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即将到来的汽车技术变革及其重大影响

即将到来的汽车技术变革及其重大影响

我们正处在汽车技术巨变的大门口。这次不是自动化变革,虽然自动化变革旋即到来。但这次变革是由现有的且快速发展的自动化底层技术推动。即高级驾驶员辅助系统(简称ADAS)实现的防碰撞技术。


ADAS具有安全和市场双重意义。不管是戴姆勒、丰田、福特、尼桑、通用汽车还是其他汽车OEM厂商,抑或是谷歌,没有一家在信任这项技术的工作性能之前,会让全自动转向、制动或加速的汽车上路。ADAS有望首先减少事故发生,并以“副驾驶”的身份协助驾驶员,最终完全取代驾驶员,以“自动驾驶”的身份掌控整个旅程。


至于多快就能感受到这项技术带来的影响,任何新技术的采用过程似乎都极为相似。例如第一个商用移动电话网络是1983年在美国巴尔的摩-华盛顿都市区率先投入使用。那时电话的成本大约为3,000美元,用户稀少。即使在数年之后,该商用移动电话网络除了在人口稠密的市区外,大部分地区尚未覆盖。今天美国的移动电话用户数已超过美国人口总数,有超过30万个移动电话塔连接着整个国家。低端智能电话成本约150美元。


汽车技术也以类似的步伐向前发展。而且由于交通运输对我们的生活有如此根本性的意义,这种颠覆性的影响可能会令人瞠目结舌。


当今的ADAS以及未来的自动驾驶系统都将依赖软件来分析利用来自传感器、摄像头、互联网、基础设施及其它车辆的大量数据。


三类车辆,一场革命
率先颠覆汽车行业现状的并非是自动化和 ADAS 这一发展趋势的出现。国际竞争和贸易自由化永久性地改变了汽车OEM市场格局,让美国三大汽车巨头的国内市场份额在过去20年里从72%锐降至45%。虽然汽车技术已取得巨大进步,但驾驶基础技术在过去四十年里没有太大变化。


现在在加州南湾每天都可以看到三辆代表全球汽车行业变化趋势的汽车:一辆时尚的特斯拉S型静静地驶过;一辆后窗上有“U”(Uber首字母)标识的新型轿车正在揽客;一辆车顶安有旋转定位雷达的大动作改装的雷克萨斯SUV正沿街行驶,车上的谷歌员工正在采集数据(或是一位来自汽车OEM厂商的员工乘坐在用世界其他地方的部件组装的汽车中)。这些日常情景代表着正在同时到来的三大技术变革趋势:电气化、联网化和自动化,它们将彻底颠覆汽车行业的现状。虽然每个趋势的发展步伐有所不同,但所有三大趋势有一个共同点:那就是软件为王!
软件:塑造今天,变革未来  
自2004年以来,平均每辆汽车中电子设备的成本占比已从20%翻倍到40%。目前的一辆豪华汽车通常装有100个微处理器,运行10,000万行软件代码,控制着从发动机正时到信息娱乐系统的各个方面。我们正处在软件、传感器和处理器正在带来全新车辆功能,而不仅仅是把常规功能从机械控制变为电子控制的转折点。当今的ADAS系统和未来的无人驾驶系统将完全依赖软件来分析利用来自传感器、摄像头、互联网、基础设施及其它车辆的大量数据。

车辆日趋复杂,已改变了汽车价值链。电气化、联网化和自动化趋势只会让价值加快向开发电子装置和软件的企业倾斜,疏离那些不能创新的OEM厂商。

这一变化会带来两重影响。首先软件会成为关键的市场差异化因素,迫使OEM厂商缩短产品周期,为传统系统提供支持与更新。为满足消费者对时兴技术的需求,OEM厂商现在不得不每隔三到四年就大幅修改或推出新的车型,而以往的产品周期平均为五到八年。这给OEM厂商带来了重重挑战,包括创新速度快、质量检测复杂、开发成本上扬、研发成本分摊期限缩短、需要新的销售和车辆保有量权模式。

其次,向软件转型使行业新秀能够在这个以高准入门槛著称的行业实现创新。在行业巨头占据这个行业数十年后,谷歌、苹果、特斯拉和Uber都跃跃欲试,准备通过软件重塑汽车行业格局。这个想法即便在五年前也似乎是天方夜谭。

在典型的配备ADAS的车辆中(图 1),前向防撞(FCA)等应用通过一组传感器实现的。这些传感器能向电子控制单元(ECU)提供有关外部驾驶环境的数据。该单元然后利用软件判断是否存在威胁,并运行制动执行器(或其他可能应对措施)来减轻该威胁。

目前用于驾驶员辅助应用的传感器就是无人驾驶车辆的硬件基础。但未来的传感器一定会更小、更快、更廉价。例如大陆集团(Continental AG)的传感器和处理器能每隔10到60毫秒发送和重新计算理解驾驶环境所需的算法,而人脑从感觉神经元向运动神经元传递消息仅需数毫秒。

在复杂环境中要让车辆自动驾驶比驾驶员驾驶更安全、更高效的软件算法仍然是最严峻的挑战。

不过当今的ADAS系统和未来的全无人驾驶系统之间的真正差别在于软件。不管处理输入的速度有多快,在复杂环境中要让车辆比驾驶员更高效安全地驾驶的软件算法仍然是最严峻的挑战。复杂性同时包括驾驶员在不同路况下遇到的威胁数量、威胁类型(例如行人、横向行驶的车辆、自行车)以及车辆行驶的速度(见图 2)。

随汽车OEM厂商竞相改进自己的软件,他们正在以三种截然不同的途径向市场推出自己的技术。宝马、戴姆勒和尼桑等OEM厂商已经开始销售设计用于在简单驾驶环境中(如洲际公路上)行驶的中等功能ADAS系统。无需考虑交通信号灯、转弯或多向车流,这些车辆能使用“交通阻塞辅助”等系统在低速情况下自动转向、制动和提速(图3中的蓝线代表其行驶轨迹)。最终系统将能够在较快速度下工作或是在较复杂的都市环境中工作,并提供更丰富的功能,例如并线、变道或过十字路口。沃尔沃和福特等部分OEM厂商则正在为特定地理区域(圈定区域)推出中等功能系统,比如为两个城市间的洲际公路特定延长线,以充分利用激光扫描测绘数据的作用。随着时间推移,系统功能将增强,系统适用的地理区域数量及复杂性也将增加(见图3的绿线)。最后,谷歌的方案是全新开发一种高功能全无人驾驶车辆(用于圈定区域、城市低速或园区驾驶),然后测试并优化其在日趋复杂环境中的功能(见图 3 中的橙色线)。

消费者采用及推广
虽然OEM正选用不同策略将ADAS和车辆自动功能推向市场,自2010年以来几乎每年都会推出功能不断增强的配备ADAS的汽车,而且每年都在不断推出。2013年,29%的乘用车型提供可选的前向碰撞预警功能,而且在此类车型中,有12%具备自动制动功能。今年的梅赛德斯入门级高档CLA轿车已将前向防撞系统作为标配,沃尔沃也已自 2010 年起把自己的“城市安全(City Safety)”制动系统作为XC60型车的标配。现在该技术的早期几代已经面市,但消费者采用速度如何呢?


要了解配备ADAS功能的车辆和无人驾驶车辆的推广情况,可以参照其他技术的采用速度。就总体趋势来说,像手机、互联网和PC等现代技术的采用速度明显快于VCR或TV等较古老的技术。汽车通常属于采用速度较慢的技术之列。这主要是因为与消费类电子相比,它们的=成本相对较高,而且需求修建道路。相比之下,智能手机被认为是历史上采用速度最快的技术,仅用十年就达到饱和状态。移动电话(也就是今天我们主要说的“功能电话”)仅20年时间就达到了饱和状态,而传统有线电话用了一个世纪(主要是因为需要建设有线网络)。

由于车辆成本所限,配备ADAS的车辆和自动驾驶车辆很有可能推广速度会慢于其他现代技术,但他们仍然会以比传统汽车更快的速度推广。随着其他新技术的推开,我们预计一波尝鲜者和早期试用者将推动配备ADAS的车辆的早期销售,后续一旦安全优势得到证明,大多数消费者会逐步采用(见图 4)。重要的是目前添加一套典型ADAS设备只需增加大约3,000美元成本(且每年还在以大约7%-9% 的幅度下降),仅相当于在美国销售的普通汽车价格33,560美元的10%左右。豪华车型中ADAS设备成本仅占车辆平均售价的2%-3%。

Marconi Pacific对ADAS和自动化的研究显示,最初吸引消费者的是该技术的安全性和便利性。安全性对家庭来说是主要刺激因素,因为他们开始听说装备ADAS的汽车能避免本来会让汽车乘客受伤或死亡的碰撞事故。不过更大的推动因素是节省时间。能够在高速公路(很快可以在其他类型的道路上)行驶,而且只用少量精力关注路况,这将成为需求的重大推动因素。

Marconi Pacific已经构建了一个推广模型,用于更好地掌握这项技术的推出步伐和消费者的采用情况。该模型以场景为基础,有大量输入。部分关键因素有年度汽车销售量、ADAS技术发布日期和汽车销量预测。结果令人震惊。根据模型运行结果,预测到2035年ADAS/AV的车辆销售和新车销售将占各个细分市场总销量的50%和85%以上(见图 5)。当然不同的ADAS水平和自动化水平会给社会造成不同的影响,包括不同的总年度碰撞减少程度、不同的对交通拥塞的影响以及不同的对类似Uber的车辆共享服务的影响。
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