車聯網涉及汽車、電子、信息通信、交通等多個產業,正處于加速發展的關鍵階段。因此車聯網正受到各行業及政府研究機構的高度重視。今天,中國信通院(原工信部電信研究院)發布《車聯網白皮書(2018)》,從技術、產業、政策措施3個維度對車聯網國內外發展現狀及趨勢作了分析。
本白皮書從技術、產業和政策措施三個維度對車聯網國內外發展現狀及趨勢進行分析。展現狀及趨勢進行分析。
技術部分包括單車智能化相關汽車電子技術和 V2X 無線通信、多接入邊緣計算、車路協同平臺等網聯化相關技術,以及信息安全等共性關鍵技術;
產業部分從專利布局、產業鏈協同重點剖析產業發展新趨勢,探索新生態和新模式等;
政策措施部分包括頂層設計規劃、協同推進機制、法律法規等。
最后總結全文,對車聯網提出相關建議,包括構建跨行業協調機制和技術創新、產業融合、安全管理三個發展體系。
車聯網應用發展需求
車聯網的發展需求總體上包含三大類:以用戶體驗為核心的信息服務類應用以用戶體驗為核心的信息服務類應用、以車輛駕駛為核心的汽智能類應用、以協同為核心的智慧交通類應用。
以用戶體驗為核心的信息服務類應用既包括提高駕乘體驗、實現歡樂出行的基礎性車載信息類應用,也包括與車輛上路駕駛、車輛出行前或出行后的涉車服務、后市場服務、車家服務等應用。該類應用需要車輛具備基本的聯網通信能力和必要的車輛基礎狀態感知能力。基礎性車載信息類應用仍是當前車聯網主要應用形態,主要涉及車主的前臺式互動體驗,包含導航、娛樂、通信、遠程診斷和救援、資訊等。涉車服務主要與定位、支付相結合,包括共享汽車、網約車、網租車等應用。
以車輛駕駛為核心的汽車智能類應用主要與車輛行駛過程中的智能化相關,利用車上傳感器,隨時感知行駛中的周圍環境,收集數據、動靜態辨識、偵測與追蹤,并結合導航地圖數據,進行系統運算與分析,主要有安全類和效率類等各種應用。
以協同為核心的智慧交通類應用是在自動駕駛的基礎上,與多車管理調度及交通環境等智慧交通相關,最終支持實現城市大腦智能處置城市運行和治理協同。智慧交通主要是基于無線通信、傳感探測等技術,實現車、路、環境之間的大協同,以緩解交通環境擁堵、提高道路環境安全、達到優化系統資源為目的。在實現高等級自動駕駛之后,應用場景將由限定區域向公共交通體系拓展。此類應用場景又分為相對封閉的環境或危險地帶場景和在公共交通系統場景,并且分別有不同的特點。
車聯網技術發展研判
車聯網發展的熱點聚焦網聯化和智能化,并由單車智能逐步轉向多車協同、以及“智慧的車”與“智慧的路”協同發展,這對車聯網技術創新和產品研發提出了新的發展需求。汽車電子、V2X無線通信、多接入邊緣計算、云平臺以及安全等為車聯網網聯化、智能化、協同化發展提供了堅實的技術基礎。
汽車電子成為新的戰略競爭高地
全球汽車產業增速放緩,汽車電子成為產業增長的重要引擎。
據羅蘭貝格的《2018 年全球汽車零部件供應商研究》預測1,2018 年全球汽車產量將達到 0.96 億輛,同比增長 1%,2012-2017 年的年復合增長率超過 3%,汽車產業增速開始放緩,據 Strategy Analytics 預測,2018 年全球汽車電子總銷售額將接近 3 千億美元,年復合增長率約 7%2,增速水平高于汽車零部件及整體汽車產業增速。汽車電子以智能化、網聯化、安全性和大功率為主要發展方向,成為產業增長的重要引擎。
汽車電子成為提升駕乘體驗的主要方式。與動力總成、車身與底盤等汽車系統相比,ADAS、信息娛樂系統逐漸成為消費者新的關注熱點,而輔助駕駛、語音交互、車載視頻、車輛聯網等新型駕乘體驗直接依賴于傳感器、車載屏幕、計算平臺、車載通信等汽車電子的使用,汽車功能的發展已經從較為成熟的發動機、底盤等傳統零部件轉移至汽車電子中。
智能網聯和新能源的發展需要汽車電子技術的持續演進。
智能化方面,主要依賴車載傳感器、控制器和執行器,對 CMOS 傳感器、MEMS傳感器、激光雷達、超聲波傳感器及車載計算平臺等提出大量需求。實現高級別自動駕駛仍依賴于汽車電子性能的不斷提升。
網聯化方面,需要加快 LTE-V2X芯片和模組的量產裝配以及路側單元和基站等基礎設施的建設改造。
新能源方面,頻繁的電壓變換和直流-交流轉換,對變換器、逆變器、IGBT 芯片等功率器件提出較高需求,同時純電動汽車的續航里程也要求更加精細化的電能管理以及先進的電池技術
目前汽車電子產業仍以國外為主,我國汽車電子企業相對落后,主要集中在中低端汽車電子產品市場,不過我國在細分領域有所突破。
博世、大陸、德爾福、日本電裝等企業占據汽車電子一級供應商的核心市場地位,NXP、英飛凌、瑞薩、意法半導體、德州儀器、安森美、微芯、東芝等企業幾乎壟斷了車載芯片市場。國外巨頭企業產品涉及范圍廣,涵蓋 ADAS、信息娛樂系統、底盤與安全、車身與便捷、動力總成等各個系統,占據產業鏈價值高地中高端產品市場。
我國企業在一些細分領域實現突破,例如,舜宇在車載光學鏡頭領域多年保持全球第一,預計 2018 年全球市場份額將超過 40%;均勝電子通過收購德國 PREH、美國 KSS、德國 TechniSat Automotive 等加快其布局。
V2X 無線通信技術發展進入快車道
目前國際上主流的 V2X 無線通信技術有 IEEE802.11p 和 C-V2X(Cellular-V2X)兩條技術路線。
IEEE 802.11p技術方面,恩智浦、Autotalk等芯片公司已開發802.11p商用芯片,CohdaWireless、Savari 等已可以提供車載單元設備(OnBoard Unit,OBU)和路側單元設備(Road Side Unit,RSU)。
C-V2X技術包含當前的 LTE-V2X 技術以及向后演進的5G-V2X 技術,目前大唐可對外提供 DMD31 商用模組、華為可對外提供商用 Balong765 芯片組、高通可對外提供 9150 芯片組;與此同時,華為、大唐、星云互聯、東軟、萬集、金溢、千方科技、華礪智行、Savari、中國移動等公司基于商用模組和芯片已經可以提供 OBU 和 RSU 設備。
國際社會在 V2X 技術路徑選擇上仍存競爭。由于 802.11p 技術成熟相對較早,美國政府傾向部署 802.11p 技術,而當地電信運營商、福特等更傾向于 LTE-V2X 技術。
歐洲政府方面,歐盟 DG Move (歐盟運輸總司)和 DG Connect(歐盟信息總司)持有不同意見;企業方面,大眾、雷諾和博世支持 802.11p 技術,奧迪、寶馬、標志雪鐵龍等國際主流汽車廠商出于自動駕駛技術演進的考慮,支持 C-V2X 技術。
日本一方面在 755.5-764.5MHz 專用頻段開展基于 802.11p 的技術性能評估,另一方面在 5770-5850MHz 候選頻段采取技術中立,將 LTE-V2X作為另一個備選技術。
同時美歐日技術試驗、應用示范培育 V2X 技術成熟和推廣。
我國已具備大力發展C-V2X 技術的基礎條件。相比于 802.11p 技術,我國在 C-V2X 標準制定、產品研發、應用示范、測試驗證等方面都取得了積極進展。
在標準化方面,國內 LTE-V2X 標準體系建設和核心標準規范也基本建設完成,包括總體技術要求、空中接口技術要求、安全技術要求以及網絡層與應用層技術要求等各個部分。
在產品研發方面,我國已建成全球最大的 4G網絡,并初步形成了覆蓋 LTE-V2X 系統、芯片、終端的產業鏈。
在應用示范方面,工信部、交通部從車聯網、車路協同不同角度積極推動國家示范區建設。
無錫建成世界首個車聯網(LTE-V2X)城市級開放道路示范樣板,為跨行業產業協同營造有力條件;
上海支持開展了世界首個跨通信模組、終端設備、整車廠商的“三跨”互聯互通應用展示,驗證了中國 V2X 標準的全協議棧有效性。
在測試驗證方面,IMT-20205G 推進組 C-V2X 工作組協同跨行業各方完成了實驗室和小規模外場環境下的 LTE-V2X 端到端通信功能、性能和互操作測試,為大規模應用示范和商用部署奠定了基礎。
多接入邊緣計算助力車聯網全面發展
多接入邊緣計算(Multi-access Edge Computing,MEC)技術通過在網絡邊緣處部署平臺化的網絡節點,為用戶提供低時延、高帶寬的網絡環境以及高算力、大存儲、個性化的服務能力。面向車聯網的應用場景,通過建設基于 MEC 的 LTE 網絡架構,一方面可以通過減少數據傳輸的路由節點來降低 Uu 模式的端到端網絡時延;另一方面可以利用 MEC 區域覆蓋的特點,支持部署具備地理和區域特色的車聯網服務。
MEC 與 LTE-V2X 相結合,豐富和擴展車聯網業務應用場景。一方面,相比傳統 Uu 模式通信連接中心云的服務模式,將 V2X 服務器部署在 MEC 上能夠在降低網絡及中心云端負載壓力的同時,以更低的時延提供闖紅燈預警、行人碰撞預警、基于信號燈的車速引導等場景功能;另一方面,利用 MEC 可實現 V2I2V 通信,在提供更可靠的網絡傳輸同時確保滿足低延時要求,實現前向碰撞預警、交叉路口碰撞預警等場景功能。
ICT(信息、通信和技術)企業紛紛布局 MEC 在車聯網領域的應用。三大電信運營商及華為、中興、諾基亞等設備商從 2016 年起先后開展各類 MEC 試點示范應用,但多數集中在邊緣網關、邊緣 CDN、邊緣解碼等場景。
隨著車聯網和自動駕駛應用逐漸受到關注,2017 年底至今,國內各家 CT企業相繼將車聯網視為 MEC 的重點應用方向,并積極從車聯網應用場景與技術需求、MEC 與 LTE 融合的組網結構和關鍵技術、商業運營與推廣模式等方面開展深入研究。
2018年 3 月阿里宣布戰略投入邊緣計算領域,并于 8 月與鐵塔公司簽署相關戰略合作協議,隨后宣布啟動在杭紹甬高速部署 MEC 及路側智能基礎設施,開展服務應用試點。滴滴、騰訊等互聯網企業也在面向車聯網的 MEC 領域積極探索并開展試驗研究。
“端-管-云”協同的發展模式初現雛形
隨著 LTE-V2X 通信技術和路側智能設備的不斷成熟,車聯網逐漸從車內智能、單車智能向“端-管-云”協同智能的方向發展。
T-Box前裝比例不斷提升,車聯網信息服務推廣加速。一汽宣布從 2019 年起實現全系產品標配車聯網系統;長安啟動“北斗天樞”戰略,從 2020 年起實現新車全部聯網且搭載駕駛輔助系統,從 2025 年起實現新車全部具備人機交互功能。東風啟辰聯合高德地圖和科大訊飛合作推動智能網聯汽車平臺建設。上汽集團不斷升級 inkaNet 智能行車系統,提供全面高效的車載信息服務。
車聯網數據服務平臺、云控中心等在國內快速發展并進入驗證階段。中國移動在無錫部署了V2X應用服務平臺,實現與交管信息平臺、TSP 及圖商平臺的交互,可實現定位導航服務、交管信息推送、速度引導等多項信息服務功能。北京、上海等車聯網示范區積極推進自動駕駛測試數據中心建設,并在此基礎上構造虛擬場景庫,打造虛擬測試場景,提高自動駕駛仿真測試效率。另外,中國移動聯合華為與上汽、中國聯通聯合愛立信與馭勢先后演示了基于 5G的遠程遙控駕駛能力。
網聯式自動駕駛技術路線逐漸獲得共識,車路協同概念備受關注。百度發布了支持車路協同的Apollo 版本,并將于 2018 年底開源,全面支持網聯式自動駕駛。隨后百度與中國信科簽署戰略合作協議,推進在車路協同等領域的全面合作。2018 年 9 月,阿里巴巴宣布全面升級汽車戰略,打造車路協同系統,聯合交通部公路院等成立了“2038 超級聯盟”,協同產業力量共同落地“智能高速公路”。
不過車聯網安全技術亟待完善。
車聯網產業發展趨勢
車聯網產業融合發展新趨勢
首先,傳統汽車產業積極擁抱人工智能和信息通信技術,漸進式推動自動駕駛發展。傳統汽車因需考慮產品銷量利潤的保障與技術研發推進之間的有效平衡,多數采取了由 L1 至 L5 逐級商業化產品和直接進入L3/L4 級技術產品發展的并行發展策略。當前,一汽、長安、上汽、北汽、吉利和長城等國內汽車廠商均已組建研發團隊開展 L1 到 L3 級別自動駕駛的研發和測試,并制定了明確的未來發展規劃。
選取通用、福特、豐田、本田、現代、起亞、戴姆勒、大眾、吉利、奇瑞等傳統汽車廠商為檢索對象,統計近 10 年來上述企業在歐美和亞洲地區申請的車聯網專利中與智能化網聯化相關的專利占比情況,發現 2012 年至今,智能化網聯化專利占比逐年上升,由 2012年前后的 10%到 2017 年前后的 30%,智能化網聯化專利成果的比重在5 年間增加了三倍。該變化直接反映出國內外各大汽車廠商對車聯網智能化網聯化技術的研發投入和技術布局力度。
在全球范圍內進行專利統計發現,2012 年至今,在該領域申請專利的企業實體申請人的數量由 10 個增至 25 個,人均專利數量由 1件增至 2.5 件,汽車廠商參與智能駕駛領域專利布局的熱度和申請活躍度顯著提升。
二是,新興汽車企業與互聯網公司成為汽車智能化增速發展的引擎。新興汽車企業發力智能電動汽車,注重“軟件定義汽車”。相對于傳統汽車廠商,新興汽車企業實踐創新的束縛少,決策機制更靈活,互聯網思維易于把握用戶體驗,在汽車增值方面有更多的嘗試空間,
“軟件定義汽車”和“生活方式改變出行”是新興汽車企業最為突出的發展思路。互聯網陣營的科技企業(如出行服務商等)有競爭汽車行業核心地位的可能。
互聯網公司憑借其在人工智能基礎技術研發、大數據分析等方面的既有優勢,積極布局自動駕駛領域。通過全球汽車智能化技術專利檢索發現,互聯網公司谷歌的專利申請活躍。
進一步檢索全球自動駕駛技術相關專利,發現谷歌、百度等互聯網公司專利和以 Uber 為代表的新興汽車公司申請活躍,專利持有量位居全球前十。
到目前為止,全球范圍內谷歌公司的母公司 Alphabet 名下申請的自動駕駛相關專利達 333 件,合并同族后共計 150 余個專利簇。
三是傳統汽車廠商與互聯網企業、科技企業強強聯合,構建互聯網汽車生態體系。2018 年國汽(北京)智能網聯汽車研究院有限公司成立,股東已經包含領域內具有顯著創新能力和投資實力的 20 余家龍頭企業,致力于智能網聯汽車工程和技術研究與試驗發展等工作。
自動駕駛領域對于軟硬件的需求巨大。自動駕駛汽車會用到傳感器、處理器、高精地圖、計算機視覺決策算法等技術,同時需要計算和數據處理能力的緊密配合,其復雜程度并不是單一技術和設備的拼接,多元化產品和多領域布局并非一家汽車廠商或供應商所能實現。在日本,為實現 2020 年前繪制出日本的 3D 道路地圖以及公共無人駕駛對公眾開放的目標,9 家日本制造企業與地圖制造商 Zenrin 組建合資公司 Dynamic Map Planning。在歐洲,奧迪、寶馬、戴姆勒聯合收購諾基亞 HERE 數字地圖業務,旨在通過集群智能技術推動高信息密度的地圖產品和服務形成開放、獨立的地圖及出行服務平臺。
傳統汽車廠商與互聯網企業、科技企業通過專利許可授權、合作研發、組建知識產權聯盟等方式開展技術合作。一種方式是專利許可合作:微軟與豐田汽車達成專利授權交易,其中涉及大量車聯網技術。另一種方式是通過合作研發獲得聯合專利授權,例如寶馬和華為公司就汽車主動安全信息交互技術進行聯合專利申請。知識產權聯盟也是跨界合作的重要平臺。
車聯網商業模式發展現狀及趨勢
車聯網產業鏈中主要有 TSP(Telematics Service Provider)、整車廠商、電信運營商、硬件終端、平臺等各個參與主體,其在車聯網各主要領域的主導能力、商業模式均有不同。
各主要參與主體中,TSP 目前主要以 B2B 為主,收取內容/服務授權費、技術服務費、數據通信費等;
整車廠商前期通過增值模塊獲得車輛銷售差價收益,收取終端、內容、服務及網絡等費用。后期通過車主續費、升級提供相關服務,續約率較低;
終端廠商主要以終端銷售差價及服務續費等方式獲取收益,第三方終端設備對車輛及車主信息掌控不足,相關服務應用感知較差;
互聯網企業創新大數據分析、O2O 引流等后向收費模式,開發契合車主需求的車聯網服務,累積車主流量再變現;
網絡運營商搭建車聯網業務運營平臺,通過網絡經驗為車廠提供網絡解決方案,以流量優勢進行車聯網相關軟硬件的捆綁銷售。
信息服務類應用的商業模式,在基礎性車載信息類應用的盈利點上,整車廠商、互聯網公司、軟/硬件廠商等都各有側重點。整車廠商在前裝市場掌握著主動權,通過在自有車型搭載自有車聯網系統,以免費使用形式來培養車主使用習慣,不斷積累用戶數量。互聯網企業是進軍車聯網行業的先發力量,其業務應用兼容多種車機,打造行業大平臺,創造了新的平臺化盈利模式。地圖提供商、應用提供商、系統提供商、移動智能終端提供商等企業都有直接面向企業和車主的業務應用,且應用范圍出現互相融合滲透的趨勢。對于后市場服務產業鏈參與者,在掌握大量用戶的核心數據后,運用大數據模型將探索出更多汽車后市場的 O2O 服務并實現盈利,預計 UBI 車險、汽車維護等應用的盈利前景更好。
汽車智能化類應用的商業模式,安全和效率類應用正處于快速成長期,滲透率將逐步提升,整體市場規模有望進一步拓展。目前,該領域市場份額主要被一級供應商所占據,市場集中度較高。
智慧交通類應用的商業模式,基于自動駕駛車的協同化應用發展還正處在起步階段,傳統汽車廠商、互聯網公司、共享出行公司都是價值鏈中的重要參與者,成功的商業模式或有不同形式。特斯拉以車輛銷售為主,形成縱向一體化商業模式,除線上到線下的直銷之外,還提供超級充電樁、保值回購、軟件升級等服務,未來將打造軟硬件一體化生態體系。
政策措施及發展建議
美歐日政策措施各有側重。美國是以企業為主體、政府搭平臺,通過市場力量發展車聯網,政府則從立法、政策、標準的方面著力營造良好發展環境;歐盟重視頂層設計和新技術研發,在關鍵領域通過大量資金引導產業發展,其中,車輛安全救援、自動駕駛等是其政策引導的重點方向;日本政府關注主要產業發展,大力推動新技術應用,重點聚焦在智能交通與自動駕駛領域。
自動駕駛路測法規是當前車聯網政策法規的關注重點。美歐日等國家或地區出臺了自動駕駛道路測試配套政策法規,對道路測試的推進更不乏破冰之舉。
我國支持車聯網產業發展的政策措施基礎。
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原文標題:最新!車聯網白皮書(2018)重磅發布!
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