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数说产业:车联网与自动驾驶

2020-8-5 09:50| 发布者: sara| 查看: 207 |原作者: Simon.xie |来自: SuperIC社区

摘要: 评级机构穆迪发布的数据显示,2019年全球汽车销量为9020万辆,全球受新冠疫情蔓延的影响,2020年全球汽车销量预计将下滑20%。预计2021年汽车需求将缓慢复苏,到2022年的全球汽车销量才能恢复较快增长,但是预计也仅 ...
​1、全球汽车市场概况和趋势

评级机构穆迪发布的数据显示,2019年全球汽车销量为9020万辆,全球受新冠疫情蔓延的影响,2020年全球汽车销量预计将下滑20%。预计2021年汽车需求将缓慢复苏,到2022年的全球汽车销量才能恢复较快增长,但是预计也仅能达到8500万-8800万辆的规模。穆迪认为,中国2020年汽车销量将下降10%,而欧洲和美国的汽车销量预计为分别下滑30%和25%。在经历了2020年下半年销售增长改善之后,穆迪预计中国汽车销量将在2021年将同比增长2.5%。


随着国内疫情防控形势好转,叠加中央及地方ZF出台的各项利好政策,整车制造企业的产能已恢复到去年同期水平,汽车市场总体业趋于好转。当前中国汽车产销量已经占据全球汽车市场近三分之一份额。不过随着中国经济的转型升级,预计汽车市场的发展模式也从高速增长转入中、低速增长。预计2020-2025年将保持年4%左右的缓慢增长,到2025年汽车产销规模将有望突破3000万辆。

但是在汽车的渗透率指标上,2018年中国的千人汽车保有量仅173辆,相比很多国家而言仍然处于相对的低位。随着中国公路基础设施的不断完善,公路总里程截至2019年已达484.65万公里、高速公路达14.26万公里,居世界第一位,而且中国农村公路的总里程已超过404万公里,具备条件的乡镇和建制村100%开通硬化路,基础设施的完善将会促进未来中国汽车消费市场的增长。


在新能源汽车方面,根据EV sales统计的数据,2019年全年全球一共售出了约221万辆新能源汽车,同比增长9.95%,但是增幅同比2018年的64.27%大幅下降。全球新能源乘用车市场渗透率也从2018年2.1%提升至2019年的2.5%。


中汽协提供的数据显示,由于2019年新能源汽车国家补贴大幅度退坡,地方补贴完全取消,国内新能源汽车销量共计120.6万辆,同比2018年下滑4.0%。其中纯电动汽车销量97.2万辆,同比下降1.2%;插电式混合动力汽车销量23.2万辆,同比下降14.5%;燃料电池汽车销量2737辆,增长79.2%,但是基数尚且很小。艾媒咨询数据显示,2019年中国新能源汽车保有量达到381万辆,保有量保持快速增长。


汽车行业不仅是衡量一个国家工业水平的重要代表,而且具备上下产业链长,盘子大等特点。2018年中国汽车制造业营业收入约8.34万亿元人民币,在GDP占比达9.26%,是仅次于房地产的第二大支柱产业。发展车联网(V2X)技术,依赖于自动驾驶、智能道路、网络运算等三大领域的技术成熟和颠覆式创新,又依赖于几乎全部的基础科学,基础工程和线性技术创新升级。对解决汽车社会问题,支撑汽车产业升级转型具有重大意义。

2、车联网的技术路线

车联网(V2X)借助新一代信息机和通信技术,实现车内、车与车、车与路、车与人、车与服务平台的全方位网络连接,提升汽车智能化水平和自动驾驶能力,构建汽车和交通服务型业态。V2X的X代表不同的场景,包括V2V(车与车)、V2I(车与路边设施)、V2P(车与行人)和V2N(车与运营商网络)等几种。


从V2X的底层通信技术看,上世纪九十年**始,美国基于DSRC(专用短程通信,802.11p)技术来实现。随着蜂窝移动通信技术的发展和普及,发展出C-V2X(蜂窝车联网,C代表蜂窝)。目前V2X技术是C-V2X和DSRC两大技术标准在做竞争。C-V2X由于可以复用已有的4G和建设中的5G通信网络,而且系统部署成本低,技术指标更优秀,应用潜力更大,目前占据技术领先地位。DSRC标准由美日欧主导,已经研发测试了十几年,在技术方案方面比较成熟。


从技术性能上看,C-V2X在容量、时延、可管理性以及抗干扰等方面优势明显,在相同的传输距离上则拥有更低的误码率;在高速公路场景上,C-V2X的通信距离比DSRC提升了约100%;在城市道路场景也能提升30%;而且可以通过资源池调度满足时延要求,从而大幅提升系统可靠性;在多种障碍盲区,C-V2X能允许车辆达到更高的行车速度,并且实现更高效的资源分配。


截至2019年9月,全球车联网领域专利申请累计114,587件,合并同族共计98,576件。其中,美国占比30%居首,中国以25%份额居第二位。但是在C-V2X车联网通信技术全球专利方面,得益于中国在5G专利上的优势,中国申请的C-V2X专利数量占比高达52%,成为C-V2X技术最大的原始专利国家和目标分布国家。现阶段,中国在C-V2X路线实践引领全球,美国、欧洲、日韩等海外发达囯家也在积极跟进,但是建设进度相对落后。

3、C-V2X标准的发展历程

C-V2X标准化工作始于2015年,由3GPP组织的四个工作组分别负责业务需求、系统架构、安全研究和空**术,整个标准化工作分为三个阶段:
第一阶段是基于LTE满足LTE-V2X基本业务需求,对应LTE Rel-14版本;
第二阶段基于LTE技术满足5G-V2X增强业务需求(LTE-eV2X),对应LTE Rel-15版本;
第三阶段基于5G NR(5G新空口)技术,将会实现全部或大部分5G-V2X增强业务需求,对应5G NR Rel-16,Rel-17版本。


5G技术通过NFV(网络功能虚拟化)、SDN(软件定义网络)实现灵活组装业务的需求,为网络切片创造条件,在网络切片技术的保障下,信号的传输速率和时延能够保持稳定,5G可以为C-V2X应用在安全性要求极高的自动驾驶领域提高坚实的服务保障。


2020年7月3日,5G的R16标准成功冻结,标志着5G从服务于人开始向服务于行业转变,将能够更好地支持垂直行业应用,催生出新的产业生态。R16版本完成了NR-V2X第一个版本的标准化工作,将会是C-V2X与5G融合发展的重要里程碑。R16标准首次对基于5G新空口(NR)技术实现V2X功能进行了定义,将能够支持L3/L4级别的自动驾驶。

4、V2X与自动驾驶

自动驾驶的技术发展路径主要包括单车智能和车路协同(V2X)两种,单车智能自动驾驶存在的问题包括,能见度不足、视角受限导致盲区和障碍物遮挡等问题无法解决,车载传感器的感知距离与车速的矛盾,此外还包括路况及高精度地图无法实时更新、决策规划无法得到完整的信息导致规划方案不是最优等问题。此外为了避免采集信息不足和识别错误带来的安全隐患,单车智能需要配备多种昂贵的高性能传感器以提升单车的感知能力,直接导致整车成本失控。


在车路协同(车联网)方案中,由于道路也拥有自己的联网传感器,将拥有比单车传感器更开阔的视角和感知范围,能够有效避免感知盲区,更好地实现车辆之间的沟通和车路协同,从而提升自动驾驶汽车的安全性,车路协同的存在对车辆传感器的性能要求将大幅降低,整车的成本可以大幅下降,让自动驾驶功能更易于普及和推广。行业专家表示,车路协同或将使得大规模自动驾驶应用提前10-15年到来。

在车路协同和自动驾驶之下,道路的利用率将得到提升,有效地减少拥堵现象的发生。此前的研究显示,普通公路每个车道每小时通行能力是2200辆汽车,如果普及自动驾驶汽车,在保证安全的前提下,可让道路通行能力增加273%。并且在一些紧急情况下,城市大脑能够协调道路资源实现智慧交通。

罗兰贝格的报告认为,智能网联汽车发展主要有三个关键周期,一是2016-2020 年的起步期,实现特定场景辅助及短时托管;二是2021-2025年的发展期,特定环境下自动驾驶应用场景极大丰富;三是2026-2030年的成熟期,自动驾驶应用场景在城市道路延伸。而到了2030年后,智能网联汽车将进入发展的终极形态,能够实现全天候环境感知和完全自动化,此时自动驾驶车辆保有量将有望达到30%以上,应用得到真正普及。


此外,车辆作为构建交通的基本节点,需要具备感知能力和联网能力,能够通过传感器判断自身行驶的状态并根据最优路线来进行自动驾驶。道路通过提升自身感知能力和网络连接,快速发现和提示交通异常状况,同时也可作为车和网络的数据中转站。网络是构建车联网的关键环节,将决定交通的安全可靠程度以及智能化水平,从目前情况看5G拥有相当优异的技术指标和可靠性。云计算相当于是车联网的“大脑”,将基于网络传输过来的海量数据,快速进行分析、判断和决策,并调配资源实施最优的交通方案。


未来的车联网生态包括道路实现“智慧道路”,车辆实现“智能驾驶”,云端能够实现“智能管控”,可以为车内人员和路上行人提供“智能服务”,车路协同将是链接“车-路-人”的核心环节,在整个生态中起到关键的作用。数据显示,采用车路协技术同能够解决当前纯自动驾驶汽车路测中遇到的54%的问题,人工接管次数也可以降低62%,而且车载自动驾驶系统的成本还能降低30%,并且可以让自动驾驶功能提前数年的时间落地。

5、C-V2X产业链架构和商用进程

C-V2X可以改善行驶安全,提升交通效率,提供全面的出行信息服务,并且在未来能够通过车路网云一体化,支持安全可靠的全自动驾驶功能,因此推动其产业化意义重大。车联网上游主要是通信芯片和模组厂商,中游则是整车制造商、品牌商和相关的软硬件产品供应商,下游则是以运维服务为主的包括电信运营商、测试认证机构、地图提供商,体系支撑方面包括科研院所、标准组织、投资机构等。


从商用的角度看,美国交通部在2014年将DSRC确认为V2V的标准,欧洲和日本也都基于DSRC标准推出过相关的网联汽车计划。美国希望在2021年达到50%的新车安装DSRC,到2023年100%新车安装DSRC。

起步较晚的C-V2Ⅹ作为后起之秀,优势在于构架在蜂窝通信技术上,能够向前兼容5G的演进路线,未来还可以支持自动驾驶应用。LTE-V2X在2018年就开始规模试验,2019年进行预商用测试,2020年将有机会迈入LTE-V2X商用元年。5G NR车联网则在2019年开始进行技术试验,2020年进行5G NR PC5技术试验,预计在2021年进行预商用测试,2022年正式迈入5G NR-V2X商用元年。

6、中国车联网发展状况

中国的车联网没有采用美国主导的DSRC标准,而是选择在C-V2X上发力,确保产业链能够做到自主可控,因此得到国家政策的大力支持,2017年6月国家标准化管理委员会同意筹建智能网联汽车技术委员会,负责推进标准体系建设;2018年6月工信部展开车联网产业标准顶层设计;2018年11月工信部规划了5905-5925MHz共20MHz带宽的专用频率资源用作C-V2X通信频段;2020年2月,十一个部委联合发布《智能汽车创新发展战略》,体现了国家的战略决心。目前,我国车联网的技术发展已经从1.0的“基础连接”发展到目前的2.0阶段的“人车交互”,并逐步向3.0阶段“车车交互/万物互联”发展。


国内C-V2X的技术标准已经基本完成,产品也日趋成熟,但是仍需要解决大规模测试验证、安全认证等众多技术问题,并推进车辆和交通基础设施部署、数据平台搭建等产业化推进问题。截至2020年4月,我国目前已有10个国家级智能网联汽车测试示范区,超过30个城市级和企业级测试示范点,还有10多个智慧高速公路开展智能网联试点工作,积极构架MEC(多接入边缘计算)与LTE-V2X及NR Uu(NR空中接口)网络融合创新的示范应用。

车联网的商用落地同样面临三个阶段,包括第一阶段2019-2021年为C-V2X产业化部署导入期,这一阶段的通讯设备、数据平台、测试认证等方面基本满足C-V2X产业化初期部署需求,以示范应用为主,例如在矿山、港口、停车场、高速路等细分场景下率先展开应用,探索商业化运营模式。第二阶段是2022-2025年,为C-V2X产业化部署发展期,开始在全国电信城市和导入进行推广部署和开展应用。第三阶段是2025年之后,为C-V2X的产业高速发展期,逐步实现C-V2X全国覆盖,建成全国范围的数据平台,实现跨行业数据互联互通,提供多元化出行服务。

7、车联网的市场前景展望

根据Machina、IHS和华为的联合调研,2017年全球车联网连接数为9000万,预计到2020年连接数将增加至3亿左右,到2025年将突破10亿。根据自动驾驶专业智库ICVTank公布的数据显示,2019年,全球V2X市场规模达900亿美元,预计到2022年,全球V2X市场规模有望突破1650亿美元。


自2017年以来,中国出台了一系列政策支持车联网的发展,ICVTank预计2019年中国V2X市场规模达200亿美元,到2022年市场规模有望达到500亿美元,增速将高于全球平均增速。2019年中国乘用车的V2X前装T-Box渗透率为25%,配置量达700万套,预计到2023年中国乘用车T-Box前装配置量将达到1400万套。


IHS的报告显示,我国商用车联网的整体市场规模(统计口径和ICVTank不同)到2025年将达到806亿元人民币,其中平台运营服务市场规模占比最高,达到367亿元人民币(45%),硬件市场规模占比第二在172亿元人民币(21%),其他服务包括通讯运营商(18%)和内容提供商(15%)。如果按照前装和后装市场区分,其中前装市场占比37%,后装市场占比63%。车联网市场的渗透率有望从2018年的32%提升到2025年的62%。

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