動駕駛的快速滲透階段,配臵率由 6%迅速增長至 33%,而基本款的數量占比由 40%下滑至 6%,考慮到有相當部分的車型僅搭載車身穩定控制、倒車影像、定速巡航的其中一種配臵,我們可以認為 2017 年起 L1 級自動駕駛已成為行業標配。而典型 L2 級自動駕駛截止 2019 年的滲透率僅為 3.3%,已經歷起步階段。



從歷史看, L1 級別自動駕駛的行業標誌性事件為 2017 年 9 家自動龍頭簽訂「2018年新上市車型全系配備 ESC 承諾書」。2017 年10 月16 日至18 日,2017 Stop the Crash(「零事故 零傷亡」)中國年暨全球汽車安全大會在上海汽車城召開。在此次會議中,共有 9 家中國汽車企業共同簽署了「2018 年新上市車型全系配備 ESC 承諾書」,以此來響應全球可持續發展目標和聯合國道路安全十年行動宗旨。其中,簽署「2018 年新上市車型全系配備 ESC 承諾書」的企業包括:北京汽車(紳寶)、長安汽車(長安)、長城汽車(哈弗、WEY)、東風乘用車(風神)、吉利汽車(吉利、LYNK&CO)、廣汽乘用車(傳祺)、上汽乘用車(榮威、MG)、中國一汽(紅旗)、中國一汽(奔騰)共計 9 家中國汽車企業。


從指導價,我們能夠更為清晰地看到,L1級自動駕駛的相對配置成本在 2017年起降至千元以下,而目前L2級自動駕駛的相對配臵成本仍然較高。從指導價看,我們以「各級別自動駕駛的平均指導價」與「行業全部車型的平均指導價」兩者之間的價差,來評估配置搭載的相對成本。其中:1)L1級自動駕駛與行業平均指導價的價值從2008年的接近10萬,持續降低至2017年的0.06萬元,相對配置成本的抹平,意味著其真正成為行業標配;2)而對於L2級自動駕駛,截止2019年的相對配置成本為 4.88 萬元,仍然較高。


對於國內市場,目前行業 L2 級自動駕駛已臨近滲透率正在進入拐點。對於國內市場,我們按照將各項配置內容,細分為自動駕駛類與液晶屏兩類。其中,1)自動駕駛類配置在 S 曲線的起步階段的持續時間大約為 4-5 年,並且在滲透率接近20%左右出現拐點,而在迅速提升階段,滲透率由 20%提升至 60%以上,對應時間為 5-9 年,隨後便進入成熟期,滲透率趨於穩態;2)而對於液晶屏類配臵,行業的滲透速度更快,起步階段在 1-3 年,拐點滲透率在 10%左右,迅速提升階段在第 3-6 年,滲透率迅速提升至70%以上。


無獨有偶,作為相對保守日系品牌之一,豐田宣布 2020 年起全面導入雷克薩斯 L2 級主動安全技術。豐田汽車 2020 年 2 月宣布,將在日本開始採用雷克薩斯主動安全技術技術,然後陸續將其部署到其他全球市場。豐田 TSS 功能套件於 2015 年推出,並於 2018年進行了第二代升級,達到 L2 級別,即將導入豐田品牌的雷克薩斯安全系統+A,有三種功能:緊急轉向輔助功能,幫助汽車自動繞過行人;通過雷達巡航控制,在車輛轉彎時,自動降低車速,並幫助車輛保持車道;駕駛員緊急停車輔助系統,自動使車輛減速至停車狀態,並在檢測到駕駛員出現問題時呼叫幫助。



三、自動駕駛汽車行業驅動力:


1、海外法規 2022 年強制搭載主動安全配置


美國:將自動駕駛視為國家戰略,並在 2022 年普及 AEB


美國的自動駕駛計劃由美國運輸部(USDOT)牽頭,由美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)負責,目標是保持美國在自動化領域的領導地位。具體而言,USDOT 充當召集人和促進者,牽頭各州政府、學術界以及企業開展合作,以支持自動車輛技術的安全開發,測試和集成。最新的《自動駕駛 4.0》在 2020 年 1 月 8 日簽發,2020 年 2 月 7 日修訂,強調了川普政府在確保美國包括自動駕駛汽車在內的新興技術上繼續保持領導地位的重要性。


在執行層面,全美將在 2022 年全面配臵 AEB。由於政府推進自願性標準,2015 年 9月,奧迪,寶馬,福特,通用汽車,馬自達,梅賽德斯·奔馳,特斯拉,豐田,大眾和沃爾沃等 10 家主機廠(占全美汽車銷量的 57%),承諾儘快制定 AEB 標準,但沒有給出截止日期。2016 年 3 月,占全美汽車銷量 99%的主機廠承諾到 2022 年在他們生產的每輛汽車中均安裝 AEB,其中協議分為兩次生效:


對於道路上的大多數車輛(車輛總重低於 8,500 磅的車輛),AEB 將需要在 2022 年 9 月 1 日之前成為標準裝備。


8,501 至 10,000 磅之間的車輛將需要額外三年的時間來搭載 AEB。



歐盟:2022 年強制搭載 ISA、AEB、車道保持、盲區監測等


作為「Europe on the Move」計劃,歐盟要求 2022 年新車強制搭載 ISA、AEB、車道保持、盲區監測等配臵。2018 年 5 月,歐盟委員會發布第三個「Europe on the Move」計劃,該計劃旨在確保向安全,清潔和自動化的出行系統平穩過渡。該計劃共分成三部分,除了 ADAS 相關的內容外,另外兩部分分別為 2019 年 6 月通過的卡車 CO2 排放標準,以及 2019 年 10 月通過的道路基礎設施管理指令。而第三個指令在 2019 年 11 月通過,規定:


所有汽車(包括卡車,公共汽車,廂式貨車和越野車)都必須配備以下安全設施:1)智能速度輔助(ISA);2)酒精呼吸檢測;3)嗜睡預警系統;4)分心識別和預防系統;5)緊急停車信號;6)倒車檢測系統;7)事件數據記錄器;8)精確的胎壓監測;


轎車和貨車將需要補充加裝:1)緊急制動系統;2)緊急車道保持系統;3)頭部碰撞保護區,能夠減輕與弱勢道路使用者(如行人和騎自行車的人)發生碰撞時的傷害。


卡車和公共汽車必須加裝盲區監測。


執行時間上,新車執行時間為 2022 年 5 月,存量車型為 2024 年。


2、國內消費者對自動駕駛認知的提高


根據 AlixPartners報告,全球各主要汽車消費市場中,中國消費者對於 L2/L4 級自動駕駛的接受程度高於其他市場。2020 年 2 月 AlixPartners 發布《自動駕駛全球消費者調研報告》,其於 2019 年 4 月 23 日至 5 月 17 日通過線上,對全球 6746 名消費者(其中中 1072 名,德國 1015 名,義大利 1037 名,英國 1009 名、美國 1594 名)進行問卷調查。其中,中國消費者對於 L2/L4 級自動駕駛的接受程度分別為 63%、43%,高於其他的汽車消費市場。主要原因,一方面在於國內車企近兩年不遺餘力的宣傳力度;另一方面在於國內消費者樂於體驗自動駕駛帶來的駕駛感提升,而海外消費者目前仍然對自動駕駛的安全性有所顧慮。



價格方面,中國消費者對自動駕駛的意願支付成本,L2/L4分別為2178/2343 美元,高於全球其他市場。從自動駕駛的意願支付費用來看,中國消費者願意為自動駕駛多支付的整體費用為全球最高,L2/L4分別為2178/2343美元,高於其他市場。而從L2到L4的提升幅度來看,德國消費者願意為 L4 級別自動駕駛汽車承受的溢價幅度最高,為24%,溢價由1488美金(L2級別)上升到1844 美金(L4 級別)。




3、商業化運營不斷推進,技術日趨成熟


在商業模式上,中國消費者更傾向於使用自動駕駛網約車「robotaxis」服務,未來網約車有望成為自動駕駛商業落地的重要方面。商業模式方面,根據AlixPartners 報告, 在robotaxis的月均成本比購買自動駕駛汽車的月均成本低40%甚至是高20%的情況下,全球有44%到 84%的受訪消費者表示願意放棄購買自動駕駛汽車從而轉向使用自動駕駛網約車服務(即「robotaxis」),中國消費者選擇轉向自動駕駛網約車的比例最高(84%)。


從規律來看,在人均汽車保有量較低的國家,消費者往往更傾向於從購買自動駕駛汽車轉向使用自動駕駛網約車服務,而中國在這方面表現突出。



全球各車企不斷嘗試 L4 級自動駕駛的商業化運營,加速技術成熟。根據美國加州車輛管理局(DMV)2018 年度自動駕駛人工接管報告, 47 家公司(既包括谷歌、Uber、百度這樣的科技公司,也包括通用、日產、奔馳、寶馬這樣的傳統車企,也包括 Nuro、Pony.ai等新興自動駕駛系統公司)在 2017 年 11 月至 2018 年 11 月期間,谷歌旗下的 Waymo汽車公司排名第一,它的成績是每行駛 1000 英里發生 0.09 次脫離(即需要人工干預),相當於每行駛 11154.3 英里或 17951.1 公里才會發生一次人工干預,甩開第二名一個數量級。排名第五的是來自中國小馬智行(Pony.AI)公司,百度排名第七。測試的四家中國企業 AutoX、Baidu、Pony.ai、WeRide 均有較好成績。



國內目前文遠知行已於 2019年12月試運行 robotaxis 車隊。國內文遠知行公司與白雲計程車合作成立文遠粵行,於在廣州白雲區試運行無人駕駛計程車。2019 年6月,文遠粵行獲得廣州政府頒布的 20 張自動駕駛路測牌照,8月,與白雲出租、科學城集團組建合資公司——文遠粵行WeRide Robotaxi,實現與傳統計程車組建合資企業的合作方式。同月公開長達10公里城市道路試乘。9月完成矽谷高速自動駕駛測試(105km/h)。2019年11 月,文遠粵行投入20輛 Robotaxi,正式在廣州黃埔區、開發區開啟試運營,覆蓋144.65平方公里。



4、汽車電子架構大變革,為 ADAS 解開約束


未來隨著自動駕駛向 L2、L4 級過渡,車內接納的信息量與運算處理要求將呈現幾何級數上升,此外,為了控制 ECU 數量與線束長度,以域控制器為代表的新一代電子架構勢在必行。傳統汽車採用分布式電子架構,全車需要搭載大量的 ECU 與線束,例如 SEAT Ateca 全車 100 多個傳感器與 ECU,2km 線束重達 42kg。另一方面,隨著自動駕駛向L2、L4 級過渡,車內接納的信息量與運算處理要求將呈現幾何級數上升,根據博世規劃,L1-L5 級別自動駕駛對應的域控制器運算處理能力分別為 1.5DMIPS 逐步提升至500DMIPS,傳統分布式電子架構難以滿足,以域控制器為代表的新一代電子架構勢在必行。



特斯拉:從 Model S 到 Model 3,率先開啟電子架構變革浪潮:Model S 的電子架構與傳統汽車較為接近,僅在 ADAS 布局方面有所加強,支持L2 級自動駕駛。ModelS/X 的電子架構大量使用 CAN/LIN 用作主幹網、支幹網,並且存在較為明顯的域劃分,包括動力域PowerTrain、底盤域Chassis、車身域 Body以及 Body FT。全車身擁有 72 個控制器 ECU 節點,其中 44 個 CAN 節點、28 個 LIN節點。而在 ADAS 方面,ModelS/X 布局 L2 級自動駕駛,動力和制動轉向均存在實時性需求,因此 ADAS 模塊橫跨 PT 與 CH;Center Display 橫跨多個網段,充分接入更多節點,集成了 GW、HU、T-BOX 等諸多功能。


Model3 開始採用全新架構,將全部控制器整合成四大模塊,從而領先大眾、豐田等傳統車企:1)自動駕駛及娛樂控制模塊 Autopilot & Infotainment Control Module,接管所有輔助駕駛相關的 sensor,攝像頭 camera、毫米波雷達 Radar(除用於泊車的超聲波雷達);2)右車身控制器 BCM RH,橫跨 Drive Inverter 與底盤 Chassis 控制,集成自動駛入駛出 AP(Automatic Parking/Autonomous Pull Out)、熱管理、扭矩控制等;3)左車身控制器 BCM LH,負責了內部燈光、進入部分;4)低壓電源分配模塊 Power Distribution Unit,功能一是實現用電器更精準的供電管理,二是可控的供電時序。


大眾集團:奮起直追,規劃軟體組織架構(Car.Software),預計投入 70 億歐元,超過 1 萬人的規模,目標統一大眾現有 8 個電子架構,實現 ADAS 配臵的模塊化搭載。2020 年 1 月份,Car.Software 要開始運轉,人員規模方面,2020 年目標 7000 人,第一步把現有體系內從事軟體方面工作的 3000 人轉入這個部門,整體投入 70 億歐元,人員規模超過 1 萬人。其中,軟體開發人員規模占比從目前的不足 10%提升至 60%。「我們建立這個部門首要的出發點並不是成本的優化,而是將來要看在一個軟體平台上能夠支持多少輛車才是最重要的。」即將大眾現有的 8 個架構統一成 1 個,創造最優的成本結構。

具體而言,大眾最新的電子架構將分成三個域控制(ICAS1/ICAS2/ICAS3):

ICAS1:一個網關+全部車身控制;

ICAS2:自動駕駛域,現在分成兩個部分:ICAS2.1,主要包括雷達、視覺及相關的巡航、跟車等自動駕駛功能;ICAS2.2,主要包括低速情況的環視、泊車等功能;ICAS2.3:未來自動駕駛的單一方案;

ICAS3:娛樂系統。



除了模塊化搭載,未來新一代電子架構將天然的解決 ADAS 技術的瓶頸問題。以域控制器電源為例,未來 L3/L4 級自動駕駛對於電池功率要求更高,燃油車現有的 12V 供電系統難以滿足,根據密西根大學的一項目研究,自動駕駛系統的能源損耗中計算機占了41%,需要損耗 2500 瓦每秒的電能。而新一代電子架構採用 48V 或者 400V(電動車)供電,能夠天然解決電源問題。



目前行業內支持 L3/L4 級別的控制器與算力平台將於 2020 年起逐步量產。除了整體架構,目前各公司支持自動駕駛的計算平台將於 2020 年開始陸續量產,其中國產的德賽西威 IPU03、恆潤科技 HiRain ADCU 分別將在 2020 年底實現量產,最高支持 L3 級自動駕駛,而行業新進入者華為 MDC 智能駕駛平台宣發於 2018 年,基於自研鯤鵬 CPU與昇騰 AI 處理器,搭載自研智能駕駛 OS,並支持 L2+~L5 級別自動駕駛,目前已推出MDC300/MDC600 兩款計算平台,分別對應 L3/L4 級,其中 MDC600 搭載 8CST310AI晶片,整體算力 352TOPS,功率比僅為 1 TOPS /W。



值得一提的是,智能駕駛的浪潮下,以華為為代表的消費類電子龍頭將更多切入汽車市場,行業變革漸行漸近。目前 MDC 智能駕駛計算平台已經與 18 家主流車企及 Tier1 建 立合作關係,包括江淮汽車、一汽紅旗、東風汽車、蘇州金龍、新石器、山東浩睿智等。以華為為代表,消費類電子龍頭在晶片、作業系統、應用軟體方面的研發積累深厚,未來預計將加速切入汽車電子,並打破主機廠與傳統 Tier1 壟斷的行業格局,行業變革下,新的機遇有望應運而生。


編輯:芯智訊-浪客劍

綜合自:工信部、國盛證券《自動駕駛系列Ⅲ:拐點已至,浪潮呼嘯》

關鍵字: