想要实现5级自动驾驶？需先攻破这五大难题

前不久，由清华大学智能网联汽车与交通研究中心、清新汽车、清研车联主办的智轮行第三期沙龙「智能化的新能源汽车如何引领新出行？」在北京清华大学举行。清华大学汽车工程系主任、教授杨殿阁做了主题演讲。

智能汽车的发展不仅仅是汽车产业的革命，也是未来交通出行的一场革命。百姓需要更多的车辆解决交通需求，但交通资源的限制导致城市的严重拥堵。智能汽车的出现会大大提高单车的运输的效率，有了智能汽车和自动驾驶，中国未来不需要像美国、日本和德国一样保持每千人 600 ~ 800 辆汽车的保有量，就可以较好地解决百姓的出行服务需求。

清华大学汽车工程系主任 杨殿阁教授

智能汽车到底在什么时候会产业化？在中国，2020 年之前重点推广的是智能驾驶辅助，属于智能汽车的 1 级和 2 级，2020 ~ 2030 重点推广的是 3 级和 4 级的自动驾驶，到 2030 年之后，5 级全自动驾驶会进入产业化，专业化越强的车辆全自动驾驶的需求越高。到 2040 年左右，5 级全自动驾驶车辆在新车中的比例会到一个比较可观的规模，智能汽车形成一定的市场规模。

智能汽车的发展路线是什么样的？如何从当前的初级智能状态发展到 5 级自动驾驶？传统的汽车厂商更愿意从 1 级逐步发展到 5 级，但这种发展模式下，3 级特别是涉及到人机共驾是最难突破的关口，所以有很多的企业在想是否可以直接从 4 级 5 级自动驾驶切入？甚至有公司提出在 2 ~ 3 年就实现 5 级自动驾驶。这种技术路线是否可行呢？

从 5 级的全自动驾驶来看，在所有的行驶工况下系统都可以完成自动驾驶的操作，而不需要人介入。这里所有的工况意味着不是限定的区域或者限定的道路，而且要适应的是所有工况，目前的汽车技术是否具备这样的条件呢？从以下几个方面来看，如果要实现汽车的 5 级全自动驾驶，还有以下一些关键技术需要突破：

第一， 汽车的硬件架构尚不能适应真正的 5 级全自动驾驶。目前，汽车总线虽然在车上得到了广泛的应用，但从 LIN 到 CAN，到 FlexRay 总线，总线带宽不到 10 M，尚无法满足未来全自动驾驶的视觉、雷达和激光 LIDAR 的大感知大数据的需求。要实现 5 级全自动驾驶，新型的百兆车载总线必须在车上广泛应用。而且目前车上总线节点非常有限，真正智能化联网的电子电器还不到整车电器比例的 50%，无法做到每个电子电器的状态都可以智能监控，电器系统供电也没有单独成网，整车的用电还缺乏监控。这种情况下，汽车如果真要全自动驾驶是十分危险的。未来整车架构需要在考虑兼容汽车现有动力总成系统、底盘控制系统基础上，基于多总线实现分层多域控制，实现对车上有所用电器的实时可靠监控才可以。

第二， 目前汽车的软件架构支撑不了真正高级别的自动驾驶。汽车现在的软硬件是高度耦合的，软件更新速度非常慢，其架构难以支持软件的快速迭代更新，而未来 5 级全自动驾驶则需要驾驶大脑必须支持软硬件分离，支持驾驶大脑的在线快速迭代更新，这就需要现有的软件架构进行革命性的改变才行。

第三， 汽车感知能力目前尚不能满足 5 级全自动驾驶的需求。现阶段做智能驾驶辅助系统如 1 级，2 级或者 3 级的智能汽车可以不用联网，但是要做 5 级自动驾驶，一定是需要联网。到了 5 级自动驾驶的阶段，汽车的大脑决策能力是不够的，怎么去解决这个问题？就必须得提升汽车的感知能力。使汽车借助车联网技术实现超视觉和超视野的感知能力，而这种车联网技术是需要基础设施配合的，现有的交通基础设施也需要针对智能汽车做适应性改变。

第四， 自动驾驶地图还不够完善。目前智能汽车对自动驾驶地图的重视程度不够，如果要实现未来的 5 级全自动驾驶，自动驾驶地图是必须的数据基础。当前做低级别的智能汽车，自动驾驶地图只是一个选项，不一定非要使用。但如果高级别自动驾驶，自动驾驶地图要解决汽车的行驶任务规划、行驶轨迹规划和运动规划，从而生成车辆动力学控制的参数，自动驾驶导航将是汽车大脑决策的核心部件，地图是智能汽车数据驱动的最主要的数据基础。目前国内高精度厘米级自动驾驶地图数据并不完善，各家地图厂商所拥有的主要还是高速及干线公路的基础数据，全国大范围的高精度地图数据及其实时更新系统不是短时间就能解决的问题。

第五， 车辆的信息安全技术也没有准备好 5 级的全自动驾驶。汽车上现有的信息安全防护还比较弱，实现 5 级自动驾驶的时候，信息安全威胁的是交通系统中成百上千人的生命，这种安全要求和重要性远远超过一般的通信信息安全。面向全自动驾驶，需要从车、云到整个系统层次综合考虑安全及其防护措施，这种信息安全不是一个公司能单独解决的问题，它需要国家从系统层面做基础建设的投入和管理。这需要一定的时间来实现。

综合以上的分析可以看到，智能汽车自动驾驶非常美好，全自动驾驶未来一定会实现，但从实现的时间节点上看，5 级全自动驾驶不是近几年就能实现产业化的事情，在发展智能汽车的过程中，我们要选对技术发展路线和途径。

目前，汽车相关的很多关键技术还无法支持 5 级全自动驾驶。汽车涉及未来自动驾驶的各项关键技术需要 5 到 10 年的准备期进行完善，这样才能使全自动驾驶具备实现的基础平台条件，希望我们能在 2025 到 2030 年左右迎来我们中国商业化的 5 级全自动驾驶汽车，在 2040 年看到规模化的高级别自动驾驶车辆市场。