5G 通訊技術會給汽車行業帶來哪些變革?

隨著汽車市場整體趨冷,越來越多的輿論認為汽車行業已經是夕陽行業,屬於被淘汰的產業。

然而真正行業內部的從業人員,感受卻是不一樣的。雖然汽車市場整體的確在下行,但行業內部的技術革新卻是日新月異,各大企業都在努力的追逐新技術在汽車上的應用。

像過去某些企業那樣,依靠山寨外形、低價走量的做法,在目前的市場環境下,無異於自殺行為。

把握大的行業技術趨勢,並落地形成自身的核心競爭力,將是汽車行業下一個階段的主要打法。

汽車行業最大的優勢,是其超強的技術集成能力。例如現在非常火的智能駕駛、車聯網、新能源等概念,其實並非源於汽車行業本身的革新,而是隨著其他產業的發展進步產生了新的科技,自然而然的被汽車行業所吸納,集成到汽車上來,成為了汽車產業本身的推動力。


汽車行業最近幾年的發展趨勢,對於通訊技術的確也有了越來越高的訴求。

相信大家都聽說過汽車產業所謂的“新四化”,即

電動化、網聯化、智能化、共享化。

電動化,指的是新能源技術在汽車上的應用,包括電池、電機、電控等;

網聯化,指車聯網技術,包括但不限於車載娛樂系統、語音及體感交互、移動支付等;

智能化,指智能駕駛、駕駛輔助以及最高階段的無人駕駛技術;

共享化,指汽車共享和移動出行;


在新四化裡面,其中的智能化、網聯化都依賴於高速度、低延遲的通訊技術,5G技術的出現,必將對汽車智能化、網聯化的發展產生巨大的推動作用。


5G通訊技術,是通訊領域目前最前沿的技術,剛剛開始啟動商業化進程不久,目前國內也只有部分大城市才有部分5G熱點覆蓋。相對目前的4G技術,5G的主要提升點包括網絡速率、流量密度、傳輸延遲、適用速度等等,詳細見下面圖表。


5G 通訊技術會給汽車行業帶來哪些變革?


智能駕駛


目前,智能駕駛技術正經歷從理論到落地的過程,部分主流車企都已經具備了L2級別智能駕駛輔助的能力,而像特斯拉、奧迪等少數在科技方面比較積極的車企,已經在嘗試在量產車上裝備更高等級的智能駕駛系統。

比如不久前發佈的奧迪Q8,就裝備了L3級別智能駕駛系統。Q8所具備的L3級別智能駕駛能力,可以支撐其在某些特定環境下,比如道路情況、交通信號、周邊車輛行駛穩定程度等各項外部環境較為穩定的情況下,實現完全自動化行駛的能力。下面這個高速擁堵路況,就是奧迪A8/Q8的智能駕駛系統可以啟動完全自主操控的典型場景。


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這種程度的智能駕駛,目前基本完全依賴於車輛本身的感知和分析能力,可以算作是L5級別完全自動駕駛實現前的一個基礎能力水平。

下圖展示了Q8所裝備的各類感知傳感器數量、類型和佈置情況,包括長距離毫米波雷達、激光雷達、前置攝像頭、中距離角雷達、超聲波雷達、360全景攝像頭等等一系列感知設備一應俱全,可以支撐Q8實現包括自動泊車、自適應巡航、車道保持輔助乃至擁堵路況自動駕駛等一系列功能。


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即便如此,當前Q8所具備的智能駕駛能力,距離真正的L5級別智能駕駛所要求的能力,仍然相去甚遠。從L3級別向更高級別提升,僅僅依靠當前車輛自身的感知能力是遠遠不夠的,還需要更多的來自車輛以外的信息源進行輔助。這裡的幾項關鍵技術包括高精度地圖、釐米級高精定位、V2X(Vehicle to Everything)等等。


目前的智能駕駛所具備的環境感知能力,大都基於毫米波雷達、激光雷達、前置攝像頭等硬件,這些感知設備的感知範圍在幾十米到上百米不等,應對簡單路況的駕駛還好,如果僅靠這些感知設備,實現更加複雜路況的智能駕駛就有些力不從心了。這時候,基於高精度地圖、釐米級高精度定位的路徑規劃、路徑預測技術,就有了用武之地。


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相比我們平常使用的普通導航地圖,高精度道路導航地圖描繪的道路信息更加豐富,包含的細節更多,因此它的數據量也更加龐大。

普通導航地圖每千米的數據量約是1KB,而高精度道路導航地圖每千米的數據量大約是100MB,比普通導航數據量多了10萬倍!

而且高精度道路導航地圖中的數據類型複雜多樣,數據量急劇增加,並且數據處理的實時性要求較高。另外,目前大家使用導航時,經過某些複雜路況如隧道、橋樑時,可能偶爾會遇到定位失敗、定位漂移等情況,這在自動駕駛的工況下很可能會導致交通事故。

很顯然,目前的4G網絡很難勝任高精度地圖所需的數據量和實時性要求,定位精度和可靠性也無法滿足高級別智能駕駛的需求。

未來的5G網絡擁有更高的傳輸能力和低延遲,同時相比4G更高密度的基站,也為更高的定位精度提供了基礎。

實現更高級別智能駕駛的另一項關鍵技術是

V2X(Vehicle to Everything)

所謂V2X,指的是車輛與各個外部對象之間的信息交互,包括:車與車之間(Vehicleto Vehicle,V2V)、車與基礎設施之間(Vehicleto Infrastructure,V2I)、車與人之間(Vehicleto Pedestrian,V2P)、車與網絡之間(Vehicleto Network,V2N)的交互。


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V2X有兩大技術標準,其一是DSRC,全稱是dedicated short range communication,專用短距離通信技術,這項標準由美國交通局USDOT推動,包括專用的路邊設備和車載網絡設備。

另一個則是基於蜂窩網絡技術、與5G緊密相關的C-V2X(Cellular V2X),它基於現有的移動通訊網絡,不需要研發生產專用的通訊設備,相比之下有更強的經濟性和實用性。

(PS:一個是美國力推的標準,一個基於我國力推的5G技術,相信哪個在國內更有前景是很明顯的)


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在未來逐漸普及的智能駕駛中,絕不僅僅是獨立的一輛輛車各自為戰,各自把控自身的行駛路線,而是所有的道路車輛,與道路、交通信號設施等共同構成一個整體,在統一的交通網絡管理下協調運行。

這種級別的通訊數據量,以及對數據實時性的高要求,傳統的4G網絡是很難勝任的。有了5G通訊技術之後,C-V2X所能提供的通訊速度和容量大大提高,這就有利於汽車電腦能夠快速獲取到自動駕駛汽車檢測到的道路環境、交通狀況、行人動作等高清視頻和其他數據,從而做出有效判斷。


車載網聯


曾幾何時,車聯網還是一個家用車上比較稀有的玩意,裝個大屏、支持4G連接的車型可以被專門命名為“4G互聯版”作為噱頭。

現如今,車聯網已經逐漸普及了,很多車系都是全系標配,再不濟除了最低配之外,也都得給配上了。這年頭,沒有個10寸大屏、沒有4G連接、沒有TBOX,出去真的不好意思打招呼。

未來,車載UI系統的大趨勢是交互形式的多樣化和直觀化,僅僅一塊中控大屏並不能滿足要求。我們也看到,越來越多的汽車開始裝備全液晶儀表,與中控屏形成聯動。

甚至,有部分車型嘗試在上述兩塊屏的基礎上,增加更多的屏幕,比如上面提到過的奧迪Q8,除了10.1寸中控屏,12.3寸全液晶儀表之外,還在副儀表臺的位置增加了一塊8.6寸液晶觸控屏。

這三塊屏幕不僅僅是簡單的堆砌,更是在功能性上按照使用邏輯做出了劃分:12.3寸全液晶儀表負責車輛狀態顯示、導航和地圖信息等與駕駛直接相關的信息顯示,10.1寸中控屏負責多媒體娛樂系統、車輛設置、倒車影像等信息顯示,副儀表臺上的8.6寸負責空調、座椅等信息顯示和功能設定。


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很顯然,觸控化是未來車輛HMI設計的一大趨勢,奧迪的MMI系統在貫徹觸控操作方面做的比較徹底。除了觸控之外,像語音識別、手勢識別等全新的交互方式,也正在逐漸出現和普及,比如寶馬高端車型裝備的手勢控制系統,可以依靠手勢實現接掛電話、調節音量、選擇歌曲、控制導航、控制車輛(空調、座椅、窗戶等)等功能,還包括主駕和副駕、後排乘客交互的多種場景。


5G 通訊技術會給汽車行業帶來哪些變革?


對於用戶來說,車聯網系統最常見的應用場景主要包含在線地圖導航、智能語音識別交互、在線娛樂等等。其中在線地圖導航是一個使用頻率極高,用戶感知非常強烈的應用場景。

傳統的車載導航,大多場景是以平面形式呈現,僅僅在較為複雜的路口以靜態圖片形式展示路口詳細信息,並不夠直觀,路況複雜時還是存在不小走錯路的可能性。


5G 通訊技術會給汽車行業帶來哪些變革?


像奧迪的虛擬座艙這類完善程度更高的導航系統,在地圖數據完整的情況下,已經能夠支持更加詳細和直觀的導航信息呈現模式了。


5G 通訊技術會給汽車行業帶來哪些變革?


虛擬座艙利用全液晶儀表,在儀表盤上顯示完整的導航信息,分辨率遠高於普通手機導航,駕駛視角也更加有利於行駛安全。


5G 通訊技術會給汽車行業帶來哪些變革?


地圖數據支持的情況下,能夠展示完整的城市3D道路場景,遠勝於普通的2D導航。


5G 通訊技術會給汽車行業帶來哪些變革?


奧迪在在線導航領域的嘗試,為未來5G技術落地提供了有益的探索。目前受限於4G網絡以及地圖數據的完整性,但在所有地區實現類似奧迪虛擬座艙這樣的效果仍然有難度。

隨著5G技術的應用,相信會有越來越多的實用高精度3D地圖在汽車上實現應用。


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