浅析单车智能和智能网联模式下的自动驾驶发展

陈云培

高级辅助驾驶系统的出现，让自动驾驶离我们越来越近。随着自动驾驶技术的成熟和商业化加速，汽车也不仅仅是一个代步工具的角色，逐步向着多元化的智能娱乐硬件的角色转变，消费者在购买车辆的过程中，安全性也不仅仅是唯一指标，舒适性、娱乐性等也成为购买车辆时的考虑因素，未来，自动驾驶技术的出现将促进汽车消费市场的另一场变革，自动驾驶的普及将改变人们的出行习惯。

现阶段，自动驾驶技术尚未成熟，自动驾驶的发展仍有很多可能性，其中单车智能和智能网联是自动驾驶发展的2大主要技术路线（图1）。单车智能主要依靠在车辆上搭载的感知硬件（毫米波雷达、激光雷达、车载视觉摄像机等）、线控系统及计算单元等进行环境感知、决策控制和执行，让车辆实现和人一样的独立思考与决策能力，从而将车辆自动驾驶到预定目的地。智能网联是通过车联网技术将“人-车-路-云”等元素联系在一起，使车辆的环境感知、决策控制和执行等功能进行功能性升级，使自动驾驶功能进一步提升，促进交通网络的管理和改善，从而提供更安全、更舒适、更节能、更环保的驾驶方式，促进城市交通系统的调节，构建新型智慧城市。

图1 单车智能和智能网联

1 单车智能

单车智能的发展模式主要是依靠车辆上加装的感知硬件及软件的协调，自行实现车辆的自动驾驶功能，由于没有其他的信息辅助，单车智能的发展模式对环境的感知有更高的要求，为了使单车智能更加安全，需要在车辆上加装足够多的感知硬件，从而消除单车智能车辆行驶过程中的视觉盲区，但单车智能发展这么久，依旧没有能够实现大规模的商用，究其原因主要是因为单车智能很难做到足够高的安全性。

为了获得更好的感知效果，需要在车辆上加装毫米波雷达、激光雷达、车载视觉摄像机等感知硬件（图2），但是在实际使用过程中，依旧会出现盲区，无法做到全方位识别，并且实际行驶路况错综复杂，路边障碍物后面是无法通过这些感知硬件识别到的，如果障碍物后面有物体促使障碍物移动，而车辆并没有做出感知及预判，就会导致危险的发生。而且感知硬件设备的安装位置、数据吞吐、视场角、时间同步、标定精度要求也非常高，单车智能车辆在繁忙路口、恶劣天气、小物体感知识别、信号灯识别、逆光、隧道等环境条件中行驶时，仍难以彻底解决准确感知识别物体和高精度定位等问题。

图2 单车智能

此外，现在车辆上搭载的毫米波雷达、激光雷达、车载视觉摄像机等感知硬件的感知范围非常有限，而车辆行驶安全距离需要详尽到厘米级，甚至毫米级，这就需要足够高的感知要求，如果有速度非常快的车辆驶过，现阶段的单车智能车辆很难及时做到预判，就会导致无法及时做出反应，导致危险发生。现在很多主机厂提供了L2、L3级别的自动驾驶，在遇到这种情况时是需要驾驶人及时掌控车辆，如果遇到类似的问题，驾驶人是无法及时接管的。

单车智能的发展离不开高精度地图，高精度地图的采集是非常复杂且成本非常高的，如果道路进行了整改或修缮，高精度地图就需要及时更新和升级，如果单车智能自动驾驶的路线得以商用化，高精度地图是需要随时根据道路情况进行更新，在自动驾驶普及后，高精度地图更新频率的要求就更高了，现阶段是无法大规模实现的。

成本过高也是阻碍单车智能发展的主要原因之一，由于感知硬件的成本过高，而且为了处理这些硬件设备产生的信号，需要配置计算单元，也会在车辆上部署相应的软件系统，软件系统的维护管理及更新，也大大增加了自动驾驶车辆的维护成本，感知硬件及软件维护的成本加起来是非常高的，这就使得单车智能商用化变得非常困难。

单车智能现在有2种可行的解决方案，一种是以谷歌为代表的，在车辆搭载毫米波雷达、激光雷达、车载视觉摄像机等感知硬件的方案，这一方案的缺点就是成本过高，商用化的可能性较低，但多个感知硬件设备的协同，也使得自动驾驶安全性增加，从而受到较多主机厂的追捧，也是现阶段众多主机厂主要认可的方案。另一种就是以特斯拉为代表的通过车载视觉摄像机和软件协同实现自动驾驶的一类方案，这一方案相对来说成本较低，可商用化的可能性较高，且现阶段已经看到了商用化雏形，但仅基于车载视觉摄像机实现自动驾驶，信息源获取较少，安全性无法足够保证。虽然这2种方案使用的技术有极大的差别，但整体来说，都是走的单车智能的路线。

2 智能网联

随着单车智能技术的发展进入瓶颈，智能网联逐渐被提及，智能网联就是指车联网与单车智能的有机联合，在单车智能的技术上融合现代通信与网络技术，实现车与车、车与人、车与路、车与后台（V2X）等之间的信息交互共享，实现车辆行驶信息与主机厂、管理部门、目的地设施之间的信息联络，促进实现安全、舒适、节能、高效的行驶方案，最终实现全自动驾驶的商用化落地（图3）。

图3 智能网联

智能网联的技术方案是从让车辆变聪明转为让车辆与道路等路侧设备变聪明，从单车智能到群体智能的方案，由于单车智能商用化成本过高，使用路侧设备代替部分技术，让道路设施变聪明，可以有效降低车辆的制造研发成本，从而尽快实现商用化。智能网联的前提是道路设施的智能化改造和基础设施的投资建设，这需要多部门、多企业的参与，比如政府管理部门是否会对道路设施智能化改造加以支持；各主机厂之间是否愿意将车辆的数据信息进行共享；投资者是否会支持这样的技术方案；汽车后市场是否会对相关的变化提供完整的服务支持等，这些因素都会影响智能网联的发展与演进路线。

智能网联的发展并不可能一蹴而就，需要循序渐进加以实现，主要分为3个阶段，第1阶段是信息交互协同阶段，可以实现车辆与道路的信息交互与共享，实现诸如碰撞预警、道路危险提示等能力；第2阶段就是协同感知阶段，在第1阶段的基础上，实现车辆与道路设施之间的感知定位，从而辅助安全驾驶；第3阶段就是协同决策阶段，在协同感知定位的基础上实现对车辆的行驶决策与控制，从而实现全自动驾驶的可能。智能网联可以让车辆在行驶过程中提前做好道路信息的搜集，从而提前对驾驶行为进行预判。

单车智能与智能网联2大技术路线都是有效的自动驾驶解决方案，整体看来，智能网联下的自动驾驶是更有可能实现的，但智能网联触及的部门及企业较多，需要协调的角色也繁杂，这就需要做好各部门及企业之间的协同，最终实现技术落地。