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加快“5G车联网”发展 汽车零部件行业迎来新市场

2020-04-16 16:02:16 赵建国

近日,搭载5G车联网和L4级自动驾驶的东风Sharing-VAN无人车出现在武汉市区的一些消毒现场,15分钟就可以完成1万平方米消毒作业,省时高效,还避免了人工作业的风险。在战“疫”中,类似的5G车联网应用带来了前所未有的便利。

加快“5G车联网”发展 汽车零部件行业迎来新市场

3月24日,《工业和信息化部关于推动5G加快发展的通知》(以下简称《通知》)出台。其中,促进“5G+车联网”协同发展是一个重点,并且提出了一系列相关的任务。

“发展5G车联网,将推动汽车产业转型升级,而且可以推动5G相关产业链加快发展。”高新兴科技集团高级副总裁、战略品牌总经理吴冬升在接受《中国汽车报》记者采访时表示,相关零部件产业面临新机遇。

5G车联网撼动产业链

无人配送车、智能机器人走红,它们行驶在测温巡逻、病房送药、消毒喷洒的现场……在这场科技抗“疫”中,自动驾驶车在特定场景的社会价值与商业价值得以体现;车辆大数据管理平台在涉“疫”车辆的管理中发挥了重要作用。在这背后,从功能的实现到分支的各系统组合,再到细分的组成各系统零部件硬件以及软件,涉及庞大的零部件体系。

“5G车联网的应用,与V2X(车与外界交互)车与外界互联技术的发展关系十分密切。”无线移动通信国家重点实验室主任陈山枝告诉记者,《通知》中提出的上述意见,能够促进LTE-V2X规模部署,推动5G车联网研究和应用,分别从技术、应用、管理三个层面,由车联网到先导区,再到智慧城市、智能交通以及技术标准和协议,一步一个台阶地推动5G车联网的稳步发展,这些都需要相应的新型零部件软件、硬件的支撑。

如其所言,5G车联网本身就是智能汽车的组成部分和支撑体系,甚至有人将车联网称为一套新型零部件系统。《通知》要求,推动将车联网纳入国家新型信息基础设施建设工程,促进LTE-V2X规模部署;建设国家级车联网先导区,丰富应用场景,探索完善商业模式;结合5G商用部署,引导重点地区提前规划,加强跨部门协同,推动5G、LTE-V2X纳入智慧城市、智能交通建设的重要通信标准和协议。

车联网、自动驾驶、智慧城市这些“任务”的实现,都是依靠最常见的车载摄像头、激光雷达、毫米波雷达、电子地图、操作系统等基础零部件来实现的。

现在自动驾驶车辆上安装的雷达一般都有激光雷达和毫米波雷达。其中,激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征的雷达;而毫米波雷达是指工作在毫米波波段的探测雷达。从工作原理上看,激光雷达和毫米波雷达基本类似,都是利用回波成像来显示被探测物体,就相当于人们用双眼探知而蝙蝠是依靠超声波探知的区别。

两种雷达有四个方面的区别:

一是激光雷达发射的电磁波是一条直线,毫米波雷达发射出去的电磁波是一个锥状的波束。

二是激光雷达具有探测精度高、探测范围广及稳定性强等优点;毫米波雷达的探测距离受到频段损耗的直接制约,对周边所有障碍物无法进行精准建模。

三是激光雷达通过发射光束进行探测,受环境影响较大,光束被遮挡后就不能正常使用,因此无法在雨雪雾霾、沙尘暴等恶劣天气中开启;毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强,因此可以在恶劣的天气条件下探测,在这一点,毫米波雷达更胜一筹。

四是激光雷达价格更高,激光雷达在测距、识别障碍物方面比毫米波雷达更准确,但激光雷达获取的数据量远超毫米波雷达,需要更高性能的处理器来处理数据,成本高了,售价自然就更贵。

“激光雷达和毫米波雷达各有优劣,谁也无法取代谁,两者正好起到一种相辅相成、取长补短的作用。因此,很多自动驾驶汽车都配装了两种雷达。”清华大学智能技术与系统国家重点实验室教授邓志东向《中国汽车报》记者介绍。

自动驾驶车辆上人人都认识的零部件,就是车载摄像头。车载摄像头是实现众多预警、识别类ADAS(自动驾驶辅助)功能的基础。在众多ADAS功能中,视觉影像处理系统较为基础,对于驾驶者也更为直观,而摄像头又是视觉影像处理系统的基础。

在自动驾驶和辅助自动驾驶诸多功能的实现中,车道偏离预警(LDW)、前向碰撞预警(FCW)、交通标志识别(TSR)、车道保持辅助(LKA)、行人碰撞预警(PCW)、全景泊车(SVP)、驾驶员疲劳预警等众多功能都可借助摄像头实现,如特斯拉Autopilot 2.0的硬件系统中,就包含8个摄像头。

一般情况下,摄像头可分为前视、侧视、后视和内置四个部分。前视摄像头使用频率最高,通过算法开发优化,单一前视摄像头可以实现包括行车记录、行人识别在内的多重功能。

近年来,侧视摄像头代替后视镜逐渐成为趋势,由其担任盲区监测,车辆的安全系数更高。在自动泊车系统中,要调用车身周围多个摄像头,同时采集车辆四周的影像,经过图像处理单元矫正和拼接之后,形成一副车辆四周的全景俯视图,实时传送至中控台的显示设备上,由软硬件结合完成这一整套动作。

如今,从4G主导的LTE-V2X到5G-V2X,通信速度加快,需要更多相关的新型零部件。《通知》所提出的5G车联网包含的高速通信、高精度定位、自动导航、车辆大数据管理平台等,都是相关的零部件构成的系统。在吴冬升看来,其中的自动驾驶的技术支撑,可以清晰地划分为五个部分:

一是聪明的车,即单车智能+5G-V2X是实现自动驾驶的必由之路,其中软硬件配合上,包括决策层、高精度地图和定位、传感器、处理器及V2X云平台和路侧单元、大数据与线上应用等;

二是智慧的路,涵盖感知、传输、计算三大核心能力;

三是灵活的网,移动边缘计算和网络切片将于车联网深度融合;

四是强大的云,提供车路云一体的云端管理、决策、控制能力;

五是自由的人,享受真正的智慧出行。他认为,消费者享受的业务会出现基于LTE-V2X安全类和局部效率类业务+5G Uu大带宽信息娱乐类业务和全局效率类业务+5G NR-V2X自动驾驶类业务组合的模式。

“《通知》的核心是5G车联网,但是涉及的零部件领域十分广泛,这是推动5G车联网建设、促进智能驾驶产业落地的基础与前提,也必将为零部件带来新的重大产业机遇。”邓志东表示,当前,国内毫米波雷达、激光雷达已有企业生产,但车载摄像头的核心元件模组封装市场基本上为日韩厂商主导。

率先制定5G车联网标准

《通知》明确提出,开展5G-V2X标准研制及研发验证。同时,强化5G网络数据安全保护,围绕5G各类典型技术和车联网、工业互联网等典型应用场景,健全完善数据安全管理制度与标准规范。

“这些要求的核心,就是5G-V2X标准研制及研发验证。从5G车联网技术和产业发展离不开标准,数据安全管理同样需要标准规范。”国家卫星定位系统工程技术研究中心主任刘经南认为,5G-V2X标准研制及研发验证是一个系统工程,涉及工作众多,必须早组织、早动手。

他举例说,在自动驾驶中,靠车联网支撑、实时更新的高精度地图,目前亟待解决的难题就是建立标准。自动驾驶车辆行驶、转弯、定位、规划线路等等,只能依靠高精度地图。自动驾驶需要高精度地图随时更新,没有标准各自为战将是不可想象的。与此同时,相关的零部件如果没有标准,也会成为产业发展的阻碍。

其实,工信部在2018年就曾与国家标准委联合印发《国家车联网产业标准体系建设指南(总体要求)》以及《国家车联网产业标准体系建设指南(信息通信)》和《国家车联网产业标准体系建设指南(电子产品和服务)》,全面推动车联网产业技术研发和标准制定。

其中,在总体要求中提出,面向车联网产业应用的LTE-V2X和5G-V2X关键技术标准,逐步建设跨行业、跨领域、适应我国技术和产业发展需要的国家车联网产业标准体系,满足研发、测试、示范、运行等产业发展需求。

今年2月,国家发改委等11个部委联合发布《智能汽车创新发展战略》中也指出,要建立智能汽车的中国标准。“建立智能汽车的中国标准,不仅应涵盖智能汽车相关的零部件,而且一定是代表世界先进水平,所以,建立中国标准意义重大。”同济大学汽车学院院长张立军认为,产业标准应该是有很强的约束力或者是利益导向的规则,可以对产业进行引导、规范、约束,从这个角度上看,标准体现了一种引领的能力,或者是技术先进的水平,以及在行业中的话语权。

在智能汽车、5G车联网、自动驾驶等新兴领域建立中国标准,就是要在自主创新基础上,积极参与国际竞争,不断提高自己的话语权,最终推动标准的国际化。

事实上,目前国内在智能汽车及5G车联网领域的标准建设工作也在加强,还积极参与国际标准方案的建设工作。2019年5月,工信部印发《2019年智能网联汽车标准化工作要点》提出,将加快自动驾驶相关标准制定。

2019年6月,由中国发起并由欧洲、美国和日本共同提出的《自动驾驶汽车框架文件》经联合国世界车辆管制协调论坛第178次全体会议批准。该文件包含了与自动驾驶车辆相关的工作指南,以及相关车辆法规的制定和协调需要优先考虑的关键问题及原则,成为制定相关国际标准的重要基础文件。

5G车联网所包括的标准体系中,还有车联网的数据安全。“在一定程度上,车联网的数据安全直接关系驾乘人员的生命财产安全,这是车联网非常重要的组成部分之一。解决这个问题,一个是常规安全,另一个是信息安全;常规安全要靠信息来解决,信息安全更加要靠高技术来解决。”刘经南表示。

系统而言,5G车联网的标准包括车联网标准和5G标准,两者相互关联,不可分割。其中,5G标准由一个复杂的体系组成,包括了多种技术协议、多个细分技术领域。其中,国家标准化组织、网络运营商、设备制造商等参与者都贡献了一定的标准。

在国际标准中的5G新空口协议上,内含有全球累计声明标准专利总数高达5124项,其中,华为以1481项专利排名第一,爱立信以1134项专利排名第二,三星以1038项专利排名第三,体现了华为在这方面的优势。

而高通则在5G基带和控制领域方面的技术及专利优势比较明显,总体而言,在整体5G专利拥有数量方面,高通占据15%的专利,三星拥有13%,诺基亚也坐拥11%,爱立信拥有8%,而以华为、中兴等为代表的国内5G供应商,合计获得了全球5G基础专利数量超过20%。

值得注意的是,虽然高通在5G专利的数量上并不是占据绝对优势的地位,但在专利的质量上,高通仍然处于霸主的地位。通常意义上,5G的专利分为标准必要专利和非必要专利,高通手握的15%的专利很多都是标准必要专利,而华为等中国厂商20%的专利很多都是非必要专利。

两者的最主要区别在于,必要专利是无法绕过的,要实现车联网组网必须要用到,而非必要专利是可以绕过的,没有它也可以实现车联网组网。

“标准不仅意味着技术的统一和规范,更意味着市场竞争的主导权。按照《通知》要求的精神,要在国际上率先制定5G车联网标准,探索完善5G车联网商业模式与规模化部署,一方面可以大大丰富5G应用场景与需求牵引,另一方面也可以通过智能车路协同与智慧道路新型数字化基础设施的建设,带动智能交通与智慧城市的快速发展,加速智能汽车包括相关零部件产业在中国的创新实践与产业落地。”邓志东认为。

5G的突出特点是“快”,那么用于车联网还是公众通信,其中有何不同呢?首先,车联网的通讯地域范围较小,仅限于车道相邻的路边基站或前后一定范围内的车辆;其次,城市车联网80%是位于室外的行驶状态,对移动性管理要求更高;车联网在行驶中是始终在线的;城市车联网在V2V的场景下是点到多点和多点到点的方式;车联网中每一辆车所发送的信息是不受车主控制的。

至今,业界对此已有共识,就是车联网是自动驾驶的基本保障,不同级别的自动驾驶对车联网通信时延有着不同的要求。以L5级别为目标的自动驾驶,对时延有着更高的要求,远程驾驶、自动泊车、高精度自动编队等场景要求端到端的时延不超过5毫秒,可靠性要求99.999%。“5G的通信信号、高可靠、低延时、广覆盖、大链接等特性,正是车联网所需,与原有的无线技术相比,5G更适合车联网的应用。”邓志东表示,标准是技术积累的结果,也是市场需求的前奏。

“标准肯定代表的是先进的技术,先进的生产力,应推动技术、行业和产业的发展,而不是保护落后。”张立军表示。

零部件企业遇到新挑战

《通知》从加快5G网络建设部署、丰富5G技术应用场景、持续加大5G技术研发力度、着力构建5G安全保障体系、加强组织实施等五个方面,对推动5G加快发展提出了十八项措施,从5G车联网角度看,为众多零部件企业带来的既有机遇,也有挑战。

当前,在5G车联网建设上,我国的5G应用较为领先,但在智能汽车的很多核心技术上,集成技术较多,原始创新较少。

配置车联网的自动驾驶车辆,无论是目的地的选择,还是行进、转弯中的一系列动作,其实都是计算机以图标引,没有厘米级高精度地图几乎寸步难行。对于L1、L2级的自动驾驶,高精地图属于加分项,对于L3、L4甚至更高级别的自动驾驶,厘米级高精地图则是必需品。

与国外相比,国内的高精地图市场竞争,大多呈现出独立开发与合作交织的“复合”模式。在目前的国内市场上,百度、腾讯、阿里(BAT)占据了车载地图的大部分市场份额。百度2013年开始自主研发高精度地图,并持续推进自动驾驶技术研发,推出了车载系统Apollo、DuerOS等。借助这些优势,百度与一汽联手打造的L4级自动驾驶测试车,获得多张自动驾驶道路测试牌照。

阿里2014年收购高德地图,还曾投资易图通。依托高精度地图,阿里推出了自己的车载系统AliOS。2019年8月,上汽集团和阿里宣布,对双方共同投资的斑马网络进行战略重组,阿里获得控股权,成为其自动驾驶布局的重要一步。

入局相对较晚的腾讯,2014年收购四维图新11.28%股份,并投资了导航测绘企业科菱航睿,近来又提出了自动驾驶的技术方案和发展路线,把高精地图摆在重要地位。

在我国,因为导航电子地图制作测绘甲级资质审批不易等因素,即使是来自国外的车企,也大多选择与中国图商进行合作,如通用与高德成为合作伙伴,而宝马、福特和戴姆勒等在华则加入了百度Apollo的阵营,国内大多图商又与博世进行合作等。  在车联网和自动驾驶领域,掌握了高精地图,就可在自动驾驶技术竞争中拥有了领先一步的优势。2019年,国内已经有20余家机构获得导航电子地图甲级测绘资质。

业界共识之一,就是谁拥有了高精度地图,谁就能够抢占5G车联网领域的一个风口。在这一领域,相关企业已经开启了一场新的技术和市场的争夺战。

事实上,国内有实力的相关企业一直紧盯着5G车联网这块“肥肉”。其中,不仅有传统零部件企业,也有互联网企业、通信商乃至整车企业。为此,很多企业发布了自己的车联网和智能汽车战略,中国一汽推出“旗偲计划”;广汽集团发布GIVA计划,并推出ADiGO(智驾互联)生态系统;北汽集团发布“海豚+”战略;吉利汽车发布G-Pilot战略,以及吉利GKUI19重新定义车联网“边界”;长安汽车先后与华为、阿里巴巴签约,发力车联网领域……

值得一提的是,与百度、阿里、腾讯等互联网企业不同的是,借助在5G、物联网、通信方面软件、硬件“文武双全”的技术优势,华为的“跨界”优势明显。

从2013年成立车联网业务部,到2019年5月设立智能汽车解决方案部门;从推出车联网芯片,到智慧互联解决方案HUAWEI Hi-Car,再到鸿蒙操作系统,都显示了不同寻常的专业实力,华为还与跨国车企合作,计划将推出搭载5G车联网的车型。2019年,华为还获得甲级测绘资质,补齐了高精度地图的短板,有了这些车联网软件、硬件的支撑,其5G车联网、智能汽车相关业务将如虎添翼。

“发展5G车联网,将不仅推动汽车产业的转型升级,而且可以推动5G相关零部件产业链加快发展。近来的一系列新政策,都将给相关产业发展带来重大利好。”吴冬升认为。

业界认为,在我国,5G中80%的应用将出现在移动状态的物联网,车联网是5G最大的应用场景。《智能汽车创新发展战略》提出,到2025年,5G-V2X在部分城市、高速公路逐步开展应用。

零部件企业正面临新的挑战。在传统汽车产业链中,零部件核心为“发动机、变速器、底盘”三大件,在智能汽车领域,仅芯片就包括计算芯片、图像处理芯片、雷达芯片、成像芯片等,这也是自动驾驶、车联网和智能座舱的关键技术。对于零部件企业而言,电子零部件转型日益重要。

业界认为,随着汽车电子,以及相关的网络、信息技术的快速发展,车联网、智能汽车已成为汽车技术发展的大趋势,汽车电子技术将引领未来汽车发展趋势,而其中软件将成为主宰。近年来,在国内传统零部件企业转型步履缓慢之际,互联网企业的“跨界”引关注。BAT(百度、阿里、腾讯)为首的互联网企业、以华为为首的通信企业的“跨界”,其实介入的就是电子及软件领域。

“这样的转型,事关零部件企业的未来发展。”自动驾驶技术专家黄武陵向《中国汽车报》记者表示,电子化、软件化、平台化,已是汽车产业发展大趋势。软件化将提供业务创新的可能,通过服务输出提升“服务体验”,才能更快迈向“新四化”,实现产业重构和转型。

“推动5G车联网落地,而不只是将其作为噱头,零部件产业发挥着重要作用。”邓志东表示,协力破解相关零部件技术难关,从而推动智能汽车、智能交通与智慧城市的快速发展,才能加速整个智能汽车产业在中国的创新实践与产业落地。

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