中国信通院发布《车联网白皮书(2018)》汽车电子成为新的战略竞争高地 2018-12-24

  车联网涉及汽车、电子、信息通信、交通等多个产业,正处于加速发展的关键阶段。因此车联网正受到各行业及政府研究机构的高度重视。今天,中国信通院(原工信部电信研究院)发布《车联网白皮书(2018)》,从技术、产业、政策措施3个维度对车联网国内外发展现状及趋势作了分析。

  本白皮书从技术、产业和政策措施三个维度对车联网国内外发展现状及趋势进行分析。展现状及趋势进行分析。

  技术部分包括单车智能化相关汽车电子技术和 V2X 无线通信、多接入边缘计算、车路协同平台等网联化相关技术,以及信息安全等共性关键技术;

  产业部分从专利布局、产业链协同重点剖析产业发展新趋势,探索新生态和新模式等;

  最后总结全文,对车联网提出相关建议,包括构建跨行业协调机制和技术创新、产业融合、安全管理三个发展体系。

  车联网的发展需求总体上包含三大类:以用户体验为核心的信息服务类应用以用户体验为核心的信息服务类应用、以车辆驾驶为核心的汽智能类应用、以协同为核心的智慧交通类应用。

  以用户体验为核心的信息服务类应用既包括提高驾乘体验、实现欢乐出行的基础性车载信息类应用,也包括与车辆上路驾驶、车辆出行前或出行后的涉车服务、后市场服务、车家服务等应用。该类应用需要车辆具备基本的联网通信能力和必要的车辆基础状态感知能力。基础性车载信息类应用仍是当前车联网主要应用形态,主要涉及车主的前台式互动体验,包含导航、娱乐、通信、远程诊断和救援、资讯等。涉车服务主要与定位、支付相结合,包括共享汽车、网约车、网租车等应用。

  以车辆驾驶为核心的汽车智能类应用主要与车辆行驶过程中的智能化相关,利用车上传感器,随时感知行驶中的周围环境,收集数据、动静态辨识、侦测与追踪,并结合导航地图数据,进行系统运算与分析,主要有安全类和效率类等各种应用。

  以协同为核心的智慧交通类应用是在自动驾驶的基础上,与多车管理调度及交通环境等智慧交通相关,最终支持实现城市大脑智能处置城市运行和治理协同。智慧交通主要是基于无线通信、传感探测等技术,实现车、路、环境之间的大协同,以缓解交通环境拥堵、提高道路环境安全、达到优化系统资源为目的。在实现高等级自动驾驶之后,应用场景将由限定区域向公共交通体系拓展。此类应用场景又分为相对封闭的环境或危险地带场景和在公共交通系统场景,并且分别有不同的特点。

  车联网发展的热点聚焦网联化和智能化,并由单车智能逐步转向多车协同、以及“智慧的车”与“智慧的路”协同发展,这对车联网技术创新和产品研发提出了新的发展需求。汽车电子、V2X无线通信、多接入边缘计算、云平台以及安全等为车联网网联化、智能化、协同化发展提供了坚实的技术基础。

  据罗兰贝格的《2018 年全球汽车零部件供应商研究》预测1,2018 年全球汽车产量将达到 0.96 亿辆,同比增长 1%,2012-2017 年的年复合增长率超过 3%,汽车产业增速开始放缓,据 Strategy Analytics 预测,2018 年全球汽车电子总销售额将接近 3 千亿美元,年复合增长率约 7%2,增速水平高于汽车零部件及整体汽车产业增速。汽车电子以智能化、网联化、安全性和大功率为主要发展方向,成为产业增长的重要引擎。

  汽车电子成为提升驾乘体验的主要方式。与动力总成、车身与底盘等汽车系统相比,ADAS、信息娱乐系统逐渐成为消费者新的关注热点,而辅助驾驶、语音交互、车载视频、车辆联网等新型驾乘体验直接依赖于传感器、车载屏幕、计算平台、车载通信等汽车电子的使用,汽车功能的发展已经从较为成熟的发动机、底盘等传统零部件转移至汽车电子中。

  智能化方面,主要依赖车载传感器、控制器和执行器,对 CMOS 传感器、MEMS传感器、激光雷达、超声波传感器及车载计算平台等提出大量需求。实现高级别自动驾驶仍依赖于汽车电子性能的不断提升。

  网联化方面,需要加快 LTE-V2X芯片和模组的量产装配以及路侧单元和基站等基础设施的建设改造。

  新能源方面,频繁的电压变换和直流-交流转换,对变换器、逆变器、IGBT 芯片等功率器件提出较高需求,同时纯电动汽车的续航里程也要求更加精细化的电能管理以及先进的电池技术

  目前汽车电子产业仍以国外为主,我国汽车电子企业相对落后,主要集中在中低端汽车电子产品市场,不过我国在细分领域有所突破。

  博世、大陆、德尔福、日本电装等企业占据汽车电子一级供应商的核心市场地位,NXP、英飞凌、瑞萨、意法半导体、德州仪器、安森美、微芯、东芝等企业几乎垄断了车载芯片市场。国外巨头企业产品涉及范围广,涵盖 ADAS、信息娱乐系统、底盘与安全、车身与便捷、动力总成等各个系统,占据产业链价值高地中高端产品市场。

  我国企业在一些细分领域实现突破,例如,舜宇在车载光学镜头领域多年保持全球第一,预计 2018 年全球市场份额将超过 40%;均胜电子通过收购德国 PREH、美国 KSS、德国 TechniSat Automotive 等加快其布局。

  C-V2X技术包含当前的 LTE-V2X 技术以及向后演进的5G-V2X 技术,目前大唐可对外提供 DMD31 商用模组、华为可对外提供商用 Balong765 芯片组、高通可对外提供 9150 芯片组;与此同时,华为、大唐、星云互联、东软、万集、金溢、千方科技、华砺智行、Savari、中国移动等公司基于商用模组和芯片已经可以提供 OBU 和 RSU 设备。

  国际社会在 V2X 技术路径选择上仍存竞争。由于 802.11p 技术成熟相对较早,美国政府倾向部署 802.11p 技术,而当地电信运营商、福特等更倾向于 LTE-V2X 技术。

  欧洲政府方面,欧盟 DG Move (欧盟运输总司)和 DG Connect(欧盟信息总司)持有不同意见;企业方面,大众、雷诺和博世支持 802.11p 技术,奥迪、宝马、标志雪铁龙等国际主流汽车厂商出于自动驾驶技术演进的考虑,支持 C-V2X 技术。

  日本一方面在 755.5-764.5MHz 专用频段开展基于 802.11p 的技术性能评估,另一方面在 5770-5850MHz 候选频段采取技术中立,将 LTE-V2X作为另一个备选技术。

  我国已具备大力发展C-V2X 技术的基础条件。相比于 802.11p 技术,我国在 C-V2X 标准制定、产品研发、应用示范、测试验证等方面都取得了积极进展。

  在标准化方面,国内 LTE-V2X 标准体系建设和核心标准规范也基本建设完成,包括总体技术要求、空中接口技术要求、安全技术要求以及网络层与应用层技术要求等各个部分。

  在产品研发方面,我国已建成全球最大的 4G网络,并初步形成了覆盖 LTE-V2X 系统、芯片、终端的产业链。

  在应用示范方面,工信部、交通部从车联网、车路协同不同角度积极推动国家示范区建设。

  无锡建成世界首个车联网(LTE-V2X)城市级开放道路示范样板,为跨行业产业协同营造有力条件;

  上海支持开展了世界首个跨通信模组、终端设备、整车厂商的“三跨”互联互通应用展示,验证了中国 V2X 标准的全协议栈有效性。

  在测试验证方面,IMT-20205G 推进组 C-V2X 工作组协同跨行业各方完成了实验室和小规模外场环境下的 LTE-V2X 端到端通信功能、性能和互操作测试,为大规模应用示范和商用部署奠定了基础。

  多接入边缘计算(Multi-access Edge Computing,MEC)技术通过在网络边缘处部署平台化的网络节点,为用户提供低时延、高带宽的网络环境以及高算力、大存储、个性化的服务能力。面向车联网的应用场景,通过建设基于 MEC 的 LTE 网络架构,一方面可以通过减少数据传输的路由节点来降低 Uu 模式的端到端网络时延;另一方面可以利用 MEC 区域覆盖的特点,支持部署具备地理和区域特色的车联网服务。

  MEC 与 LTE-V2X 相结合,丰富和扩展车联网业务应用场景。一方面,相比传统 Uu 模式通信连接中心云的服务模式,将 V2X 服务器部署在 MEC 上能够在降低网络及中心云端负载压力的同时,以更低的时延提供闯红灯预警、行人碰撞预警、基于信号灯的车速引导等场景功能;另一方面,利用 MEC 可实现 V2I2V 通信,在提供更可靠的网络传输同时确保满足低延时要求,实现前向碰撞预警、交叉路口碰撞预警等场景功能。

  ICT(信息、通信和技术)企业纷纷布局 MEC 在车联网领域的应用。三大电信运营商及华为、中兴、诺基亚等设备商从 2016 年起先后开展各类 MEC 试点示范应用,但多数集中在边缘网关、边缘 CDN、边缘解码等场景。

  随着车联网和自动驾驶应用逐渐受到关注,2017 年底至今,国内各家 CT企业相继将车联网视为 MEC 的重点应用方向,并积极从车联网应用场景与技术需求、MEC 与 LTE 融合的组网结构和关键技术、商业运营与推广模式等方面开展深入研究。

  2018年 3 月阿里宣布战略投入边缘计算领域,并于 8 月与铁塔公司签署相关战略合作协议,随后宣布启动在杭绍甬高速部署 MEC 及路侧智能基础设施,开展服务应用试点。滴滴、腾讯等互联网企业也在面向车联网的 MEC 领域积极探索并开展试验研究。

  随着 LTE-V2X 通信技术和路侧智能设备的不断成熟,车联网逐渐从车内智能、单车智能向“端-管-云”协同智能的方向发展。

  T-Box前装比例不断提升,车联网信息服务推广加速。一汽宣布从 2019 年起实现全系产品标配车联网系统;长安启动“北斗天枢”战略,从 2020 年起实现新车全部联网且搭载驾驶辅助系统,从 2025 年起实现新车全部具备人机交互功能。东风启辰联合高德地图和科大讯飞合作推动智能网联汽车平台建设。上汽集团不断升级 inkaNet 智能行车系统,提供全面高效的车载信息服务。

  车联网数据服务平台、云控中心等在国内快速发展并进入验证阶段。中国移动在无锡部署了V2X应用服务平台,实现与交管信息平台、TSP 及图商平台的交互,可实现定位导航服务、交管信息推送、速度引导等多项信息服务功能。北京、上海等车联网示范区积极推进自动驾驶测试数据中心建设,并在此基础上构造虚拟场景库,打造虚拟测试场景,提高自动驾驶仿真测试效率。另外,中国移动联合华为与上汽、中国联通联合爱立信与驭势先后演示了基于 5G的远程遥控驾驶能力。

  网联式自动驾驶技术路线逐渐获得共识,车路协同概念备受关注。百度发布了支持车路协同的Apollo 版本,并将于 2018 年底开源,全面支持网联式自动驾驶。随后百度与中国信科签署战略合作协议,推进在车路协同等领域的全面合作。2018 年 9 月,阿里巴巴宣布全面升级汽车战略,打造车路协同系统,联合交通部公路院等成立了“2038 超级联盟”,协同产业力量共同落地“智能高速公路”。

  首先,传统汽车产业积极拥抱人工智能和信息通信技术,渐进式推动自动驾驶发展。传统汽车因需考虑产品销量利润的保障与技术研发推进之间的有效平衡,多数采取了由 L1 至 L5 逐级商业化产品和直接进入L3/L4 级技术产品发展的并行发展策略。当前,一汽、长安、上汽、北汽、吉利和长城等国内汽车厂商均已组建研发团队开展 L1 到 L3 级别自动驾驶的研发和测试,并制定了明确的未来发展规划。

  选取通用、福特、丰田、本田、现代、起亚、戴姆勒、大众、吉利、奇瑞等传统汽车厂商为检索对象,统计近 10 年来上述企业在欧美和亚洲地区申请的车联网专利中与智能化网联化相关的专利占比情况,发现 2012 年至今,智能化网联化专利占比逐年上升,由 2012年前后的 10%到 2017 年前后的 30%,智能化网联化专利成果的比重在5 年间增加了三倍。该变化直接反映出国内外各大汽车厂商对车联网智能化网联化技术的研发投入和技术布局力度。

  在全球范围内进行专利统计发现,2012 年至今,在该领域申请专利的企业实体申请人的数量由 10 个增至 25 个,人均专利数量由 1件增至 2.5 件,汽车厂商参与智能驾驶领域专利布局的热度和申请活跃度显著提升。

  二是,新兴汽车企业与互联网公司成为汽车智能化增速发展的引擎。新兴汽车企业发力智能电动汽车,注重“软件定义汽车”。相对于传统汽车厂商,新兴汽车企业实践创新的束缚少,决策机制更灵活,互联网思维易于把握用户体验,在汽车增值方面有更多的尝试空间,

  “软件定义汽车”和“生活方式改变出行”是新兴汽车企业最为突出的发展思路。互联网阵营的科技企业(如出行服务商等)有竞争汽车行业核心地位的可能。

  互联网公司凭借其在人工智能基础技术研发、大数据分析等方面的既有优势,积极布局自动驾驶领域。通过全球汽车智能化技术专利检索发现,互联网公司谷歌的专利申请活跃。

  进一步检索全球自动驾驶技术相关专利,发现谷歌、百度等互联网公司专利和以 Uber 为代表的新兴汽车公司申请活跃,专利持有量位居全球前十。

  到目前为止,全球范围内谷歌公司的母公司 Alphabet 名下申请的自动驾驶相关专利达 333 件,合并同族后共计 150 余个专利簇。

  三是传统汽车厂商与互联网企业、科技企业强强联合,构建互联网汽车生态体系。2018 年国汽(北京)智能网联汽车研究院有限公司成立,股东已经包含领域内具有显著创新能力和投资实力的 20 余家龙头企业,致力于智能网联汽车工程和技术研究与试验发展等工作。

  自动驾驶领域对于软硬件的需求巨大。自动驾驶汽车会用到传感器、处理器、高精地图、计算机视觉决策算法等技术,同时需要计算和数据处理能力的紧密配合,其复杂程度并不是单一技术和设备的拼接,多元化产品和多领域布局并非一家汽车厂商或供应商所能实现。在日本,为实现 2020 年前绘制出日本的 3D 道路地图以及公共无人驾驶对公众开放的目标,9 家日本制造企业与地图制造商 Zenrin 组建合资公司 Dynamic Map Planning。在欧洲,奥迪、宝马、戴姆勒联合收购诺基亚 HERE 数字地图业务,旨在通过集群智能技术推动高信息密度的地图产品和服务形成开放、独立的地图及出行服务平台。

  传统汽车厂商与互联网企业、科技企业通过专利许可授权、合作研发、组建知识产权联盟等方式开展技术合作。一种方式是专利许可合作:微软与丰田汽车达成专利授权交易,其中涉及大量车联网技术。另一种方式是通过合作研发获得联合专利授权,例如宝马和华为公司就汽车主动安全信息交互技术进行联合专利申请。知识产权联盟也是跨界合作的重要平台。

  车联网产业链中主要有 TSP(Telematics Service Provider)、整车厂商、电信运营商、硬件终端、平台等各个参与主体,其在车联网各主要领域的主导能力、商业模式均有不同。

  各主要参与主体中,TSP 目前主要以 B2B 为主,收取内容/服务授权费、技术服务费、数据通信费等;

  整车厂商前期通过增值模块获得车辆销售差价收益,收取终端、内容、服务及网络等费用。后期通过车主续费、升级提供相关服务,续约率较低;

  终端厂商主要以终端销售差价及服务续费等方式获取收益,第三方终端设备对车辆及车主信息掌控不足,相关服务应用感知较差;

  互联网企业创新大数据分析、O2O 引流等后向收费模式,开发契合车主需求的车联网服务,累积车主流量再变现;

  网络运营商搭建车联网业务运营平台,通过网络经验为车厂提供网络解决方案,以流量优势进行车联网相关软硬件的捆绑销售。

  信息服务类应用的商业模式,在基础性车载信息类应用的盈利点上,整车厂商、互联网公司、软/硬件厂商等都各有侧重点。整车厂商在前装市场掌握着主动权,通过在自有车型搭载自有车联网系统,以免费使用形式来培养车主使用习惯,不断积累用户数量。互联网企业是进军车联网行业的先发力量,其业务应用兼容多种车机,打造行业大平台,创造了新的平台化盈利模式。地图提供商、应用提供商、系统提供商、移动智能终端提供商等企业都有直接面向企业和车主的业务应用,且应用范围出现互相融合渗透的趋势。对于后市场服务产业链参与者,在掌握大量用户的核心数据后,运用大数据模型将探索出更多汽车后市场的 O2O 服务并实现盈利,预计 UBI 车险、汽车维护等应用的盈利前景更好。

  汽车智能化类应用的商业模式,安全和效率类应用正处于快速成长期,渗透率将逐步提升,整体市场规模有望进一步拓展。目前,该领域市场份额主要被一级供应商所占据,市场集中度较高。

  智慧交通类应用的商业模式,基于自动驾驶车的协同化应用发展还正处在起步阶段,传统汽车厂商、互联网公司、共享出行公司都是价值链中的重要参与者,成功的商业模式或有不同形式。特斯拉以车辆销售为主,形成纵向一体化商业模式,除线上到线下的直销之外,还提供超级充电桩、保值回购、软件升级等服务,未来将打造软硬件一体化生态体系。

  美欧日政策措施各有侧重。美国是以企业为主体、政府搭平台,通过市场力量发展车联网,政府则从立法、政策、标准的方面着力营造良好发展环境;欧盟重视顶层设计和新技术研发,在关键领域通过大量资金引导产业发展,其中,车辆安全救援、自动驾驶等是其政策引导的重点方向;日本政府关注主要产业发展,大力推动新技术应用,重点聚焦在智能交通与自动驾驶领域。

  自动驾驶路测法规是当前车联网政策法规的关注重点。美欧日等国家或地区出台了自动驾驶道路测试配套政策法规,对道路测试的推进更不乏破冰之举。

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