芯耀
704
自動駕駛技術(shù)正在引領(lǐng)全球汽車行業(yè)的深刻變革，被譽為“未來交通的核心”。其發(fā)展不僅改變了傳統(tǒng)汽車制造模式，還在智慧城市、物流運輸和共享出行等領(lǐng)域催生出新的應(yīng)用場景。從駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）到完全無人駕駛（L5），自動駕駛的技術(shù)鏈條涉及人工智能、機器學(xué)習(xí)、傳感器、車聯(lián)網(wǎng)以及高性能計算等多個前沿領(lǐng)域。這一技術(shù)的推廣將顯著提升交通安全性、出行效率，并對能源利用和城市規(guī)劃產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
自動駕駛的行業(yè)現(xiàn)狀
1. 自動駕駛的發(fā)展階段與市場現(xiàn)狀
自動駕駛技術(shù)的發(fā)展可以追溯到上世紀(jì)80年代，其演進(jìn)過程可以劃分為三個主要階段：初創(chuàng)階段（1980-2010年）、快速發(fā)展階段（2010-2020年）以及商業(yè)化探索階段（2021年至今）。在初創(chuàng)階段，自動駕駛的研究主要集中于實驗室環(huán)境，目標(biāo)是通過傳感器和計算機技術(shù)模擬人類駕駛行為；在快速發(fā)展階段，隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)和大數(shù)據(jù)的興起，自動駕駛實現(xiàn)了從理論到初步應(yīng)用的跨越，如特斯拉Autopilot和谷歌Waymo的早期測試；而商業(yè)化探索階段，則見證了技術(shù)逐步應(yīng)用到城市道路、物流運輸?shù)阮I(lǐng)域。
目前，全球自動駕駛技術(shù)的主流仍集中在L2級和L3級之間。L2級自動駕駛的功能包括車道保持（LKA）、自適應(yīng)巡航（ACC）和交通擁堵輔助（TJA），這些技術(shù)已經(jīng)在大眾化車型中實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。根據(jù)2023年的數(shù)據(jù)，中國市場中搭載L2級功能的新車滲透率達(dá)38.96%，而歐洲和北美市場的比例更高，超過40%。相比之下，L3級及以上功能的應(yīng)用范圍較小，其核心功能包括高速NOA（Navigation on AutoPilot）和城市NOA。蔚來、小鵬等中國品牌在這些領(lǐng)域已初步實現(xiàn)突破，但市場滲透率僅分別為7.62%和3.85%，表明高階自動駕駛?cè)蕴幱谑袌龌跗凇?/p>
2. 市場競爭格局與企業(yè)生態(tài)
自動駕駛行業(yè)的競爭格局由多類企業(yè)構(gòu)成，涵蓋科技公司、新興造車企業(yè)以及傳統(tǒng)車企。這種多元化的競爭生態(tài)推動了技術(shù)和商業(yè)模式的多樣化?？萍脊臼亲詣玉{駛技術(shù)的先鋒，以谷歌Waymo、百度Apollo為代表，這些企業(yè)聚焦于L4和L5級自動駕駛系統(tǒng)的研發(fā)，并通過Robotaxi服務(wù)率先實現(xiàn)商業(yè)化。Waymo自2018年起在美國鳳凰城提供無人駕駛出租車服務(wù)，其技術(shù)積累和運營數(shù)據(jù)在行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。國內(nèi)的百度Apollo則依托國內(nèi)龐大的路測數(shù)據(jù)資源，在北京、長沙等地推出了無人駕駛出行服務(wù)，為未來規(guī)?；\營奠定了基礎(chǔ)。
新興造車企業(yè)如特斯拉、小鵬、蔚來等，則通過靈活的產(chǎn)品策略在市場中占據(jù)一席之地。特斯拉的Autopilot系統(tǒng)率先采用端到端深度學(xué)習(xí)技術(shù)，實現(xiàn)了OTA（空中升級），讓車輛在整個生命周期內(nèi)保持技術(shù)領(lǐng)先。小鵬的城市NOA系統(tǒng)是目前國內(nèi)城市場景自動駕駛的典型應(yīng)用，通過多傳感器融合與高精地圖技術(shù)，率先實現(xiàn)全國243個城市的覆蓋。傳統(tǒng)車企則更傾向于以漸進(jìn)式路徑推進(jìn)自動駕駛技術(shù)。以大眾、豐田為例，這些企業(yè)依托現(xiàn)有的龐大市場份額，將高級駕駛輔助功能作為差異化賣點，通過合作或自主研發(fā)逐步提升自動駕駛系統(tǒng)的等級。例如，大眾通過投資Argo AI進(jìn)軍L4級自動駕駛領(lǐng)域，而豐田則以其Guardian系統(tǒng)為基礎(chǔ)，探索L4及以上場景的商業(yè)化應(yīng)用。
3. 政策法規(guī)的推動與挑戰(zhàn)
法律法規(guī)的完善是自動駕駛大規(guī)模推廣的關(guān)鍵之一。近年來，全球主要國家紛紛制定政策法規(guī)支持自動駕駛測試和商業(yè)化應(yīng)用。如美國加州率先推出了允許L4級無人駕駛汽車上路測試的法規(guī)，并對事故報告和測試?yán)锍桃笞鞒隽嗣鞔_規(guī)定。中國則通過《智能網(wǎng)聯(lián)汽車準(zhǔn)入和上路通行管理規(guī)范（試行）》為行業(yè)發(fā)展提供了法律框架。與此同時，各地試點政策的推動加速了無人駕駛車輛的實際應(yīng)用，北京、上海和廣州等城市已開始針對Robotaxi服務(wù)提供測試與運營許可。雖如此，自動駕駛法規(guī)的制定依然面臨諸多挑戰(zhàn)。如何界定自動駕駛事故的責(zé)任歸屬仍是行業(yè)爭議的焦點。
尤其是在L3級別，駕駛員與系統(tǒng)的責(zé)任分界存在灰色地帶；數(shù)據(jù)隱私和網(wǎng)絡(luò)安全問題在自動駕駛場景下也尤為突出，大規(guī)模傳感器與云端計算的結(jié)合，可能導(dǎo)致用戶隱私數(shù)據(jù)的泄露風(fēng)險。未來，行業(yè)需要通過立法與技術(shù)結(jié)合，為自動駕駛的普及提供更完善的法律保障。
自動駕駛的技術(shù)趨勢
1. 多傳感器融合：感知技術(shù)的核心支柱
感知系統(tǒng)是自動駕駛技術(shù)的基礎(chǔ)模塊，它直接決定了車輛對環(huán)境的感知精度和安全性。自動駕駛車輛通過傳感器“感知”周圍環(huán)境，將物理世界的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可處理的數(shù)字信號，進(jìn)而完成路徑規(guī)劃和車輛控制。然而，單一傳感器存在局限性，難以滿足復(fù)雜道路場景的需求。因此，多傳感器融合技術(shù)成為自動駕駛發(fā)展的核心方向。
1 激光雷達(dá)的技術(shù)進(jìn)步與挑戰(zhàn)
激光雷達(dá)被譽為“自動駕駛之眼”，其主要功能是通過發(fā)射激光脈沖探測周圍物體的距離和形狀，生成三維點云數(shù)據(jù)。與攝像頭相比，激光雷達(dá)在遠(yuǎn)距離探測和惡劣天氣中的表現(xiàn)更穩(wěn)定，尤其適合檢測動態(tài)目標(biāo)和障礙物。當(dāng)前的激光雷達(dá)技術(shù)正在向高分辨率、多線束方向發(fā)展。如Velodyne和Luminar的激光雷達(dá)產(chǎn)品已實現(xiàn)128線束的商業(yè)化，顯著提升了探測精度。激光雷達(dá)的高成本和量產(chǎn)問題仍是限制其普及的主要瓶頸。單臺激光雷達(dá)的價格在2020年高達(dá)數(shù)千美元，即使是目前量產(chǎn)型的固態(tài)激光雷達(dá)，其成本也未降至千元級以下，激光雷達(dá)對強光和雨霧條件的適應(yīng)性仍需改進(jìn)。因此，行業(yè)內(nèi)對激光雷達(dá)的應(yīng)用呈現(xiàn)兩種趨勢：高端自動駕駛車輛傾向于多激光雷達(dá)配置，以提高冗余度和安全性；而中低端車型則更多采用激光雷達(dá)與攝像頭融合的方案，平衡成本與性能。
2 攝像頭：從2D到3D的進(jìn)化
攝像頭作為模仿人類視覺的核心傳感器，已在自動駕駛車輛中廣泛應(yīng)用。攝像頭技術(shù)分為單目、雙目和多目三種類型。單目攝像頭通過二維圖像識別車道線、交通標(biāo)志和行人，雙目和多目攝像頭則利用視差原理實現(xiàn)深度信息測量。近年來，基于深度學(xué)習(xí)的圖像語義分割技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于攝像頭感知系統(tǒng)中，使其能夠更精準(zhǔn)地識別復(fù)雜場景中的動態(tài)目標(biāo)。特斯拉的Autopilot完全依賴攝像頭系統(tǒng)，采用8個高清攝像頭覆蓋車輛周圍360度視野，通過深度學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)物體檢測、交通信號識別和路徑規(guī)劃。盡管特斯拉舍棄了激光雷達(dá)，但其攝像頭系統(tǒng)對光照條件和天氣的依賴性較強，這限制了其在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性。
毫米波雷達(dá)主要用于探測目標(biāo)物體的速度和距離，尤其在高速場景中表現(xiàn)優(yōu)異。毫米波雷達(dá)的探測范圍通?？蛇_(dá)200米，且不受雨霧天氣影響。這種傳感器被廣泛應(yīng)用于自適應(yīng)巡航（ACC）和碰撞預(yù)警系統(tǒng)中。小鵬汽車的高速NOA系統(tǒng)采用毫米波雷達(dá)配合攝像頭，在高速公路車流密集的環(huán)境中實現(xiàn)了高精度的車距保持和路徑預(yù)測。超聲波傳感器則常用于短距離障礙物檢測，例如泊車輔助和低速場景中的物體探測。盡管超聲波傳感器的探測范圍較短（通常小于10米），但其成本低、安裝靈活，成為自動駕駛車輛的輔助感知工具。
4 多傳感器融合：技術(shù)架構(gòu)與算法優(yōu)化
多傳感器融合技術(shù)通過綜合處理來自激光雷達(dá)、攝像頭和毫米波雷達(dá)等傳感器的數(shù)據(jù)，提升了感知系統(tǒng)的整體性能。激光雷達(dá)可提供高精度的距離數(shù)據(jù)，攝像頭可識別物體屬性，毫米波雷達(dá)則補充速度信息。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過融合算法的處理后，可生成更完整的環(huán)境模型。當(dāng)前的多傳感器融合方法主要分為低級融合、中級融合和高級融合三種：
?低級融合：將原始數(shù)據(jù)直接合并后處理，適合處理數(shù)據(jù)量較大的傳感器組合，但對計算能力要求較高。
?中級融合：在每個傳感器獨立完成目標(biāo)檢測后，結(jié)合結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，例如目標(biāo)關(guān)聯(lián)和軌跡預(yù)測。
?高級融合：基于決策層的融合，將每個傳感器的檢測結(jié)果直接用于規(guī)劃和控制決策，適合實時性要求高的應(yīng)用場景。
百度Apollo的自動駕駛系統(tǒng)采用中級融合架構(gòu)，利用激光雷達(dá)生成三維點云數(shù)據(jù)，并結(jié)合攝像頭的圖像識別結(jié)果，顯著提升了目標(biāo)檢測的準(zhǔn)確性和魯棒性。小鵬汽車則通過自主研發(fā)的BEV（鳥瞰圖）模型，將多傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的空間坐標(biāo)系，為軌跡規(guī)劃提供精準(zhǔn)的環(huán)境信息。
2. 決策與規(guī)劃：從模塊化到端到端的技術(shù)變革
1 模塊化決策與規(guī)劃系統(tǒng)
在傳統(tǒng)的自動駕駛架構(gòu)中，決策與規(guī)劃系統(tǒng)由多個模塊組成，包括行為預(yù)測、路徑規(guī)劃和運動控制等。這種模塊化設(shè)計的優(yōu)勢在于各模塊功能明確且易于優(yōu)化。路徑規(guī)劃模塊會基于高精地圖和感知數(shù)據(jù)生成一條最優(yōu)駕駛路徑，而運動控制模塊負(fù)責(zé)將路徑轉(zhuǎn)化為具體的轉(zhuǎn)向、加速和制動指令。然而，模塊化架構(gòu)也存在明顯不足：每個模塊的獨立優(yōu)化可能導(dǎo)致全局性能的不一致。數(shù)據(jù)在模塊間的傳遞可能引入誤差，尤其在復(fù)雜場景下，這種誤差會被放大，從而影響自動駕駛系統(tǒng)的整體表現(xiàn)。
2 端到端模型的崛起
端到端深度學(xué)習(xí)模型通過直接輸入傳感器數(shù)據(jù)并生成控制指令，簡化了傳統(tǒng)架構(gòu)的復(fù)雜性。這種方法依賴于海量數(shù)據(jù)訓(xùn)練，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)從感知到控制的全流程處理。小鵬汽車BEV+Transformer模型通過端到端的方式，利用Transformer結(jié)構(gòu)捕獲周圍環(huán)境的全局特征，并生成高精度的軌跡規(guī)劃。端到端模型的優(yōu)點在于其靈活性和自適應(yīng)能力。通過連續(xù)的在線訓(xùn)練，模型能夠不斷改進(jìn)對復(fù)雜場景的適應(yīng)性，尤其在城市道路和交叉路口等動態(tài)環(huán)境中表現(xiàn)出色。端到端方法的可解釋性較差，且對數(shù)據(jù)質(zhì)量的依賴性較高，因此行業(yè)內(nèi)對端到端模型的安全性和可靠性仍存在一定爭議。
3 強化學(xué)習(xí)在決策系統(tǒng)中的應(yīng)用
強化學(xué)習(xí)是一種模擬生物學(xué)習(xí)過程的算法，近年來被廣泛應(yīng)用于自動駕駛決策系統(tǒng)中。通過引入獎勵函數(shù)，強化學(xué)習(xí)模型可以在模擬駕駛環(huán)境中進(jìn)行自我訓(xùn)練，優(yōu)化駕駛行為，額uWaymo在其無人駕駛系統(tǒng)中應(yīng)用了基于強化學(xué)習(xí)的路徑規(guī)劃算法，使車輛能夠更高效地通過復(fù)雜的交叉路口。在實際應(yīng)用中，強化學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)主要在于訓(xùn)練效率和泛化能力。由于真實道路場景的復(fù)雜性和多樣性，如何構(gòu)建高效的仿真環(huán)境并優(yōu)化訓(xùn)練速度是當(dāng)前研究的重點方向。
自動駕駛的商業(yè)模式與產(chǎn)業(yè)鏈布局
自動駕駛技術(shù)的商業(yè)模式正從硬件銷售向軟件訂閱和服務(wù)轉(zhuǎn)型。特斯拉的FSD訂閱服務(wù)提供了典型案例，其通過OTA不斷升級駕駛功能，為企業(yè)帶來長期收入。Robotaxi服務(wù)和物流車隊運營也正在成為自動駕駛的新興商業(yè)模式。
2. 智能網(wǎng)聯(lián)與車路協(xié)同：未來產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同
智能網(wǎng)聯(lián)（V2X）技術(shù)通過車路協(xié)同極大提升了自動駕駛的安全性與效率。國內(nèi)多個城市已建成智能道路測試區(qū)，例如廣州的車路協(xié)同項目，實現(xiàn)了紅綠燈數(shù)據(jù)實時傳輸，為自動駕駛車輛提供更精準(zhǔn)的行駛路徑。
結(jié)語
自動駕駛技術(shù)的崛起標(biāo)志著汽車行業(yè)邁向智能化的新時代。通過技術(shù)突破、多場景落地和商業(yè)模式創(chuàng)新，自動駕駛正在逐步改變我們的出行方式。然而，其大規(guī)模普及仍需解決技術(shù)、法規(guī)和成本等多方面問題。隨著產(chǎn)業(yè)鏈的成熟和技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，未來的自動駕駛不僅將在個人出行領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用，更將在智慧城市建設(shè)和物流變革中扮演關(guān)鍵角色。
