欧洲整车厂技术趋势:自动驾驶汽车

驱动自动驾驶技术发展的益处和竞争

2016/12/29

概要

Volkswagen I.D. Concept at the 2016 Paris Motor Show. Source: Volkswagen
于2016年巴黎汽车展上亮相的大众I.D.概念车
资料来源:大众

  自动驾驶技术的问世对汽车行业产生了重大影响。自动驾驶汽车为提高安全性、改善个人流动性、减少拥挤和提高生产力提供了无限可能,同时也为新的商业模式(例如,叫车和拼车服务)增加了更多机会。自动驾驶技术作为车辆特征之一的潜在市场性以及其在此细分领域的竞争性均为欧洲整车厂增加自动驾驶技术开发投资的驱动因素。

  2016年,三大德国整车厂均表示,注重自动驾驶技术的策略将成为他们未来策略不可或缺的一部分。随着自动驾驶技术的发展,整车厂继续开展试点和测试项目,同时与其他实体企业建立合作伙伴关系。同时,欧洲各整车厂正持续预告、开发并推出具有各种先进驾驶辅助系统的新车型。本报告总结了欧洲整车厂自动驾驶技术的相关趋势,提供了促进其快速发展的原因以及当前和未来车型、自动驾驶系统概念、战略、目标和其他活动。

驾驶自动化的SAE水平总结

自动化等级 定义
1级 - 驾驶辅助 该系统基于环境信息可执行有关动态驾驶任务的转向或加速/减速辅助操作,同时驾驶员控制操纵的所有其他方面。
2级 - 部分自动化 该系统基于环境信息可执行有关动态驾驶任务的转向和加速/减速操作,同时驾驶员控制车辆的所有其他方面。
3级 - 带条件自动化 该自动化系统可执行动态驾驶任务的各个方面,并预期驾驶员将对假设控制申请做出适当回应。
4级 - 高度自动化 该自动化系统可执行动态驾驶任务的各个方面,并预期驾驶员不会对假设控制申请做出适当回应。
5级 - 全自动化 该自动化系统可执行人类驾驶员能够处理的所有条件下的动态驾驶任务的各个方面。



相关报告:

美国NHTSA:发布自动驾驶车指南 (2016年11月)
日产和沃尔沃汽车的自动驾驶 (2016年11月)
自动驾驶3D地图:建立统一标准、探讨更新的方式 (2016年9月)
TU-Automotive Detroit 2016:自动驾驶汽车的发展前景 (2016年7月)



自动驾驶技术发展的驱动因素

  虽然纯电动车的趋势主要是由行业以外的因素(如政府法规和大众汽车排放丑闻)所驱动,但是,自动驾驶汽车的趋势由企业实现自动驾驶的市场利益和行业内固有的竞争所驱动。

自动驾驶技术效益的市场化

  一条经常提到的关于自动驾驶安全益处的声明是:近90%的车辆事故至少部分由人为错误所致。根国家高速公路交通安全管理局于2005年至2007年期间进行的一项调查表明,预计在94%的车辆碰撞事故中,驾驶员是关键原因,即,导致车辆首次碰撞的直接原因。另一项称为Tri-Level Study of the Causes of Traffic Accidents(交通事故三阶段的调查)的研究表明,在约93%的车辆碰撞明显是由人为错误引起的。自动驾驶技术将减少车辆操作中人为错误的可能性。因此,整车厂经常强调自动驾驶技术在减少交通事故数量和提高车辆安全性方面的重要作用。

Crash Reason Pie
基于2005至2007年期间调查的车辆碰撞关键原因分布
资料来源:NHTSA
Accident Cause Venn Diagram2
来自Tri-Level Study of the Causes of Traffic Accidents韦恩图
资料来源:公共安全研究所

  除安全性外,自动驾驶汽车还具有增加个人流动性的潜在益处。一辆全自动驾驶汽车能让通常无法依靠自己驾驶汽车的人群(如老人和残疾人)使用汽车。这反过来又为整车厂向这些群体销售更多车辆创造了机会。另一个益处是自动驾驶汽车释放了驾驶员的时间和精力,进而,驾驶员除驾驶车辆外,还可以进行其他活动,因此也就提高了驾驶员的舒适性和便利性。因此,整车厂正在开发自动驾驶技术,以吸引对完全实现自动驾驶技术的益处感兴趣的客户。

为自动技术发展产生反馈循环的竞争

  由于整车厂已经意识到自动驾驶技术的优势,他们中的许多厂商已经在其汽车,特别是在豪华车型中实现了此项技术。然而,整车厂需要将自身与竞争对手区别开来,这产生了积极的反馈效应,促使其在自动驾驶技术上投入更多时间和资源,并加快实施速度。而且,整车厂面临的竞争日益激烈,不仅来自于汽车行业内(如特斯拉),而且来自于行业外的公司(如苹果和谷歌等)的挑战。

  巴黎车展期间,在戴姆勒和大众推出的车型中可以看到竞争的影响。两家公司分别展出了配备有自动驾驶性能的纯电动概念车 - 梅赛德斯 - 奔驰Generation EQ和大众ID。此外,德国三大整车厂宣布了这一年专注于自动驾驶技术的战略,戴姆勒的CASE战略,大众汽车公司的TOGETHER-2025战略和宝马的NUMBER ONE战略。其他整车厂也推进了其在自动驾驶技术方面的成果,沃尔沃宣布了其测试计划,捷豹路虎虽然以前犹豫不定,但现在也开始着手自动驾驶汽车的研究。

  同行业在自动驾驶技术开发方面的显著竞争对手是特斯拉,该公司已大力推广其自动驾驶功能。其自动驾驶系统于2015年10月推出,提供了几种声明为“最先进的2级驾驶员可用辅助功能” 的功能特点。2016年10月,特斯拉宣布,自该日期起,其生产的所有车型均将配备全自动驾驶能力的硬件。虽然自动驾驶汽车的第一次致命事故发生在特斯拉的自动驾驶中,且这次事故损害了公众对该公司的看法,但是,特斯拉在其汽车上推动实施自动驾驶技术已经收获显著宣传效果,并迫使其他整车厂做出响应。

Tesla Front Cameras
特拉斯自动驾驶系统中使用的三重前置摄像头
资料来源:特斯拉
Tesla Model
2015年北美国际汽车展上亮相的特斯拉Model S车型



当前配备有自动驾驶技术的知名汽车

  许多欧洲整车厂已争相推出具有不同性能水平的自动驾驶系统的车型。

具有显著自动能力的欧洲车型上的传感器摘要。作为比较也列举了特斯拉Model S的配套情况。

梅赛德斯奔驰
E-Class
宝马7 Series 奥迪A4 沃尔沃S90 特斯拉Model S
雷达 一个前置远程雷达(200米);后保险杠角上两个短程雷达和前保险杠上两个短程雷达(30米);后保险杠上多模式雷达(80米和30米) 三个雷达传感器扫描行驶方向(150米); 后保险杠角上两个雷达; 两个前雷达传感器; 两个后雷达传感器(70米); 四个雷达传感器 - 两个前雷达和两个后雷达; 多光束激光扫描器(150米,140度) 前雷达(160米)
摄像头 立体多功能摄像头(50米空间,500米识别); 广角后视摄像头;多摄像头环绕视图系统 前立体摄像头;后视摄像头;全景摄像头系统 安装于挡风玻璃上的前置摄像头(100米);后视摄像头;360度泊位摄像头 140度前置摄像头;车外后视镜上的侧摄像头;后视摄像头;360度摄像系统中的前格栅摄像头 窄角前置摄像头(250米);主前置摄像头(150米); 广角前置摄像头(60米); 2个前置侧摄像头(80米); 2个后置侧摄像头(100米); 后视摄像头(50米)
超声波传感器 用于泊车引导系统的多个传感器 用于泊车系统的传感器 六前六后超声波传感器 12个超声波传感器 12个超声波传感器(8米)

梅赛德斯奔驰E级声称是“最智能的豪华三厢车”

  于2016年北美国际汽车展上首次亮相的梅赛德斯奔驰E级是首批获许可在内华达州进行自动试驾的车辆。得益于驾驶员辅助包+(Driver Assistance Package Plus)选装件上的驾驶导航系统,奔驰E级能够使用摄像头和雷达与前面车辆自动保持设定距离,并以高达210公里/小时的速度跟随交通。此外,在转向导航系统的协助下,E级车能够甚至在车道线不能清晰可见的情况下以高达130公里/小时的速度积极干预转向。交通标志辅助系统使用摄像头捕捉限速标志的图像,然后系统处理限速标志并理解限速规定,为巡航控制系统设置速度上限。

Mercedes-Benz E-Class
2016年北美国际汽车展上亮相的梅赛德斯奔驰E级
Mercedes-Benz E-Class Lane Change
主动变道辅助系统图
资料来源:梅赛德斯奔驰

  奔驰E级的另一套半自动系统是主动变道辅助系统,其在自动变道之前,能够使用雷达和摄像头检查车道是否空闲。此外,E级还具有带交叉交通识别功能的自适应制动辅助系统,其能够利用车辆的雷达系统检测交叉车辆,并在必要时主动自动刹车。在不超过69公里/小时的车速下,自适应制动辅助系统可避免发生事故。最后,奔驰E级还将拥有全球第一套可以与其他E级车型或基础设施进行通信的全集成型V2X通信系统。

宝马7系配备有遥控泊车功能

BMW 7-Series
宝马7系
资料来源:宝马

  宝马7系是第一批配备有遥控停车系统的量产车型,能够使车辆在没有驾驶员进行方向盘操作的情况下进入停车位。该系统使用传感器在车辆驶入停车位之前和之中进行检测,以确保车辆周围区域畅通无阻。此外,7系的另一个自动特点是配备有启停功能的自适应巡航控制系统,其能够让车辆通过使用三个雷达传感器与前面的车辆保持特定距离,即便前方车辆停车,同样如此。转向和车道控制辅助系统能够通过使用多个雷达系统和立体摄像头,将车辆保持在车道中间区域行使。主动巡航控制系统以及转向和车道控制系统均可以在车速不超过210公里/小时的情况下使用。






奥迪A4的驾驶辅助系统采用传感器阵列

  奥迪A4豪华三厢车中配备的辅助系统之一是自适应巡航控制启停系统(包括交通拥堵辅助功能)。该系统使用两个前置雷达和一个摄像头与前方车辆保持驾驶员指定的距离。启停功能为车辆制动到完全停止和恢复驾驶提供了额外性能,而交通拥堵辅助功能可通过使用雷达、超声波传感器和前置摄像头,在交通繁忙的道路上以不超过65公里/小时的车速控制车辆。预防式整体安全城市系统采用A4前置摄像头,可在不超过85公里/小时的速度下,扫描车辆前方100米范围内的其他车辆和行人。最后,泊车辅助系统使用前部和后部的超声波传感器,为平行或垂直于道路的停车位提供转向辅助。

Audi A4
奥迪A4
资料来源:奥迪
Audi A4 Traffic Jam
奥迪A4中的交通堵塞辅助系统
资料来源:奥迪

沃尔沃S90标配有多种半自动技术

  沃尔沃S90非常著名,其是提供半自动系统(如驾驶辅助系统和城市安全系统)作为标准设备的第一款车型。在不超过130公里/小时的速度下,驾驶辅助系统可使用前激光雷达和摄像头,在各种工况下制动、加速及引导车辆,而无需前方参照车辆。城市安全系统可以检测S90行驶路径中的车辆、骑自行车者、行人和大型动物,且能够在车速超过4公里/小时的工况下始终启用。在即将发生碰撞时,通过该系统,驾驶员将在第一时间获得警告。如果驾驶员未采取任何行动,则S90将自动制动,避免在低速碰撞,并减轻高速碰撞损坏。S90上的选装配置包括可用于检测靠近车辆物体的360度摄像头系统。

Volvo S90
于2016年北美国际汽车展上亮相的沃尔沃S90
Volvo Intellisafe Sensors
沃尔沃车辆系统所用传感器的覆盖范围和覆盖区域
资料来源:沃尔沃



欧洲主要整车厂的自动驾驶概念车、未来模式和策略

  尽管投放了具有驾驶员辅助和半自动功能的汽车,但这些成就仅是许多整车厂的基础,因为他们仍然致力于推出配备全自动化性能的车辆。

Summary of key future autonomous vehicle plans and goals
主要未来自动驾驶车辆的计划和目标摘要

Generation EQ概念车突出了戴姆勒的CASE战略

  于2016年巴黎车展上亮相的梅赛德斯奔驰Generation EQ代表戴姆勒的CASE战略,将连通性、自动驾驶、灵活使用和电力驱动系统等概念融为一体。电动SUV概念将扩展至当前的量产自动驾驶技术中,其中包括加强传感器融合能力;使用HERE地图调整速度和驾驶动态;以及使用V2X通信技术,使车辆能够与基础设施和其他车辆交换信息。Generation EQ的量产版本将在位于德国不来梅的梅赛德斯奔驰建立生产,并预计将于2020年推出。

Mercedes-Benz Generation EQ3
梅赛德斯奔驰Generation EQ
资料来源:梅赛德斯奔驰
Mercedes-Benz F 015
于2015年北美国际汽车展上亮相的梅赛德斯奔驰F 015 Luxury in Motion概念车


 为了实现2020年底推出全自动驾驶量产车这一目标,戴姆勒已经开发一些概念车和测试车辆。于CES 2015上首次亮相的F 015 Luxury in Motion概念车,代表了自动驾驶汽车的未来形态。整车厂已经使用包括梅赛德斯奔驰S500 Intelligent Drive、E级和Freightliner Inspiration Truck在内的原型,测试及演示乘用车和商用车的自动驾驶能力。

大众和奥迪品牌采用不同的方法开发自动驾驶技术

  于2016年巴黎车展上首次亮相的大众I.D.紧凑型纯电动概念车预先展示了全自动驾驶车辆。经合理开发,I.D.概念车将具有适应其I.D. Pilot模式的全自动驾驶系统,而这项技术将于2025年可用。I.D. Pilot模式可通过按下方向盘上的大众标志三秒钟来激活。在此模式下,I.D.将激活四个安装于车顶的激光扫描器,这些扫描器与超声波传感器、雷达和各种摄像头配合采集数据。当I.D.正处于自动驾驶状态时,间接照明将突出显示凸出的激光扫描器。大众预计将于2020年推出一款价值约为30,000美元的I.D.量产版本。

  在大众汽车集团于2016年6月举办的年度大会上,大众首席执行官Matthias Muller就自动驾驶汽车发表了一系列公告。最值得注意的是,他宣布大众集团将于2021年推出全自动驾驶汽车,且所用的自动驾驶系统将在其内部开发。至于奥迪,该品牌宣布预计将于2018年推出世界上第一套交通拥堵导航3级自动驾驶系统。2020 - 2021年,奥迪希望推出高速公路导航功能,以扩展交通拥堵导航能力。

Volkswagen ID Concept3
于2016年巴黎汽车展上亮相的大众I.D.概念车
资料来源:大众
Audi A7 pilot drive
奥迪A7自动驾驶概念车
资料来源:奥迪

  奥迪目前使用A7自动驾驶概念车作为开发自动驾驶技术的研究车辆。目前,A7自动驾驶汽车已完成各种测试,其中包括2015年从硅谷到拉斯维加斯的550英里试驾。据Auto Express表示,新款奥迪A8将是第一款配备3级自动驾驶技术的量产车,其将配备远程雷达、12个超声波传感器、激光扫描器和高分辨率摄像头。届时,奥迪A8将采用于2016年北美国际汽车展上发布的奥迪h-tron quattro概念车预演的自动驾驶和泊车技术。

宝马的自动驾驶战略以iNext车型为中心

BMW i Vision Concept
宝马i Vision Future Interaction概念车
资料来源:宝马

  鉴于宝马的Project i造就了宝马品牌 i的创建和城市纯电动车的发展,Project i 2.0将专注于自动和全联网驾驶的发展。Project i 2.0的具体研究领域将包括高清数字地图、传感器技术、云技术和人工智能。所有这些成果都将通过即将于2021年推出的宝马 iNext向世人展示。宝马iNext将作为整车厂自动驾驶战略的基础,并将提供3级和更高级别的自动驾驶能力。2016年7月,宝马宣布与英特尔和Mobileye合作开发iNext。合作伙伴期望在2017年开发一个能够扩展自动驾驶测试的平台。

  在2016年CES展上,宝马发布了i Vision Future Interaction概念车,其中,这款概念车基于BMW i8 Spyder所打造,充分展示了车辆用户界面的未来形态。例如,i Vision Future Interaction概念车的方向盘可根据特定情况以不同颜色的光显示,高度自动化驾驶模式对应蓝色,驾驶员需要控制车辆时,则为红色。当切换至高度自动驾驶时,车辆内部将发生变化,以提供更多空间,方向盘向前移动,且座椅将旋转至面向位于车辆中部的显示器。i Vision Future Interaction概念车的控制元件数量有限,最重要的是驾驶选择器开关,其能够让驾驶员在手动、辅助或高度自动驾驶等模式之间自由切换。

沃尔沃Vision 2020的理想激发自动驾驶技术的发展

  沃尔沃在Vision 2020中提出,驾驶一辆全新沃尔沃汽车期间,任何人都不应该受到严重伤害或死亡。这一理想驱使着沃尔沃对安全的投入,也是整车厂在其车辆中实施自动驾驶技术的主要原因。沃尔沃已经在瑞典哥德堡的一家专门制造工厂内开发了XC90的半自动版本,以作为其Drive Me测试项目的一部分。一旦沃尔沃工程师完成对这些车型的测试,车辆将被提供给客户在哥德堡的公共道路上进行测试。2018年,该项目将扩大至包括100辆能够全自动驾驶的测试车辆。沃尔沃计划于2021年之前将全自动驾驶汽车投入商业生产。

其他欧洲整车厂也都透露了自己的自动驾驶战略

Renault Trezor Concept 2
雷诺Trezor概念车
资料来源:雷诺

  2016年1月,雷诺日产联盟宣布,将在2020年前推出10款以上自动驾驶车型。不同于其他专注于为豪华车型开发自动驾驶技术的欧洲整车厂,雷诺日产的目标是以优惠价格为大众市场车型提供自动驾驶功能。尽管心怀这样的理念,雷诺日产仍然愿意在其他车辆细分领域采用自动驾驶技术。例如,在巴黎车展上,雷诺发布了具有自动驾驶模式的Trezor概念跑车。在自动驾驶模式下,Trezor通过改变其车外照明标志,向其他人表明自动驾驶系统正在运行。

  PSA的一键通 (Push to Pass) 策略旨在通过预测车辆使用方式的变化,满足客户的出行需求。PSA提供了一个路线图,其中突出了特定驾驶员辅助技术,目前,此路线图可在市场购买,以为自动驾驶技术的开发做准备。2018年,该整车厂计划以交通拥堵辅助系统的形式提供驾驶员监控自动驾驶系统,能够让车辆以特定速度在拥堵中导航行驶。2020年之前,PSA将引入全自动驾驶功能或“解放双手” (Hands Off) 驾驶技术,这使得车辆能够得以完全控制。PSA期望在2021年引入“解放双眼” (Eyes Off) 自动驾驶系统,以此,驾驶员无需保持对道路的充分关注。








欧洲整车厂支持自动驾驶技术开发的活动

  欧洲整车厂目前已进行大量投资,形成了合作伙伴关系,并开展大量测试和试点项目,以帮助开发自动驾驶技术。

德国整车厂宣布了各种支持自动驾驶技术的措施

  2013年8月,戴姆勒发布的一款基于梅赛德斯奔驰S级的研究车辆 - S 500Intelligent Drive,在曼海姆和普福尔茨海姆之间行驶了100公里。2015年9月,戴姆勒成为首家获得官方许可,在加利福尼亚的公共道路上测试自动驾驶车辆的整车厂。此外,自2015年10月起,戴姆勒的第一款自动驾驶重型卡车 - 梅赛德斯奔驰Actros,已在德国道路上进行测试。除其测试计划之外,戴姆勒与奥迪和宝马公司于2015年收购了诺基亚的HERE数字地图和定位服务业务,总计花费约28亿欧元。

Mercedes-Benz S 500 Intelligent
梅赛德斯奔驰S 500 Intelligent Drive研究车辆
资料来源:梅赛德斯奔驰
Mercedes-Benz Actros
配备有Highway Pilot系统的梅赛德斯奔驰Actros
资料来源:梅赛德斯奔驰

  直至今日,大众集团在自动驾驶车辆开发方面的行动主要集中于其内部投资和重组。在大众汽车于2016年6月举办的年度大会上,首席执行官Matthias Muller宣布,大众将投资数十亿欧元用于自动驾驶技术和解决方案的开发。同时,该公司还计划聘请约1 000名软件专家协助开发自动驾驶技术。据路透社报道,大众首席数字官Johann Jungwirth表示,该集团正在计划收购包括自动驾驶技术在内的新技术和服务。该公司的奥迪品牌也计划创建一家名为SDS Company的子公司,从事自动驾驶汽车的开发。

  宝马除在收购HERE方面的行动,还与英特尔和Mobileye合作致力于在2021年之前开发iNext。一篇2016年6月的路透社报道中提到,该整车厂将增加其研发人员中的软件工程师占比 (到2021年,从目前3万员工的20%增加至50%),以协助iNext的开发。此外,多家新闻媒体提到,宝马将在慕尼黑建立一个拥有约2,000名员工的新自动驾驶车辆测试中心。Business Insider的一篇报道显示,宝马将于2017年在慕尼黑内城区开始测试大约40辆自动驾驶汽车,且未来计划将测试扩展至其他城市。

其他欧洲整车厂也都处在自动驾驶技术开发的各个阶段

Volvo XC90 Drive me
用于Drive Me项目的沃尔沃XC90自动驾驶汽车。
资料来源:沃尔沃
Citroen C4
雪铁龙C4 Picasso测试车
资料来源:PSA

  沃尔沃已经宣布与多家不同公司合作开发自动驾驶技术,其中包括与微软在2015年11月建立合作关系,与Uber在2016年8月建立合作,以及与Autoliv在2016年9月组建合资企业。此外,沃尔沃也曾在V40、S60和XC60等车型中利用Inrix的服务和分析,其中包括提供完整交通数据的Inrix Traffic应用程序,同时,沃尔沃还非常重视其Drive Me测试项目,该项目将采集消费者使用自动驾驶汽车XC90的数据。该项目于2016年9月在瑞典哥德堡首次推出,并且作为在英国公路上自动驾驶汽车的最大测试项目,将于2017年在伦敦继续进行,并将在中国进一步扩大。到2018年,伦敦的Drive Me项目将扩大至涵盖多达100辆全自动驾驶汽车。

  虽然雷诺和PSA未像其他整车厂那样专注于自动驾驶车辆技术,但这两家公司仍然在自动驾驶技术的开发方面继续努力。2016年6月,雷诺日产首席执行官Carlos Ghosn宣布,雷诺日产联盟正在招聘至少300名技术专家,以组建专注于先进技术(包括自动驾驶技术) 的新部门。2016年11月,雷诺与视频传感器和计算机视觉解决方案开发商Chronocam SA建立合作伙伴关系。2015年9月,PSA宣布,自2015年中期以来,拥有一定自动驾驶能力的四辆雪铁龙C4 Picasso测试车辆在二级自动标准下共计行驶超过60,000公里。

  最后,尽管捷豹路虎的研究与技术总监Wolfgang Epple于2015年6月发表声明,表示该整车厂对全自动驾驶汽车不感兴趣,但捷豹路虎目前已参与到自动驾驶技术的开发行列。2016年7月,该整车厂宣布计划到2020年创建一支超过100辆研究车辆的车队,用于测试连接和自动化技术。第一组车辆沿着考文垂(Coventry) 和索利哈尔(Solihull) 附近的道路和城市道路进行了41英里行驶测试。此外,捷豹路虎还通过一个耗资数百万英镑的研究项目开发了用于越野自动驾驶的系统和技术。此外,捷豹路虎还加入了MOVE-UK(一个公司联盟),以进行无人驾驶汽车的开发和测试。







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关键词
梅赛德斯奔驰,宝马,沃尔沃,大众,奥迪,自动驾驶

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