一、高等級自動駕駛的產(chǎn)業(yè)化重點
按照美國汽車工程師學(xué)會的定義，汽車自動駕駛技術(shù)可劃分為Level1-Leve5共五個等級。其中L1-L2級屬于智能駕駛輔助的不同階段，在這個階段，人類駕駛員仍然要負(fù)責(zé)所有駕駛?cè)蝿?wù)并進(jìn)行駕駛環(huán)境的全程監(jiān)控，而機(jī)器自動系統(tǒng)則主要對駕駛員的操作提供信息預(yù)警、操控糾偏、緊急安全控制等輔助作用;出現(xiàn)交通事故，人類則是責(zé)任主體。
在L1、L2的駕駛輔助階段，由于人仍然為駕駛?cè)蝿?wù)的全程主體，所以對機(jī)器駕駛系統(tǒng)的性能配置要求較低，主要體現(xiàn)在對車載計算平臺軟硬件性能要求不高，對車載高精度定位和高精度動態(tài)地圖非硬性需求，對車載傳感器、控制器、執(zhí)行器冗余配置和執(zhí)行系統(tǒng)線控化無明確要求等。
從L3級別開始標(biāo)志著進(jìn)入自動駕駛階段，但L3是部分自動駕駛階段，可以允許部分時段內(nèi)駕駛員解放雙手，由自動駕駛系統(tǒng)代替人類完成車輛的行駛環(huán)境監(jiān)控和車輛駕駛操作，但駕駛員還需要時刻對駕駛環(huán)境和車輛狀況保持關(guān)注，在遇到激烈駕駛環(huán)境和潛在危險的工況下，隨時準(zhǔn)備接管車輛的駕駛控制權(quán)限。L4級主要依靠自動駕駛系統(tǒng)完成行駛，對人類駕駛員的操控介入沒有硬性要求;L5級則是完全無人駕駛，不再需要人類駕駛員的操控介入。因此，從技術(shù)定義上來劃分，L3、L4、L5都屬于高等級自動駕駛的范疇，而L3級別由于涉及人類駕駛員和機(jī)器駕駛系統(tǒng)之間的信息交互和操控權(quán)限切換，因此成為了輔助駕駛(初級自動駕駛)和高等級自動駕駛技術(shù)的分水嶺，如圖1所示。
由于高等級自動駕駛逐漸將車輛的駕駛操控的主體由人變成了機(jī)器駕駛系統(tǒng)，因此在技術(shù)特點和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)需求方面較L1、L2級別的駕駛輔助系統(tǒng)階段有了明顯的區(qū)別，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)有駕駛場景和應(yīng)用環(huán)境的限制，在特定的場景下相應(yīng)級別的自動駕駛系統(tǒng)才能夠可靠地發(fā)揮功能。
(2)機(jī)器駕駛系統(tǒng)逐漸演變?yōu)榄h(huán)境感知、車輛駕駛和控制決策的執(zhí)行和責(zé)任主體。
(3)為了適應(yīng)機(jī)器系統(tǒng)自主對車輛自動駕駛?cè)^程中對環(huán)境感知、綜合決策、控制執(zhí)行等階段的任務(wù)完成需求，車輛平臺的硬件配置上對車載傳感器、控制器、執(zhí)行器冗余和執(zhí)行系統(tǒng)線控化有明確要求。
(4)對車輛行駛?cè)^程環(huán)境下高精度定位和高精度動態(tài)地圖有明確要求以保證車輛駕駛的安全性。
(5)由于要高速處理海量的行駛環(huán)境感知數(shù)據(jù)并根據(jù)復(fù)雜算法產(chǎn)生低時延智能駕駛的決策指令，因此對車載計算平臺的軟硬件性能要求非常高。
就產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度來看，L1、L2級自動駕駛所代表的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)目前技術(shù)上已經(jīng)成熟，并且關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成，量產(chǎn)化應(yīng)用已經(jīng)實現(xiàn)，并且市場占有率在不斷升高。而L5級完全自動駕駛由于技術(shù)成熟度、產(chǎn)品成本等不確定性因素的局限，雖然大量的技術(shù)公司在技術(shù)開發(fā)和測試應(yīng)用方面進(jìn)行得紅紅火火，但客觀而言距離量產(chǎn)化實現(xiàn)和規(guī)模化應(yīng)用還比較遙遠(yuǎn)，所以未來一段時間內(nèi)高等級自動駕駛產(chǎn)業(yè)化的重點將主要集中在L3、L4級自動駕駛的領(lǐng)域。
隨著2019年初奧迪公司宣布裝備量產(chǎn)化L3級自動駕駛系統(tǒng)的全新一代奧迪A8轎車上市，國內(nèi)外一系列車企和自動駕駛技術(shù)開發(fā)公司紛紛將量產(chǎn)化L3級自動駕駛汽車產(chǎn)品的進(jìn)度時間鎖定在2020年前后，從而興起了一股高級別自動駕駛產(chǎn)業(yè)化的熱潮。
二、L3級自動駕駛的局限性與產(chǎn)業(yè)化辨析
我們從自動駕駛等級分類的定義中可以看到，L3級系統(tǒng)已經(jīng)具備了相當(dāng)高的自主權(quán)，可以在正常行駛工況時由機(jī)器系統(tǒng)行駛車輛的駕駛操控權(quán)限，但出現(xiàn)復(fù)雜狀況時，仍然需要駕駛員接管。因此，L3級自動駕駛最引人關(guān)注的爭議點，就在于它規(guī)定自動駕駛系統(tǒng)在某些情況下既能完成某些駕駛?cè)蝿?wù)，也能監(jiān)控駕駛環(huán)境和系統(tǒng)運(yùn)行情況，但實際上駕駛員還是必須時刻保持關(guān)注，隨時準(zhǔn)備取回車輛控制權(quán)。L3之所以引起行業(yè)爭議，是因為其面臨駕駛權(quán)交接的情況較為復(fù)雜。L3級自動駕駛只在部分場景下應(yīng)用，此時人類駕駛員雙手可以離開方向盤，又需隨時準(zhǔn)備接管。
除此之外，關(guān)于L3級自動駕駛引起的質(zhì)疑，還包括以下幾個方面。
(1) L3級自動駕駛系統(tǒng)解放了駕駛員的雙手，卻又不能解放眼睛(注意力)，人類駕駛員還需要時時關(guān)注車輛行駛環(huán)境及系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并隨時準(zhǔn)備接管車輛的駕駛操控權(quán)限并做出相應(yīng)的決策判斷，那么解放了雙手的駕駛員在車輛行駛的過程中究竟可以做什么?其實際上實現(xiàn)的意義究竟有多大?
(2)和L1/L2級明確規(guī)定由人類作為車輛駕駛行為主體并承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任、L4/L5級明確規(guī)定由機(jī)器系統(tǒng)作為車輛駕駛行為主體并承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任不同，L3級別規(guī)定了“人機(jī)共駕”的愿景，但對于駕駛主體(人&系統(tǒng))和操控權(quán)掌握時機(jī)(工況)的責(zé)任劃分卻并不明確，誰都負(fù)責(zé)任相當(dāng)于誰都不負(fù)責(zé)任。這將會造成將來L3級自動駕駛汽車在實際應(yīng)用過程中發(fā)生交通事故時責(zé)任溯源的困難。
(3)L3規(guī)定了駕駛目標(biāo)與事件監(jiān)測及應(yīng)對過程中自動駕駛系統(tǒng)與駕駛?cè)藨?yīng)切換對車輛的操控權(quán)力，但對相應(yīng)的交通場景、切換過程周期、切換期間應(yīng)達(dá)到最小風(fēng)險工況的操作方式未有明確和統(tǒng)一的規(guī)定，這樣也使得不同企業(yè)在開發(fā)L3級自動駕駛系統(tǒng)時無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可循，按照各自的理解進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。這有可能會造成未來L3級自動駕駛汽車產(chǎn)品市場準(zhǔn)入及檢測認(rèn)證方面的困難。
(4)現(xiàn)有的道路交通相關(guān)法律法規(guī)并不支持駕駛員解放雙手的駕駛行為，這客觀上會造成用戶應(yīng)用L3級自動駕駛車輛的顧慮。
綜上所述，現(xiàn)有的L3標(biāo)準(zhǔn)作為學(xué)術(shù)或技術(shù)層面劃分車輛從駕駛輔助到完全自主駕駛不同階段有其必要性，但從工程實現(xiàn)和應(yīng)用角度其缺乏可操作性。這也是L3級自動駕駛劃分標(biāo)準(zhǔn)廣為行業(yè)詬病的根本原因。
除了在功能劃分和技術(shù)策略方面飽受質(zhì)疑之外，在產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)方面以現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)界定的L3級自動駕駛系統(tǒng)也存在著諸多的痛點，形成了其進(jìn)入市場規(guī)模應(yīng)用的阻礙因素。這些痛點主要包括以下幾個方面：
(1)在自動駕駛的功能上L3屬于由人操控向機(jī)器操控的過渡階段，而L4/L5則已經(jīng)屬于由機(jī)器系統(tǒng)完全操控車輛行駛的完成階段，相比之下二者之間是有巨大的鴻溝需要跨越的。但又因為同屬于機(jī)器系統(tǒng)自主駕駛的范疇，且在規(guī)定的適當(dāng)駕駛場景條件下允許機(jī)器系統(tǒng)全部承擔(dān)車輛自動操控的任務(wù)，因此L3級自動駕駛系統(tǒng)在傳感器、硬件、軟件、高精度地圖等配置和算法開發(fā)成本方面卻必須與L4/L5級系統(tǒng)看齊，其直接造成的結(jié)果就是功能低、要求高，被行業(yè)內(nèi)人士視為雞肋。
(2)由于在系統(tǒng)軟硬件配置、高精度動態(tài)地圖、控制算法開發(fā)成本等方面的要求較高，所以目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)的L3級自動駕駛普遍存在價格高、功能少、場景簡單等一系列痛點，距離大規(guī)模、平民化裝備應(yīng)用尚有難度。
就奧迪汽車已經(jīng)量產(chǎn)的L3級自動駕駛系統(tǒng)來看，也存在著只能裝備高端車型(奧迪A8)、只有城市擁堵路段和停車場兩種交通場景、只有城市道路交通擁堵輔助和停車場自主泊車兩種功能的尷尬現(xiàn)狀。
(3)目前大多數(shù)L3的產(chǎn)業(yè)化方案多體現(xiàn)為不同等級駕駛輔助(L1/L2)功能的集成和整合，相當(dāng)于ADAS系統(tǒng)升級(實現(xiàn)L2+級別自動駕駛)的技術(shù)路線。而未來的L3產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的方向則需向L4逼近以實現(xiàn)平穩(wěn)過渡，其技術(shù)開發(fā)難度勢必會進(jìn)一步升高。
(4)L3級自動駕駛涉及人機(jī)控制權(quán)限交接，如果自動駕駛算法不成熟，可能會導(dǎo)致虛假、頻繁的駕駛?cè)私庸苄枨螅瑥亩鴮︸{駛?cè)藛T造成困擾而使其主動關(guān)閉該系統(tǒng)功能，影響該系統(tǒng)的社會接受度以及規(guī)?；瘧?yīng)用。
(5)L3級別因具備適當(dāng)場景下機(jī)器系統(tǒng)自主駕駛的能力可以解放人類駕駛員的雙手，有可能引起駕駛?cè)俗⒁饬Φ姆稚?，同時影響其正確的心理預(yù)期，從而導(dǎo)致潛在的交通安全風(fēng)險，類似的事故已經(jīng)在美國特斯拉公司裝備L2級Autopilot駕駛輔助系統(tǒng)的電動汽車上出現(xiàn)過。因此，該系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用效果也尚需評估。
新技術(shù)的出現(xiàn)要顛覆人類保持多年的駕駛習(xí)慣，可能會帶來無數(shù)的安全問題。谷歌和福特等自動駕駛研發(fā)巨頭甚至認(rèn)為告訴人類駕駛員車輛可以轉(zhuǎn)移他們的注意力，又期望他們足夠快地進(jìn)行干預(yù)以避免事故是不現(xiàn)實的。正是由于對L3自動駕駛的不認(rèn)同，以谷歌Waymo、福特、沃爾沃為代表的科技公司和車企在自動駕駛技術(shù)研發(fā)的過程中采取了跳過L3，直接研究L4 和L5高等級自動駕駛的策略。另外一些從事自動駕駛技術(shù)研究的公司則在L3相應(yīng)級別產(chǎn)業(yè)化開發(fā)方面采取了降級到L2.5應(yīng)用，或?qū)?biāo)L4降級到L3.5應(yīng)用的方案，這其實也是一種變相的避開L3的策略。
雖然目前的L3級自動駕駛在技術(shù)策略及產(chǎn)業(yè)化方面還存在著諸多令人爭議的痛點，但客觀地說，在中高等級自動駕駛系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中跳過L3，直接達(dá)到L4/L5量產(chǎn)化應(yīng)用的階段并不現(xiàn)實。究其原因，主要包括以下幾個方面。
(1)L4、L5級別的自動駕駛需要全時、全過程的機(jī)器系統(tǒng)自主進(jìn)行環(huán)境感知、綜合決策、控制執(zhí)行，其自動駕駛過程的全要素技術(shù)成熟度尚需一個漫長的磨煉提升和等待過程;而在L4具備大批量制造和規(guī)模應(yīng)用的條件之前，由改良完善的L3產(chǎn)品填補(bǔ)市場空缺是自動駕駛技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必然需求。
(2)由于同屬機(jī)器自主駕駛的范疇，L3 的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)應(yīng)用可以在核心技術(shù)、關(guān)鍵零部件、控制算法等方面為L4、L5的實現(xiàn)提供基礎(chǔ)和積累。
(3)ADAS(L2)產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)為L3 自動駕駛的產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
(4)關(guān)于L3 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完善和法律法規(guī)的修訂已經(jīng)是社會共識并已付諸行動，未來L3 定義的科學(xué)性和工程實現(xiàn)的可操作性前景是明確的。
比如，近日日本內(nèi)閣通過了道路運(yùn)輸車輛法修正案，規(guī)定在乘坐L3級自動駕駛汽車時，駕駛員可以查看智能手機(jī)，但可能需要為因維護(hù)不善或者無視汽車警告造成的故事負(fù)有責(zé)任。而在德國推出的關(guān)于自動駕駛車輛應(yīng)用的法案中，則建議在車輛上安裝類似黑匣子的設(shè)備用以記錄車輛行駛過程中駕駛行為的主體，這實際上都是在為L3級自動駕駛系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用掃清障礙。
因此，我們有理由認(rèn)為車輛完全自主駕駛產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)道阻且長，而L3自動駕駛的產(chǎn)業(yè)化是這個進(jìn)程中無法繞過的關(guān)鍵節(jié)點。
三、高等級自動駕駛落地場景及產(chǎn)業(yè)化前景分析
根據(jù)對各級別自動駕駛技術(shù)特點及產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)的需求分析，我們認(rèn)為L3及以上高級別自動駕駛的產(chǎn)業(yè)化落地在未來一段時間內(nèi)會主要在特定的場景實現(xiàn)。地理圍欄、速度圍欄共同構(gòu)成高等級自動駕駛產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的場景，此外還包括天氣圍欄、法律法規(guī)圍欄等約束條件。
未來L3自動駕駛產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的合適場景，主要包括封閉和半封閉區(qū)域、結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化道路的高速公路區(qū)域(60~150Km/h)與城市道路、園區(qū)、港口、礦區(qū)等適合低速行駛(0~60Km/h)的區(qū)域。在高速公路的行駛場景下，未來L3的實現(xiàn)將以交通安全為首要訴求，其產(chǎn)業(yè)化路線表現(xiàn)為先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)ADAS功能的豐富和升級、擴(kuò)展的L2.5方案，其實現(xiàn)形式包括高速公路車道內(nèi)自動駕駛、換道輔助、車輛隊列行駛輔助等。而在封閉、低速的行駛場景下，L3的實現(xiàn)將以提高運(yùn)輸效率、節(jié)省人力資源為主要訴求，其產(chǎn)業(yè)化路線表現(xiàn)為由L3升級擴(kuò)展向L4級別逼近的無人駕駛方案(L3.5級別)，其產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)模式主要包括專用車道自動駕駛公交、最初/最后一公里出行微循環(huán)公交、城市道路交通擁堵輔助系統(tǒng)、無人自主泊車系統(tǒng)、交叉路口通行輔助系統(tǒng)、封閉園區(qū)內(nèi)無人駕駛觀光、通勤、巡邏、環(huán)衛(wèi)車輛、封閉礦區(qū)無人駕駛運(yùn)輸車輛、城市社區(qū)無人駕駛定點物流配送車輛等。
總體而言，未來L3級自動駕駛技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地的指導(dǎo)思想可以概括為“高速輔助人，低速替代人”，如圖2所示。
而對于L4及以上級別的高級自動駕駛，由于機(jī)器駕駛系統(tǒng)將承擔(dān)車輛的行駛環(huán)境感知、駕駛決策和綜合控制等全過程任務(wù)，因此將面臨更多來源信息的高速實時處理分析和控制執(zhí)行指令生成，單靠車輛自身的智能化技術(shù)發(fā)展已不能滿足自動駕駛功能的可靠實現(xiàn)。因此，高級別自動駕駛系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)路線，將推行“聰明的車+智慧的路”，最終打造“車路協(xié)同自動駕駛”的落地場景和實現(xiàn)方案。通過發(fā)展智能車輛平臺、全域車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建端-網(wǎng)-云智能網(wǎng)聯(lián)的技術(shù)體系，依托多源信息交互融合、智能分布計算降低單車的環(huán)境感知、綜合決策、控制執(zhí)行裝備成本和數(shù)據(jù)計算負(fù)荷，打造車、路、云、網(wǎng)、圖互聯(lián)、協(xié)同的高等級自動駕駛系統(tǒng)。
未來特定場景的高等級自動駕駛技術(shù)將率先實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)業(yè)應(yīng)用，成為最終達(dá)到L5級無人駕駛目標(biāo)的“過渡帶”和“試驗田”。就產(chǎn)品而論，由于運(yùn)營車輛的應(yīng)用場景可以周密規(guī)劃設(shè)計，相較于私人擁有的自動駕駛車輛具備更少的不確定性，因此運(yùn)營車輛將優(yōu)先于私人擁有車輛實現(xiàn)高等級自動駕駛將的產(chǎn)業(yè)化落地和規(guī)模化應(yīng)用。
按照現(xiàn)有的自動駕駛技術(shù)成熟度和發(fā)展進(jìn)度，我們預(yù)測在2025年之前，面向私人擁有的車輛可實現(xiàn)合適場景下L3級自動駕駛的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，而面向運(yùn)營商的自動駕駛車輛則有望同期在限定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)L4級自動駕駛的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。預(yù)計2035年左右中國的L5級自動駕駛可實現(xiàn)市場進(jìn)入和應(yīng)用，而復(fù)雜交通環(huán)境下L5級自動駕駛的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模應(yīng)用則預(yù)計在2040年前后實現(xiàn)。
