自动驾驶——面向车路协同自动驾驶

参考文献：清华大学智能产业研究院、百度Apollo，《面向自动驾驶的车路协同关键技术与展望》

【嵌牛导读】

自动驾驶技术是影响未来汽车产业发展的重要因素。随着自动驾驶技术的成熟和商业化的加速，汽车将不再是从属于人的驾驶工具，车的核心价值部件由体现动力和操作系统的传动系统转向体现自动驾驶水平的智能软件系统和处理芯片，驾驶员的双手、双脚、双眼将被解放，出行过程中的娱乐、社交、消费场景被彻底打开，开辟万亿级市场。

自动驾驶目前有单车智能自动驾驶（Autonomous Driving, AD）和车路协同自动驾驶（Vechicle-Infrastructure Cooperated Autonomous Driving, VICAD）两种技术路线。其中AD主要依靠车辆自身的视觉、毫米波雷达、激光雷达等传感器、计算单元、线控系统进行环境感知、计算决策和控制执行。VICAD则是在单车自动驾驶的基础上，通过车联网将“人-车-路-云”交通参与要素有机地联系在一起，助力自动驾驶车辆在环境感知、计算决策和控制执行等方面的能力升级，加速自动驾驶应用成熟。VICAD不仅可以提供更安全、更舒适、更节能、更环保的驾驶方式，还是城市智能交通系统的重要环节，也是构建新型智能城市的核心要素。

单车智能自动驾驶发展现状

自动驾驶指车辆主要依靠人工智能、视觉计算、雷达和全球定位及车路协同等技术，使汽车具有环境感知、路径规划和自主控制的能力，能够让计算机自主操控车辆，在不受任何人为干预的情况下自动安全地驾驶。自动驾驶是未来汽车产业发展的主流趋势，各国都在持续加大投入开展技术研究和产业化落地。

（1）全球自动驾驶处于L2商用落地发展阶段

L2级的ADAS是现阶段自动驾驶汽车商用落地的核心，由车辆的一个或多个驾驶辅助系统依据驾驶环境信息，在特定工况下执行转向或加速/减速，驾驶员执行所有其余的各类动态驾驶任务。根据高工智能汽车研究院《2020年1-5月乘用车新车上险量ADAS市场数据报告》，国内新车累计销量超过5万辆的车型中，ADAS前装标配搭载率平均值达到53.43%，其中，经济型车型搭载率平均为45.96%。《智能网联汽车技术路线图2.0》提出，到2025年，L2和L3相当功能的自动驾驶（PA）和有条件的自动驾驶（CA）的汽车销量占比将超过50%，高度自动驾驶（HA，相当于L4）开始进入市场。各车企也相继规划提出了L2、L2.5甚至无限接近于L3功能的量产计划，但是L3一方面受限于自动驾驶汽车上路法律法规限制，另一方面受到场景和技术的限制，目前还难以进入实质量产阶段。

（2）高级自动驾驶主要聚焦于限定区域应用场景

在高等自动驾驶领域，因为前期研发投入大、技术难度高，L3级以及上自动驾驶汽车商业化进程缓慢，产业链合作伙伴抱团共同发展渐成常态。现阶段，高等级自动驾驶研发投入及商业化验证主要聚焦在智慧园区/示范园区、港口、码头、停车场等限定区域应用场景，以及商用车物流、自动泊车等细分领域，低成本自动驾驶解决方案以及可弥补真实道路测试验证的自动驾驶仿真测试需求凸显。同时随着汽车产业“四化”转型加速，以及国家频繁发布产业红利政策加速推进围绕智能汽车等新经济生态的快速发展，自动驾驶载人、载物、高速测试等陆续开放，关键点及核心领域具备前沿技术验证及核心领域具备前沿技术验证及整合服务能力的企业有望实现突破。

车路协同自动驾驶发展阶段

VICAD是AD的高级发展形式，是一个循序渐进由低到高的发展过程，可以分为三个大的发展阶段：

（1）阶段1：信息交互协同，实现车辆与道路的信息交互共享；

（2）阶段2：协同感知，在阶段1的基础上，发挥路侧的感知定位优势，与车辆进行协同感知定位；

（3）阶段3：在阶段1和阶段2的基础上，车辆和道路可实现协同决策与控制功能，能够保证车辆在所有道路环境下都能够实现高级自动驾驶。

面向车路协同自动驾驶的道路智能化分级

分级目的

对道路进行智能化分级的原因有两方面：

（1）不同等级智能驾驶汽车需要不同能力等级的道路支撑，以实现规模商业化。虽然车路协同自动驾驶已成为我国发展高等级自动驾驶的明确技术路线，但不同等级的自动驾驶车辆要实现规模商业化发展，对道路的能力具有不同的要求。其中L4和L5级别车辆只需要较低能力的道路即可实现，而L2、L3等级的车辆要想实现规模商业化，则需要较高能力的智能道路，为自动驾驶提供支撑。

（2）不同等级自动驾驶汽车需要不同能力等级的道路支撑，以实现规模商业化。我国2020年末全国公路总里程519.81万公里，高速公路里程16.10万公里，高速公路里程数世界第一，要将如此庞大的公路体系建设成为智能化公路，需要一个合理的建设规划与技术路径。公路智能化建设不是一蹴而就的，各地公路的自身条件不同，对智能化的需求也不相同。我国智能道路的发展应兼顾各地公路的功能需求，将智能公路的智能化等级进行划分，不同公路采用不同的智能化等级为目标进行规划和建设。

使能自动驾驶的道路智能化技术分级

自动驾驶规模商业化对道路智能化的关键需求

（1）现阶段：“聪明的车”与“智慧的路”协同推进

考虑到现阶段自动驾驶，V2X通信、云控平台、智能道路等技术的发展现状，VICAD规模商业化落地的可行路径有两条：

1、C4级智能道路+（L2-L4）网联自动驾驶车辆（Cooperated Automated Vehicle, CAV）；

2、L4级别CAV+（C1-C4）级智能道路。

这两条路径都能助推自动驾驶实现规模商业化落地，也都需要“聪明的车”与“智慧的路”协同发展，仅依靠“聪明的车”或者“智慧的路”，要实现规模商业化落地都面临着巨大的挑战和困难。

（2）未来：L5的车与C5的路是终极目标

未来，仅依靠L5的AV就可以在任何智能道路环境下实现完全自动驾驶，或者仅依靠C5的智能道路与L2以上等级的CAV也能实现完全自动驾驶，但这两者方式都是理想中的终极目标，是多技术、多产业深度融合协同的终极形态，可实现的难度较大。

VICAD规模商业化落地的可行路径

综上所述：

（1）考虑到经济性和现阶段技术发展水平，在发展单车智能自动驾驶的同时，需要同等重视发展车路协同自动驾驶，两种方案都是实现自动驾驶规模商业化落地的可行路径；

（2）在L4单车智能自动驾驶规模商业化存在较大困境的情况下，建议加快建设C4级智能道路，支撑L2+和L3自动驾驶快速提升能力获取收益实现规模商业化落地。

C4技术分级智能道路核心指标要求