萬字解讀!車路協同萬億市場的商業化機遇與挑戰

時間:2023-11-16

來源:低速無人駕駛編輯部

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導語:重在解決誰建設、誰買單、誰維護的問題。

車路協同是基于無線通信、傳感探測等技術進行車路信息獲取,并通過車車、車路信息交互和共享,實現車輛和基礎設施之間智能協同與配合,達到優化利用系統資源、提高道路交通安全、緩解交通擁堵的目標。

車路協同主要包括四個領域,分別是智能車端、智慧路側、通信網絡和云端平臺,即“智慧的車”“聰明的路”“靈活的網”“強大的‘云’”。

據新戰略低速無人駕駛產業研究所了解,早在上世紀90年代,日本、美國、歐洲等國家和地區就提出過車路協同的概念,并實施一些解決方案;車路協同在我國國家層面的首次亮相是在2011年,當時科技部在國家高技術研究發展計劃(863計劃)設立主題項目“智能車路協同關鍵技術研究”。此后,國家、地方層面開始設立與車路協同有關的示范區。2015年,工信部批準同意在上海建設國內首個國家級智能網聯汽車示范區;2019年,江蘇(無錫)車聯網先導區成為首個國家級車聯網(智能網聯汽車)先導區。

隨著近幾年自動駕駛產業的發展,以及物聯網、大數據、人工智能等技術的進步,車路協同基礎設施建設明顯提速,并在多個應用場景取得新進展、新成果。

| 密集政策支持,加快車路協同基礎設施建設

車路協同作為未來智慧交通的重要方向之一,其建設和推動都少不了國家層面政策的支持,自2016年以來,國務院、國家發改委、工信部、交通運輸局等多部門開始加速出臺支持、規范智慧公路行業的發展政策,內容涉及智慧公路發展技術路線、智慧公路發展指標。

在此過程中,車路協同的核心技術支撐地位被確認,在國家科技重大專項和各地方政府支持下,開展一些技術研究和小范圍試點。2017年,交通運輸部發布智慧交通專項政策《推進智慧交通發展行動計劃(2017—2020年)》,著力加快中國交通信息化建設。2018年,交通運輸部發布《關于加快推進新一代國家交通控制網和智慧公路試點的通知》,我國智慧公路試點工程正式啟動,2019-2020年,交通運輸部相繼發布《數字交通發展規劃綱要》、《交通強國建設綱要》等重要文件,重點提升5G、車路協同等智慧公路配套產業,加快智慧公路應用。

到“十四五”時期,國家出臺新一代基礎設施建設規劃,大力支持智慧交通建設。多個城市開始全面推廣應用車路協同系統,如智能交通燈、車輛與基礎設施聯網等。2021年4月和12月,住建部和工信部先后發布了第一批和第二批“雙智”城市試點名單,確定了北京、廣州、上海等16個智慧城市基礎設施與智能網聯汽車協同發展試點城市,這直接推動整個車城生態的車端、路端技術落地,智能網聯汽車大規模路測從測試場轉為全城范圍。

國內部分車路協同重點支持政策一覽

2021年發布《交通運輸領域新型基礎設施建設行動方案(2021—2025年)》,繼續對智慧公路從建設到運營服務提出發展規劃。2022年工信部發布《車聯網網絡安全和數據安全標準體系建設指南》,以及2023年發布的《國家車聯網產業標準體系建設指南(智能網聯汽車)(2023版)》《公路工程設施支持自動駕駛技術指南》等指導類政策,則重點發展車輛自動駕駛等新一代車路協同技術,同時加強標準完善,推動車路協同技術在更廣泛領域的應用,服務智慧交通建設。

綜合來看,國內車路協同政策主要聚焦智慧交通、車聯網領域兩個方向。其中,智慧交通旨在更進一步發揮“新基建”的重要支撐作用;車聯網政策主要集中于大力推動車聯網基礎實施建設、商業化應用、相關的5G,V2X等高新技術發展、信息安全保障等幾方面。

| 車路協同的4個發展階段:科研成果逐步高效轉化

在政策的積極引導下,車路協同一路高歌猛進、快速發展,取得了階段性項目建設成效。據新戰略低速無人駕駛產業研究所了解,車路協同雖然在中國起步較晚,但政府對于車聯網、自動駕駛技術發展的積極引導,使得車路協同在短期內快速積累了后發優勢,經歷了早期課題研究階段和功能測試階段,迅速走向商用探索階段,直至目前的創新示范階段。

課題研究階段(2016年之前)

2011年,以清華大學為牽頭單位的科研團隊在國家863計劃的支持下,圍繞車路協同技術開展了系統性的探索研究。

2014年2月,十二五“863”主題項目“智能車路協同關鍵技術研究”通過科技部組織的驗收。現場演示了十余個智能車路協同系統典型應用場景。

2014年10月,在青島舉行的智能交通系統國際會議(ITSC-2014)上演示了其中的9個場景,初步演示了真正的人、車、路協同。

功能測試階段(2016年-2018年)

主要開展智能網聯示范區建設,是車路協同的封閉試驗階段,在試驗場內開展C-V2X的系統驗證工作。上海、北京、長沙、重慶、無錫、武漢等多地被批準為國家級智能網聯汽車示范區。示范區以技術試驗為主。

此外各地區結合當地智能網聯汽車發展狀況,依托區域優勢與資源情況積極探索和建設示范區,比如杭州云棲小鎮車聯網示范區、武漢“智慧小鎮”示范區等。

中國首個開放式5G商用智慧交通車路協同項目“北京順義北小營鎮智能網聯汽車示范區”于2018年10月啟用,據悉,該示范區為無人駕駛全封閉測試場。

商用探索階段(2019年-2021年)

2019年,無錫獲工信部支持建設全國首個國家級車聯網先導區,以此為開端,車路協同試驗場從封閉走向開放。天津、長沙、重慶緊跟其后成為國家級車聯網先導區。相比于上一階段偏向技術驗證的示范區,四大先導區的設立,更加注重技術的商業化落地;先導區不只是技術試驗,還重視運營、管理等多方面內容,目的是希望實現跨行業融合發展。

2020年,住房和城鄉建設部與工業和信息化部共同印發文件,組織開展智慧城市基礎設施與智能網聯汽車(簡稱“雙智”)協同發展試點工作,把車路協同提升到了“城市管理”的能級。在2021年公布了16座城市為“雙智”試點城市,推動車路協同的延伸與迭代。

在此期間,廣州南沙區于2020年4月實現了明珠灣內的車路協同系統與智慧路燈結合,通過傳感器與“城市大腦”實現連結,建設基于5G網絡下的智慧城市車路協同系統。

由百度Apollo支持建設的中國首條支持高級別自動駕駛車路協同的高速公路G5517長常北線高速長益段于2020年9月正式通車。該智慧高速路段覆蓋了干線、互通、隧道、橋梁、服務區等典型的高速公路場景。

創新示范階段(2022年-至今)

隨著技術升級與商業模式打磨,車路協同系統逐漸落地,具備推廣應用條件,行業步入高速發展階段。特別是在高速公路領域取得了顯著效果,高速公路運行環境相對簡單、主體權責清晰、路側機電設施齊全,具備開展車路協同創新示范的良好條件。智慧高速是中國高速公路建設的熱點之一,車路協同又是未來智慧高速建設的核心內容。

據悉,全國已在北京、河北、吉林、江蘇、浙江、福建、江西、河南、廣東、湖南、山東、海南、四川、廣西等二十多個省市開展了智慧公路的建設。初步統計,全國有超4000公里高速公路已經和即將開展車路協同創新示范工作。建設內容分布在車端、路端和云端,主要實現“感知、通信、計算”三大功能。用于提供面向C/B端的主動安全類、提升效率類、信息服務類業務,和面向G端的監管控制類業務等。

2023年9月,我國首條滿足車路協同式自動駕駛等級的全息感知智慧高速公路在蘇州投用。搭載了自動駕駛系統的測試車輛能夠依靠車路協同的方式實現L4級別的自動駕駛,即進行“高度自動駕駛”。

據了解,該全息感知智慧高速公路覆蓋蘇臺高速S17(黃埭互通—相城樞紐)、滬宜高速S48(相城樞紐—陽澄湖北互通),雙向合計56公里。其中,能夠達到L4級別的自動駕駛測試場景的路段為6.5公里,布局在渭塘互通至相城樞紐單向路段上。該路段進行智慧化升級過程中,在55個點位布設激光雷達、毫米波雷達、攝像頭、路側天線RSU等感知設備270套,打造全息干事路段和匝道(互通)感知路段。

據新戰略低速無人駕駛產業研究所了解,工信部數據統計,目前全國已開放智能網聯汽車測試道路里程超過15000公里;全國17個國家級智能網聯汽車測試示范區、16個“雙智”試點城市、7個國家級車聯網先導區完成了7000多公里道路智能化升級改造,裝配了路側網聯設備7000余臺套。同時,經歷各個階段的發展,國內車路協同產業正由政府主導推動為主要模式,逐漸過渡到以企業為主體,政府作為引導。

| 多元場景應用:單車智能or車路協同?

總的來說,車路協同已經應用于一些實際的交通場景中。例如,在高速公路上,車路協同技術可以實現合流分流區預警、隧道預警、長下坡預警、團霧預警、車輛碰撞預警、車道偏離預警、車速引導等功能,提高道路安全性和交通效率。

在城市交通中,車路協同技術可以與智能交通信號控制、智能停車等系統配合,實現交叉口沖突預警、特殊車輛優先、區域同行優化、自主代客泊車等,進一步緩解交通擁堵和節能減排。

另外,在一些典型的低速、限定場景,車路協同技術的應用,也能幫助該區域的無人駕駛車輛實現智能化運行和高效管理。

如在景區、園區或社區,基于車路協同技術部署無人接駁車、無人環衛車、安防巡邏車、無人售賣車等無人駕駛車輛,可自主執行接駁、巡邏、配送、清掃、零售等功能性任務,全面服務景區、園區或社區內的交通、生產及生活,提升管理智能化水平。今年9月,東北首個無人駕駛體驗智慧小區正式落戶和平區九洲御璟小區,該小區投入了無人接駁車、無人售賣車、無人清掃車、無人安防車等車型共計6臺,通過車載智能傳感器,路端智能設備建設,融合現代通信與網絡技術,實現車與人、路、云平臺等智能信息交換共享。

在港口,特別是傳統碼頭,基于車路協同技術部署自動駕駛卡車,能降低碼頭智慧化升級改造成本及單車成本。同時,后臺統一調度、路徑規劃等功能,能優化車隊作業,提高運輸時效。

在礦區,基于車路協同技術部署無人駕駛礦車,實現作業協同、碰撞預警、道路狀況預警等功能,可降低司機用工及車輛維護成本,減少因人為因素導致的安全生產事故,有效提升裝載、運輸及卸載等工序的露天礦作業效率。

在機場,基于車路協同技術部署無人駕駛飛機引導車、無人牽引車,為機場禁區全天候巡邏、旅客行李全過程無人化運輸提供科技手段,提升機坪飛行區及周邊區域各類作業車輛的安全與效率。2022年6月正式通航的鄂州花湖機場,場內即安裝多個智能監控、通訊等設備,機場跑道下方共埋設了5萬多個光纖傳感器,幫助機場實現跑道全時、全域信息感知。

一定程度上,路段感知設備能為自動駕駛車輛提供更廣闊的視野,看得更遠、更清楚。將一些環境感知功能轉到路端設備,也能夠減少車身傳感器配置降低制造成本。但部分從業人士認為,目前我國智慧道路的覆蓋率還是十分有限,過于依賴高精地圖、車路協同的自動駕駛技術是不合格的,因此很多車企更強調單車智能。

同時,目前允許在公開道路運行的自動駕駛車輛還是少數,很多室內場景應用的清潔機器人、配送機器人等,更多的是靠車輛自身的感知計算實現自動駕駛。從長遠來看,既要單車智能、又要車路協同,似乎是自動駕駛更穩定的道路選擇。

| 完整產業鏈、完善標準體系,打造車路協同“中國方案”

當前,我國已經形成了較為完整的車路協同產業鏈體系,主要分為基礎層、平臺層和應用層,包含車載設備和智能交通系統、道路基礎設施建設、數據處理和管理、服務提供商以及車輛制造和技術供應商等。

具體而言,基礎層主要為終端設備和通信平臺,主要涉及芯片、攝像頭、雷達、云計算、高精地圖、軟件系統等領域,企業數量最多,包含以BAT為代表的互聯網科技企業,以華為、中興通訊為代表的ICT企業,以德賽西威、均勝電子為代表的汽車供應商,以千方科技為代表的車路協同集成商。

終端設備即為RSU/OBU硬件設備生產,車載單元OBU作為整個系統的車輛接收端,是整個交通系統的重要組成部分之一,是數據源頭也是信息傳遞的終點。車端設備產品種類眾多,包括控制器、CAN卡、全球定位系統(GPS)、慣性測量單元(IMU)、感知傳感器等,目前成本較高,量產以后有降低價格的可能。路側單元(RSU)是車路協同系統和核心基礎設施,是感知路網特征、道路參與者的信息交換樞紐。具體有路側基站、路側天線等設備,主要參與方包括華為、中信科智聯、東軟集團、千方科技等;

通信平臺主要指通信芯片和通信模組,芯片供應商主要有高通、華為、中信科智聯、Autotalks,通信模組供應商有中興、日本Alps電氣、希迪智駕等。

平臺層方面,主要指平臺服務商和通信運營商。主要是起到承接應用層和基礎層的作用,平臺層服務商通過提供模擬仿真服務、高精地圖服務、MEC開源服務、自動駕駛服務等服務,平臺服務商包括阿里巴巴、蘋果、谷歌、艾氪英諾等。通信運營商也處于這一層,主要提供商包括中國三大電信運營商。通信領域,得益于5G技術的諸多優點,比如更高的頻率、更多的帶寬、更低的延遲和更高的可靠性。它可以支持更多的設備連接,實現更快的數據傳輸速度和更穩定的網絡連接。同時,5G技術還支持網絡切片、邊緣計算、網絡功能虛擬化等技術,提供更靈活、高效、安全的網絡服務。隨著5G網絡的快速發展,目前,車路協同技術已在多個場景更加成熟應用。

在應用層方面,主要分為安全與測試驗證、高精度定位與地圖服務這兩個方向。以高精地圖為例,其在無人駕駛領域具有不可替代性,受制于國家測繪法的限制,2022年復審換證后,我國擁有“導航電子地圖制作甲級測繪資質”的企業只有四維圖新、高德、寬凳科技、億咖通、凱立德等15家,因而未來隨著車路協同發展、自動駕駛等級提升,中國高精地圖市場空間增長潛力巨大。

應用場景上,車路協同應用場景豐富,涵蓋交叉路口應用、智慧公交應用、貨運車隊應用以及園區、機場、港口類封閉場景應用等多個應用,并覆蓋智慧交通、自動駕駛和運營服務(共享汽車應用、試駕應用、智能停車)等三個領域。應用的道路類型總體可歸納為城市道路、鄉村道路、高速公路即封閉園區道路四大類。

 

總得來說,我國車路協同產業架構已逐漸成熟,但商業模式尚且還在探索中。誰建設、誰買單、誰維護等等,都是正在試點解決的問題。據新戰略低速無人駕駛產業研究所了解,目前行業內已經形成的商業服務模式主要有以下四種:

汽車廠商主導模式

汽車廠商在銷售整車的同時向客戶提供車聯網服務,廠商可以選擇自己提供或與第三方運營商合作。該模式的優勢在于廠商自行建設或定制的車聯網與整車更加適配,能夠發掘出更多個性化功能與服務。

運營商主導模式

由通信運營商依靠網絡平臺優勢組建車聯網系統,提供車聯網服務。該模式的優勢在于車聯網對各類終端普遍兼容,終端間的交互性更優,具備更大交叉網絡外部性。

廠商與運營商合作模式

汽車廠商與運營商合作建設車聯網,廠商提供車輛載體及個性化需求,運營商負責網絡搭建與后期維護。該模式的優勢在于兼顧汽車廠商掌握的用戶需求的同時發揮運營商成本優勢,但雙方在利益分配方面需要協調。

獨立第三方服務商主導模式

獨立第三方搭建車聯網服務平臺,并承擔后續的運營維穩工作,汽車廠商可以定制或采購第三方服務商的網絡服務。該模式的優勢在于服務提供商有更大自主權,但也對服務商的成本投入和運營能力提出要求,行業壁壘較高。

目前,我國車路協同試點經歷了“智能網聯示范區-車聯網先導區-雙智城市”三個階段,解決了技術驗證的問題,也證明了車路協同是可行的,實現智慧交通少不了車路協同。接下來,行業還將就諸多難點進一步發展突破。

首先是規模化,此前囿于成本問題,無論在通訊計算還是硬件上車和道路方面的部署,國內的規模和體量都遠遠不夠。特別是基礎交通設施的新建和改造,背后涉及經濟價值和社會價值如何實現的問題,想要進一步擴大覆蓋區域,需要國家和政府層面力量的極大支撐。

其次是可靠性,車路協同不僅是用于無人駕駛,更多是對整個交通環境、智能產業的提升。因此,與之相關的硬件設備、軟件系統等等,其技術的穩定性、可靠性等問題,都要進一步優化升級。可以預見,隨著產業擴張,智能路側設備作為車路協同中道路基礎設施網絡化、智能化的關鍵基礎設備,還有交通信號控制等IT硬件都將規模發展。

再者是用戶體驗,特別是智能駕駛場景,車聯網技術可以通過個性化服務、安全駕駛提醒、車輛管理等,提高用戶出行的便捷性和舒適度。

另外,完善標準體系也很重要。今年以來,國家發布多項標準類建設指南,比如《智能汽車基礎地圖標準體系建設指南(2023版)》《國家車聯網產業標準體系建設指南(智能網聯汽車)(2023版)》,旨在為智慧城市建設、智能交通、車聯網信息通信、智能汽車生產及車輛管理等相關領域的標準體系提供指導意見,建設產業標準體系。

綜合來看,我國在基礎設施建設方面投入巨大,具有較高的信息化水平;有龐大的人口和流量,大數據分析在交通管理和優化中具有重要作用;國家級地方政府積極推進智慧城市建設,將信息技術與城市管理相結合,均有利于車路協同的發展。目前,車路協同與單車智能更多是在協同推進,車企不斷加強應用功能的開發,自動駕駛企業不斷提升單車傳感器、控制器性能和可靠性,通信服務商做好網絡建設和運營服務,配合交通系統建設完善,打造出適合中國國情、中國產業的“中國方案”。

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