伴随着人工智能、5G/C-V2X、大数据等新一代信息通信技术与汽车产业的加速融合创新,整车产品智能化、网联化能力持续升级,智能网联汽车成为继智能手机之后的又一新型智能终端。
整车产品与智能化网联化技术的结合主要体现在“智能驾驶”和“智能座舱”两方面的功能升级。在供给侧,汽车厂商加强智能驾驶和智能座舱技术研发;在需求侧,智能驾驶和智能座舱功能日益成为消费者购车的主要考量因素。 “智能驾驶”功能现阶段仍以辅助驾驶为主,“城区领航”等高阶辅助驾驶功能成为当前高端车型竞争焦点。辅助驾驶功能实现规模应用。通过车端传感器、计算平台、操作系统等软硬件设备,运行各类智能驾驶算法,可实现诸如自适应巡航、车道保持、自动泊车、导航辅助驾驶等不同级别的辅助驾驶功能,在不同程度帮助驾驶员缓解驾驶疲劳,并不断向自动驾驶汽车演进。2023 年上半年,具备组合驾驶辅助功能的乘用车新车销量占比达到42.4%7。全速自适应巡航、自动泊车辅助等 L2 级辅助驾驶功能已经规模化成熟应用。以“高速领航辅助驾驶”和“城区领航辅助驾驶”为代表的高阶智能辅助驾驶功能加速量产应用,小鹏、问界、阿维塔、蔚来、理想等车型相继在 2023 年前后推出城区领航辅助驾驶功能,消费者接受度不断提升,随着装机量不断提升,领航辅助驾驶解决方案的成本有望持续下降,并向更低价格区间的车型加速渗透。
“智能驾驶”渐进式演进路线愈加清晰,人工智能大模型等新技术赋能作用凸显。渐进式演进路线有望成为主机厂和科技公司的共同选择。目前,众多高端 L2 量产车型已经配备激光雷达、毫米波雷达、摄像头、大算力芯片等硬件,与L4 级自动驾驶示范车型硬件配置已十分接近,并基于 L2 级驾驶自动化功能运行条件,不断迭代升级算法,向 L3、L4 级驾驶自动化运行条件探索突破,小马智行、百度等从 L4 级切入自动驾驶研发的科技公司也在陆续推出 L2 量产方案。时空融合、大模型等新技术被引入自动驾驶。“BEV+Transformer”8时空融合技术可将二维图像和传感器信息综合转化为三维向量空间,支持多传感器信息的特征级融合以及时序信息融入,在车端实现高精度局部地图的实时构建,降低自动驾驶对高精度地图的强依赖,目前小鹏、理想、华为、蔚来、比亚迪、极越等企业均在积极跟进并逐步上车。特斯拉、小鹏、华为、理想等企业也在积极投入基于大模型的端到端自动驾驶算法研发,探索从传感器感知输入、直接产生车辆输出控制的端到端模型,自动驾驶行业或迎来“奇点时刻”。 “智能座舱”功能现阶段以更加便捷的车内人机交互和驾乘舒适体验为主。通过配置车载显示屏、液晶仪表盘、车内摄像头、增强现实抬头显示、车载通信终端、高保真音响、座舱域控制器等硬件以及车载操作系统、车机应用软件、驾驶员监测系统、语音识别系统等软件,智能座舱可以实现多模态人机交互、音视频播放、车机应用软件、驾驶员疲劳监测、个性化舒适配置等娱乐类、舒适类功能服务。小鹏 G9、蔚来 ET7、理想 L9、问界M5 等智能座舱产品通过引入车机大屏、多屏联动、车机互联、高级音响、AR/VR等技术,为用户提供智能化、沉浸式车机交互体验。伴随智能硬件、新材料、元宇宙、人工智能等技术在智舱领域的不断创新,基于人工智能大模型的情感交互、无缝连接的手车互联、车内沉浸式音视听服务、个性化服务配置等功能有望加速成熟。百度、阿里、华为、腾讯、科大讯飞等纷纷推出语言大模型,已在吉利、智己、问界等车型量产应用,为用户提供更自然的对话体验、生成式的交互界面和更个性化的出行服务建议。
在整车智能化网联化技术体系中,整车电子电气架构的集中化演进和面向服务的软件架构升级奠定了整车智能网联功能的开发基础,“智能驾驶”和“智能座舱”两大功能需求牵引“高性能计算平台-操作系统-功能软件”技术开发架构不断升级迭代。整车电子电气架构从“异构分布式”到“分域集中式”发展,未来将进一步演进至“中央集中式”。现阶段行业已实现分域集中式架构,通过域集成减少单一功能电控单元的分散部署,提升功能开发和软件更新效率。当前车企主要采用按功能集成或按空间整合两种分域架构。功能域集成架构主要按照座舱域、车身控制域、整车控制域、自动驾驶域进行集成,国内广汽、上汽、吉利、长城、比亚迪、蔚来、理想、小鹏等车企普遍采用功能域集成路线,从分布式向功能域控或域融合的架构发展。特斯拉采用空间域集成路线,按照前部、左部、右部空间对区域内电控单元及相关部件进行集成,并采用中央计算单元对三个域进行集中控制,中央计算单元集成了自动驾驶、信息娱乐、远程通信等计算需求。伴随更高性能车载计算芯片和车用操作系统的能力演进,整车电子电器架构将进一步加速迈向中央集中式架构。
整车软件架构从面向信号的软件架构向面向服务的软件架构转变,支撑实现“计算能力共用、软件分层解耦”的开发理念。开放式、松耦合的服务架构打破了传统控制单元的黑盒式部署,可以将应用程序分解为独立于硬件和操作系统、特定的功能组件或服务。通过标准化协议和应用程序接口,组件或服务可支持灵活访问、调用、组合、持续功能扩展和更新。例如,当前众多品牌车型推出“一键进入休憩模式”功能,革新了传统架构下单一功能单一控制的模式,通过面向服务的软件架构,将空调、车窗、音响、座椅调节、氛围灯等单一功能通过调用的方式实现逻辑组合,实现基于场景的一键功能联动。 以“舱行泊一体”为代表的智驾域和智舱域加速融合,车载计算平台方案差异化布局。华为推出系列智能驾驶MDC计算平台,自研 ARM 处理器、AI 处理器、图像处理器、存储处理器等整套片上系统,自研操作系统、软件栈、中间件等软件核心组件,支持AutoSAR、POSIX 标准生态,已在问界、阿维达、极狐阿尔法等车型量产应用。特斯拉自研 FSD 车载计算机,搭载两颗自研FSD芯片、3 个 AI 神经网络处理器,自研基于Linux 的操作系统,支持自动驾驶算法运算。蔚来汽车采用自研 ADAM计算平台,嵌入四颗NVIDIA Orin X 芯片,支持基础辅助驾驶、高速和城区领航辅助驾驶、自动泊车等智驾功能。高通、地平线等公司推出面向“舱驾融合”的芯片方案,德赛西威、亿咖通、纵目科技等国内供应商陆续推出“行泊一体”计算平台。面向差异化整车产品需求,产业界正在探索更多参数配置的车载计算平台方案产品。
更多企业致力于通过基于“视觉为主”路线实现高阶智能辅助驾驶,“数据闭环”支撑智驾能力演进速度。L2 级以下辅助驾驶主要采用摄像头与毫米波雷达的组合配置方案。而在领航辅助驾驶为代表的 L2++功能中,存在“多传感器融合”和“视觉为主”不同技术路线,多传感器融合路线主张以激光雷达为主导,配合毫米波雷达、摄像头等,代表企业包括蔚来、理想、阿维塔等。视觉为主路线倾向于更多采用摄像头降低硬件布设成本,通过加强算法优化提升以视觉为主的感知性能,代表企业如特斯拉,问界、小鹏等积极跟进视觉为主的技术路线,希望在领航辅助驾驶等功能中实现降本方案部署。 现阶段智能驾驶、智能座舱仍以独立的车控操作系统或车载操作系统为主,整车全域操作系统有望成为下阶段发展趋势。在用于智能驾驶的车控操作系统方面,企业主要基于QNX或Linux内核以及 ROS、Adaptive AUTOSAR 中间件开发,例如特斯拉基于Linux内核自研车控操作系统、大众基于 Linux 内核和Adaptive Autosar 自研车控操作系统、上汽集团部分采用阿里OS 基于Linux 内核和Adaptive Autosar 的自研操作系统。在用于座舱娱乐的车载操作系统方面,企业主要基于 QNX、Linux、Android 开发,华为基于Linux内核自研鸿蒙操作系统,小米基于 Linux 内核自研澎湃操作系统,国内企业有望以自主操作系统掀起座舱应用生态浪潮,逐步实现整车全域打通并与智能手机等终端形成生态协同。
5G 蜂窝和 C-V2X 直连通信渗透率加速提升,网联融合辅助驾驶功能有望成熟落地。“4G 蜂窝通信+蓝牙+WiFi”方案主要支持车内手机与车机互联、组件互联以及车云互联,4G 模组及终端产品不断成熟,联友、东软、华为等厂商市场份额处于头部序列。伴随移远、华为、中兴、中信科智联、广和通、Autotalks 等5G车载通信模组、C-V2X 直连通信模组的规模化降本效应,5G和C-V2X直连通信方案有望在新车中不断提升渗透率,支撑更高速率、低时延需求的车联网应用,以及低时延、高可靠的直连通信安全效率应用。2023 年 1-10 月,国内乘用车新车市场车联网前装标配1301.24 万辆,同比增长 23.69%,搭载率 77.78%。其中,前装配备5G车联网131.99万辆(含选装),同比增长 245.61%,搭载率7.88%;前装配备C-V2X24.19 万辆,同比增长 97.31%,搭载率1.45%9。同时,基于C-V2X 直连通信和 ADAS 融合的辅助驾驶功能有望加速成熟落地。根据中国新车评价规程(C-NCAP)2024 版测试规范,在高速度差且存在遮挡情况下的前向车辆避撞、交叉路口有遮挡情况下的车辆避撞、闯红灯预警三项功能测试中,基于C-V2X 车与车、车与路直连通信的解决方案,有望弥补基于单车传感器在遮挡情况下无法及时识别和采取制动的不足,助力车辆取得更高分数评价。中信科智联、博世等企业联合车企研究车联网 C-V2X 与单车智能功能融合,在无锡验证了协作式自适应巡航、协作式匝道汇入等11 项基于C-V2X 直连通信的 L2+辅助驾驶功能。IMT-2020(5G)推进组组织研究并发布《C-V2X 与单车智能融合功能及应用》,研究网联融合应用功能场景。
发展伴随汽车智能化网联化的能力升级,赋予汽车在传统交通工具之上,承载提升大众消费者出行安全和体验、赋能垂直行业用户降本增效的新时代使命。这不仅带来了汽车产业链供应链从链状到网状的生态变革,还催生了汽车生态与数字生态、交通运输生态的深度融合。 网联化技术与智能化技术加速融合支撑车辆智能驾驶功能。2023 年 9 月,汽车、通信、交通、公安、测绘、住建等行业的十四家学会、联盟、研究机构联合发布《基于C-V2X 的智能化网联化融合发展路线图》,路线图从智能化网联化融合的维度提出车路云一体化提醒预警、车路云一体化的辅助驾驶(C-ADAS)、车路云一体化的自动驾驶(C-ADS)三个发展阶段。提出到2025 年,网联提醒预警功能进入规模化应用,具备融合感知的C-ADAS 功能开始实现量产应用,在试点地区 C-ADS 功能实现示范。新注册车辆网联渗透率达 80%;到 2028 年,网联提醒预警功能基本普及,C-ADAS功能实现规模化应用,C-ADS 功能实现量产应用。并对智能网联汽车、智能化道路基础设施、云平台、通信网络、信息安全、测试评价等车路云一体化系统关键组成部分提出分阶段建设发展目标和实现路径。
汽车智能化网联化需求推动信息通信基础设施和软件服务能力演进。智能座舱、智能驾驶在车端实时应用、云端实时服务、研发端支持供给方面,需要无线通信、云服务、算力的必要支持,包括满足音视频上下行大带宽、辅助驾驶低时延高可靠、多制式无缝切换的无线通信网络需求,满足远程信息服务、整车软件在线升级、高精地图实时更新、自动驾驶数据回传的多级云计算服务需求,以及满足自动驾驶算法训练、大模型算法训练的算力设施需求等。
伴随整车架构集成化、分层解耦趋势,智能网联汽车愈加趋近大型“移动智能终端”。智能网联汽车已成为互联网应用、人工智能应用、VR/AR/MR 应用的重要载体,乘用车新车前装标配中控娱乐系统渗透率超过 90%10,各类音视频娱乐、生活办公应用程序日益成为消费者每日必需。一汽红旗、东风岚图、长安、长城、吉利、上汽智己等众多车企与互联网厂商合作,开启人工智能大模型应用,赋能车载语音、行车助手等交互应用。蔚来、理想推出车载AR眼镜,奥迪 e-tron 推出车载 VR 系统,提高沉浸式驾驶体验。互联网生态、人工智能生态、混合现实生态的繁荣发展,将是催动智能网联汽车功能创新、产品升级的重要外部激励。物流、出行、城市管理的新需求亦驱动智能网联汽车持续演进升级。在物流运输方面,智能网联汽车有助于提升管理效能、提升行驶安全、降低运维成本。例如,通过搭载驾驶员疲劳监测、危险状况提醒等智能网联功能,有助于司机提升行驶安全,减少风险事故发生。通过搭载辅助驾驶功能,有助于缓解驾驶员疲劳,减少备用司机,从而大幅节省车辆运营成本。在共享出行方面,无人接驳、景区观光旅游等封闭园区无人驾驶应用已经在多地落地应用并积极探索商业模式,武汉、重庆、上海、北京等地已经启动全无人自动驾驶出租试点。在智慧城市与智慧交通方面,智能网联汽车感知到的路况和路边信息,对城市和交通治理具备潜在应用价值,例如通过车端感知支持检测发现道路抛洒、缺陷路段、故障交管设施、故障路灯设施等。