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【车联网专题报告】5G技术赋能车联网,助力自动驾驶落地

2020-11-11 41 11/11

多因素推动车联网发展,2025年车联网硬件市场规模达646亿元5G技术落地为车联网发展提供条件。时延性是影响车联网发展的关键因素之一,5G低时延、高速率、大容量和高可靠等特点为车联网发展提供了先决条件。
车联网是智能汽车发展的需要。增强智能汽车的环境感知能力,是实现自动驾驶不可或缺的技术,而V2X能够使汽车获得视距外的环境信息,使汽车拥有“千里眼”和“顺风耳”,有助于自动驾驶感知能力的提升。 政策法规推动车联网的发展。自2015年以来,国家相关部门密集发布与车联网相关的政策法规,旨在推动车联网行业的快速发展,也为我国处于发展初期的车联网行业指明了发展方向。
中国车联网市场空间广阔,2025年车联网硬件市场规模达646亿元。基于市场调研后对车联网产品价格水平和渗透率的预测,我们得出2020年、2025年国内车联网硬件市场规模将分别达到148亿元、646亿元。
车联网生态:分阶段演进,多主体参与车联网沿车载信息服务、智能网联汽车和智慧出行路径演进。车联网将依次经历车载信息服务、智能网联汽车和智慧出行三个阶段,目前车联网正处于第二阶段,而智慧出行阶段则是车联网的终极目标。 车联网的参与主体呈现多样化和交错化。对车联网的基本价值链进行分析可知,车联网的参与主体多样;以车为中心,车联网产业链的参与主体间呈现出交错模式。
C-V2X是未来车联网生态的主要通信技术,将助力自动驾驶落地DSRC和C-V2X是车联网主流通信技术,C-V2X技术优势明显。全球主要的两大车联网通信技术是基于802.11p的DSRC和基于蜂窝网络的C-V2X技术,相对于DSRC,C-V2X在技术演变路线、成本和传输时延性方面具有显著优势。C-V2X是未来车联网生态的主要通信技术。汽车C-V2X有直接连接(PC5接口)和通过蜂窝连接(Uu接口)两种连接方式,PC5与Uu端口的功能互补,能够满足车联网多应用场景的要求。
汽车电子电气架构变革推动车联网的发展,C-V2X通信技术助力自动驾驶落地。汽车电子电气架构将从分散式控制向中央控制演进,为车联网的接入提供了条件;C-V2X能够弥补汽车端传感器的感知短板,实现自动驾驶向高级别的进化。
投资策略:车联网生态的复杂性决定了其投资机会的多样性,我们建议从视角和时间两个维度来进行投资分析:在视角维度,从车端的视角来看,车联网带来的投资机会在于实现车联网的V2X传感器(OBU和RSU)、T-BOX、高精地图、通信模组、数据融合算法、边缘算法等软硬设备;从网端的视角来看,车联网的投资机会在于围绕车终端衍生出的新的应用形态。在时间维度,中短期来看,车联网的投资机会在于与基础设施建设相关的硬件、算法和通信技术等;长期来看,车联网的投资机会在于以基础设施为基础而衍生出的新的应用形态。风险提示:下游汽车需求紧缩的风险,车联网关键技术发展不及预期的风险,车联网产品和服务得不到消费者认可的风险。1多因素推动车联网发展,2025年车联网硬件市场规模达646亿元车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础,按照约定的通信协议和数据交互标准,在车与X(X是行人、车、路及互联网等)之间进行无线通信和信息交换的大系统网络;以提升车辆整体的智能驾驶水平、提高交通运行效率、提升社会交通服务的智能化水平为目的。因此车联网又被称作V2X(Vehicle
to Everything,X是Everything)。按照不同的标准,车联网有不同的分类。两种主要的分类标准如下:(1)根据联网技术的不同,可以将车联网分为车内网、车际网和车云网等三种网络。a.车内网是汽车内部采用基于总线的结构连接传感器、执行器、控制器、仪表等车载设备的通信网络。目前主流的车用总线是CAN总线、LIN总线、FlexRay总线和MOST总线。b.车际网是基于无线通信技术实现车与车、车与路边基础设施之间建立的动态网络。车际网是实现网联汽车的最重要基础,是三网中较为不成熟的一个,也是各国研究热点。c.车云网,即车载移动互联网,是车载终端通过4G/5G等通信技术与Internet和云端进行连接的网络。目前车联网产品大多属于这一类,但其应用还处于早期阶段,更深层次的云端计算、大数据分析、辅助驾驶等应用是未来发展的重点。(2)根据信息交换场景的不同,可将车联网分为V2P、V2V、V2I、V2N等四个场景。a.车与人之间(Vehicle
to Pedestrian,V2P),是指弱势交通群体(包括行人、骑行者等)使用用户设备(如手机、笔记本电脑等)与车载设备进行通信,主要用于避免或减少交通事故、提供信息服务等。b.车与车之间(Vehicle to Vehicle,V2V),是指通过车载终端进行车间的通信,主要用于避免或减少交通事故、车辆监督管理等。c.车与路之间(Vehicle to
Infrastructure,V2I),是指车载设备与路测基础设施(如红绿灯、交通摄像头、路测单元等)进行通信,主要用于实时信息服务、车辆监控管理、不停车收费等。d.车与网络之间(Vehicle to Network,V2N),是指车载设备通过无线通信技术与云平台连接,主要用于车载导航、车辆远程监控、紧急救援、信息娱乐等服务。无论以何种标准分类,车联网都涉及以下三种应用场景: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车智能化类应用和以协同为核心的智慧交通类应用。1.2.1
5G技术落地为车联网发展提供条件5G是第五代移动通信技术的简称,其最主要的特点是高速率、大容量、高可靠和低时延。5G的技术特点定义了三大应用场景:(1)增强移动带宽(eMBB)应用。5G体验速率可达0.1-1Gbps,是4G的10倍(峰值可达4G×20),可用于连续广域覆盖场景和热点高容量场景,具体应用包括超高清视频、VR/AR、云工作、云娱乐等。(2)海量物联通信(mMTC)应用。5G具有超低功耗、超大连接的特点,其连接数密度是4G连接密度的10倍,可用于低功耗大连接场景,具体应用包括智慧城市、智能家居、物流追踪、智能抄表等。(3)超高可靠低时延(uRLLC)应用。5G引入了网络切片,可以将核心网下沉部署到基站侧,使得数据传输的路径大大的减少,最大化的降低网络时延,其空口延时为4G的五分之一,因此可以应用于无人驾驶、远程医疗等对时延性要求较高的场景。时延性是影响车联网发展的关键因素之一,5G低时延特点为车联网发展提供了先决条件。车联网的发展将先后经历车载信息服务阶段、智能网联驾驶辅助阶段和自动驾驶阶段,同时,由于不同阶段的应用场景不尽相同,对于时延性的要求也不同。不同阶段对时延的要求如下:
(1)车载信息服务阶段的时延要求小于1000 ms。车载信息服务阶段主要是提供车载服务信息以及紧急救援业务,因此,该阶段对于时延性的要求较低,满足小于1000 ms即可,目前4G网络基本可以满足该阶段的通信要求。(2)驾驶辅助阶段的时延要求小于100 ms。由于该阶段涉及驾驶功能,因此,该阶段对于时延的要求小于100 ms,目前4G的最小时延是10
ms,基本上能满足该阶段车联网时延要求。(3)自动驾驶阶段的时延要求小于3 ms。自动驾驶作为智能网联汽车的最高形式,完全由系统进行决策、执行,因此需要将通信时延控制在3 ms以内。5G中的uRLLC场景能够保证时延低于1 ms,能够完全满足自动驾驶的需要。1.2.2
车联网是智能汽车发展的需要智能汽车发展增加了对车联网的需求。智能驾驶已成为汽车行业发展的既定趋势,而环境感知是自动驾驶的重要环节,同时,增强智能汽车的环境感知能力,是实现智能驾驶及自动驾驶不可或缺的技术。现有智能驾驶是靠传感器和摄像头来实现环境感知,但这些装置只能让车看到视线内的车和人的情况。
V2X能够使汽车获得视距外的环境信息,有助于自动驾驶感知能力的提升。如果说摄像头等传感器使得汽车拥有了“眼睛”和“耳朵”,V2X则使汽车拥有了“千里眼”和“顺风耳”,为自动驾驶的发展提供了坚实的基础。 1.2.3
政策法规推动车联网的发展相关政策法规密集发布,推动车联网的快速发展。为了加快车联网产业的发展,大力培育新的增长点,尽快形成发展新动能,自2015年以来,国家相关部门密集发布与车联网相关的政策法规,旨在推动车联网行业的快速发展。同时,国家政策法规的出台,也为我国处于发展初期的车联网行业指明了发展方向。1.3 中国车联网市场空间广阔,2025年车联网硬件市场规模达646亿元根据Allied Market
Research预测,2025年全球车联网市场空间将从2017年的630亿美元增长到2250亿美元,年复合增长率将达到17.1%。根据中国信通院发布的《车联网白皮书》,2020年中国车联网1.0时代的产品(主要为T-BOX)渗透率约30%,而处于车联网2.0时代的V2X产品(主要为车载单元,OBU)需依靠5G网络,目前渗透率较低,接近于零。IHS预测,2025年全球网联汽车出货量约7250万辆,按照中国汽车市场占全球三分之一的份额估算,中国车联网1.0时代产品的渗透率到2025年将达到75%。此外,根据5GAA预测,2025年中国车联网2.0时代的V2X产品的渗透率将达到20%。受疫情影响,中国汽车工业协会预测:2020年我国汽车销量将下跌4%左右,降至2474万辆左右;2025年销量将增长至2775万辆。在考虑汽车销量、渗透率、产品价格变化等因素的条件下,估算车联网车载设备的市场规模在2020年为148亿元,到2025年达365亿元。交通部官网显示,中国2019年公路里程达485万公里,按照每800米布局一台路侧设备(RSU),预计车联网路侧设备总数约606万个。在考虑汽车销量、渗透率、产品价格变化等因素的条件下,车联网路侧设备的市场规模在2020年为0亿元,到2025年达281亿元。车联网相关的主要硬件设备包括车载设备和路侧设备,因此,车联网硬件产品的市场规模为车载设备和路侧设备市场规模之和。基于市场调研后对车联网产品价格水平和渗透率的预测,我们得出2020年和2025年国内车联网硬件设备市场规模将分别达到148亿元和646亿元,2020-2025年的年复合增长率达到34%。车联网发展的前期主要以硬件基础设施的搭建为主,后期的工作重心将转移到基于基础设施形成的车联网服务上。目前,车联网服务相关的商业模式还未完全确定,因此,暂时无法定量预测车联网服务所形成的市场空间,但可以预见的是,车联网服务的形式是具有可扩展性的,未来整个车联网领域的市场规模将在万亿级。2车联网生态:分阶段演进,多主体参与依据通信技术和汽车技术的发展进程,将车联网的发展过程依次分为三个阶段:车载信息服务阶段、智能网联汽车阶段和智慧出行阶段。目前车联网正处于第二阶段,并且随着5G以及ADAS的落地,第二阶段的进程将加速,而智慧出行阶段则是车联网的终极目标。(1)车联网1.0时代:车载信息服务阶段车联网1.0时代主要指借助于2G/3G/4G网络将车载设备连接到互联网上,以向驾驶员提供车载信息服务的阶段。该阶段车联网将手机的一部分功能映射到车载屏幕上,主要目的是提高驾驶娱乐性及便利性。车联网1.0时代的主要应用场景包括三类:
1)交通安全类。交通安全类应用是指事后安全应用,主要向驾驶员提供发生事故后的紧急呼叫、紧急救援服务等; 2)信息服务类。主要包括导航、近场支付、车辆远程诊断、维修保养提示等; 3)娱乐类。主要包括车载音乐、电影、游戏等。目前市场上车联网相关公司大多是提供车联网1.0时代相关产品,且该阶段功能可由手机替代。代表公司包括博泰、飞驰镁物、斑马智行等。这类公司的业务大部分仍属于移动互联网架构内的服务,将原来传统终端上的应用和服务转移到了车载显示终端,因此,该阶段的功能大部分可由手机完成。车联网1.0时代并不是真正意义上的车联网。由车联网1.0时代的主要应用和连接方式可以看出,其实质是将手机的一部分功能映射到车载屏幕上,仅仅让“车载屏幕”与互联网相连接,而没有影响到车的核心驾驶功能,因此,严格意义讲,此阶段的车联网并非严格意义上的车联网。车联网设备供应商及车联网平台主导此阶段车联网生态。由于此阶段的车联网实现主要依靠车载终端(多为车载屏幕)以及网络相关服务,并不涉及汽车控制等业务,不需要主机厂开放相应端口,所以其主导者为车联网设备供应商及车联网平台。(2)车联网2.0时代:智能网联汽车阶段车联网2.0时代主要借助5G通信技术、ADAS技术的发展,向汽车及驾驶员提供控制汽车的方案,从而实现智能驾驶的阶段。该阶段开始为车的行驶功能服务,但受限于汽车技术的发展,主要向驾驶员提供辅助驾驶决策及控制车辆的信息,并逐渐向有条件自动驾驶L3过渡,且该阶段主要针对单车智能驾驶,缺少车路协同。车联网2.0时代的主要应用场景包括三类:
1)交通安全类。主要包括紧急刹车和避让等决策、智能化人车避撞方案等主动安全类应用。 2)交通效率类。主要包括高清地图实时更新、实时路况采集与上报、红绿灯信息推送及车速引导等。 3)交通便利类。主要包括自主泊车/接驳、手机启动车辆等。车联网2.0时代提高了人们的驾驶安全及效率,真正意义上将车与互联网相连。从其应用场景可以看出,车联网2.0时代的功能主要用于提高行车安全和效率,并且由车联网传递的信息会参与车辆行驶的决策与控制。由于车联网2.0时代开始聚焦解决人们出行的痛点问题,因此,我们认为此阶段的车联网产品是真正意义上的车联网产品,将是车联网快速发展的阶段。(3)车联网3.0时代:智慧出行阶段车联网3.0时代是指随着自动驾驶技术的发展,车联网向汽车提供决策及控制车辆的信息,并通过感知、决策、控制打造一个以机器AI为核心的自动驾驶系统,同时,基于无线通信、传感探测等技术,实现人、车、路、云间的大协同,最终以缓解交通拥堵、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,智慧交通的应用场景将由限定区域向公共交通体系拓展。智慧出行作为车联网的终极目标,相对于前两个阶段具有以下三个显著特点:a.
环境感知能力强。目前的自动驾驶技术主要依靠摄像头、雷达等多种传感器,赋予车辆对四周环境的感知能力。但这种感知能力有限,如在远距离恶劣天气环境下感知能力会下降,而车联网依靠通信来获得的环境信息不会受到天气等外界环境的干扰,且感知范围广。b.
计算能力强。在驾驶辅助阶段,其主要的决策者是驾驶员,因此,对数据计算的能力要求较低。但在自动驾驶阶段,由于决策者变为汽车系统,此时对数据计算量及准确性的要求均大幅提升,仅靠车载设备已不能满足要求,需要车联网中的云计算或者边缘计算来协同。c.
协同范围广。此阶段不但数据和动态信息实现共享,而且交通工具智能化与人车路协同控制,其协同化水平达到一个新高度,实现了最终意义上的智慧出行。车联网的参与主体多。对车联网的基本价值链进行分析可知,车联网的参与主体多,主要的参与主体有车载信息服务供应商(telematics service
provider,TSP)、整车厂商、网络运营商、终端硬件提供商、内容提供商、互联网平台商、软件系统商和终端消费者等。同时,由于车联网还处于发展初期,很多应用场景还不明确,未来新的应用场景还可能衍生出更多的参与主体。每个参与主体在车联网各环节的主导能力和商业模式均有不同。各主要参与主体的商业模式如下:(1)TSP: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。(2)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;后期通过车主续费来提供相关服务。(3)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。(4)硬件终端商:主要以终端销售差价及服务续费等方式获取收益,但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。以车为中心,车联网产业链的参与主体间呈现出交错模式,同时,资金的流动也呈现多向化。车是车联网产业链的中心,并向相关参与主体辐射,在辐射的过程中,由于产品装配顺序、服务内容等不同商业模式的存在,使得各参与主体间的链条呈现交错状,同时,参与主体的交错也带动了资金流的多向流动。车联网的参与主体主要有六种:主机厂、汽车远程服务运营商(TSP)、电信运营商、设备提供商、内容/服务提供商、终端用户。(1)主机厂:作为整车的生产制造者,主机厂提供了最终硬件产品,在产业链中居于核心地位。目前主机厂主要有传统车企和造车新势力两种类型的公司。(2)汽车远程服务运营商(TSP):利用网络为汽车终端提供行车导航、行车安全预警、路况信息、天气服务、紧急救援等服务。国内TSP主要有三种类型:主机厂独资的TSP厂商,如通用汽车旗下的安吉星;主机厂与第三方公司合作设立的TSP,如丰田与九五智驾共同运营的G-book;独立TSP,如四维图新趣驾。(3)内容/服务提供商:内容提供商可以通过车辆终端进行相关内容业务,业务内容主要包括娱乐影音的内容提供商,类似于手机的娱乐应用。服务提供商为终端客户提供如保险、洗车等第三方服务。(4)电信运营商:传统运营商在车联网产业中主要提供通信管道、维护网络稳定与安全,以流量运营为主要营收点。随着车联网产业格局的变化,运营商也在探索新的服务角色,开始向搭建车联网业务运营平台、为汽车厂商提供车联网网络解决方案、进行车联网相关的软硬件捆绑销售转型,以创造新的营收机会。(5)设备提供商:分为硬件和软件两部分。硬件设备制造商需要向上游采购射频芯片、天线、射频前端、GPS定位芯片、摄像头、雷达等相关组件,最终设备制造商提供路侧单元RSU、车载单元OBU、T-box、通讯基站等硬件产品,同时还提供相关软件产品。这部分业务分为前装和后装两种模式,其中,前装主要由主机厂主导,向设备提供商进行采购;后装市场主要由设备供应商主导,直接面向终端客户。(6)终端用户:作为车联网产品的最终消费者,终端用户对产业链的平稳运行起到重要作用,同时,终端客户的体验感也直接关系到车联网产品的消费市场,因此,车联网产品的研发必须将用户体验作为一个重要因素来考虑。为了更具象化的理解车联网各产业链环节,可将车联网产业链分成基础设施层、整车层、服务层三个层级。其中,基础设施层包括网络通信、数据交互、环境感知、训练测试;整车层包括智能座舱、底盘控制、主机厂;服务层包括现有场景和未来场景。三个层次相辅相成,缺一不可。
车联网生态参与主体的多样性,决定了产业链各环节需要更多的企业去支撑,国内产业链各应用环节的参与公司分布图谱如下:3C-V2X是未来车联网生态的主要通信技术,将助力自动驾驶落地车联网对通信时延、可靠性和数据传输速率等方面有更高要求,需要更先进的专用通信技术。目前汽车联网主要依靠手机蜂窝网,虽然在一定程度上能够实现“车联网”,但无法满足时延性和可靠性,因此必须定制专用于车辆环境的通信标准和技术,以保证车与车,车与路之间通信的时延性和稳定性。全球主要的两大车联网通信技术是基于802.11p的DSRC和基于蜂窝网络的C-V2X技术。目前国外主要采用DSRC技术方案;而国内采用C-V2X方案,并沿LTE-V2X、LTE-eV2X和5G-V2X的路径演变。(1)DSRC技术方案基于802.11p的DSRC技术相对成熟,但发展路径不明确,发展潜力有限。DSRC的全称是专用短距离通信技术,于1998年由美国最先提出,其通信基础是IEEE802.11p。目前DSRC技术已经比较成熟,但从技术演变路线来看,DSRC暂时没有下一步的技术演进路线,即没有性能增强计划,对于即将到来的5G技术也没有明确的演进路径。尽管欧洲、日本、新加坡等均在802.11p基础上开发出了自己的通信标准,如欧洲ITS-G5的车联网通信标准,但这些标准的基础相同,因此,与DSRC具有相似的通信特性。
(2)C-V2X技术方案蜂窝车联网技术(Cellular-V2X,C-V2X)是基于3GPP全球统一标准的蜂窝车联网无线通信技术。基于使用的网络不同,包含目前基于LTE网络的LTE-V2X,以及未来基于5G网络的5G-V2X,其主要的推广组织包括5GAA联盟以及涵盖芯片、模组、整车设备商、运营商和研究机构等诸多企业。相对于DSRC,C-V2X在技术演变路线、成本和传输时延性方面具有显著优势。具体优势如下:a.
技术演变路线明确。C-V2X有明确的3个发展阶段:3GPP R14定义的LTE-V2X阶段、R15定义的LTE-eV2X阶段、R16定义的5G NR-V2X阶段。 b. 传输时延短。DSRC技术的时延虽然可控制在50 ms以内,但不能满足高速行驶汽车的时延要求;C-V2X技术的时延在R14阶段已控制在4ms内,而R16阶段将小于1ms。 c.
成本较低。路侧设备方面,C-V2X能重复使用现有的蜂窝基础建设与频谱,运营商不需要布建专用的路侧设备,只需将交通信号灯附近的基站升级后联网即可;而DSRC无法利用现有的通信基站,因此需要投入较多资金进行路测设备建造。车载设备方面,由于DSRC仅定义终端之间的通信协议,没有定义车与互联网连接的协议,因此DSRC车载设备需要DSRC和LTE两个通讯模块;C-V2X由于定义了PC5和Uu两个端口,只需要一个LTE模块即可,车载设备的成本更低。3.2.1
双通信模式是C-V2X的通信特点C-V2X有直接连接(PC5接口)和通过蜂窝连接(Uu接口)两种连接方式。C-V2X定义了两个端口,分别是PC5端口和Uu端口,其中,PC5端口是3GPP R14新引进的一种D2D(Device to Device)接口,主要用于车与车之间的通信。Uu端口主要用于用户与网络/云端连接,其中U表示用户接口(User to Network
interface),u表示通用(Universal)。3.2.2
低时延、高可靠、无需蜂窝网络是PC5端口的通信特点PC5端口具有低时延、高可靠和无需蜂窝网络的特点。PC5支持V2X动态高速通信,设备之间能够通过PC5端口直接连接,而无需先经过基站传输,能够降低时延;同时,由于PC5端口直接定义终端与终端连接通信协议,可以在没有蜂窝网络的情况下保持连接;此外,PC5的工作频段为专用的5.9
GHz,不会被其它频段干扰,能够保证高可靠性的连接。由于PC5端口的特点,其应用场景多为对时间延迟要求较高的安全类应用场景或者无网络覆盖情况下的应用场景。3.2.3
覆盖范围广、通信距离长是Uu端口的通信特点Uu端口的特点是覆盖范围广、通信距离长,但时间延迟较大,常用于远程信息处理、大范围广播以及对延迟性要求较低的娱乐、信息提醒场景。C-V2X的Uu接口是在普通的蜂窝网络Uu基础上进行了针对性增强,其工作频段为2 GHz授权频段。Uu端口可以在同一时间内向范围更广的车辆进行同时广播,但延迟较大,因此适合对延迟要求较低,但范围较广,距离较远的的应用场景。
Uu端口的应用场景对时延的要求较低,可用在前方拥堵提醒、编队行驶、出行服务等多种应用场景。比如在道路危险信息提醒的场景中,B车发现前方道路存在危险状况,想将相关信息发送给后方来车,但由于两车相距较远,此时通信距离超过了PC5端口的通信距离,因此B车通过Uu端口向云端发送道路危险信息,随后云端通过Uu端口向A车发出警告,从而完成道路危险信息提醒的通信。3.2.4PC5与Uu端口的功能互补,满足车联网多应用场景的要求PC5和Uu端口形成了功能上的互补,可以应对更多场景。在V2V通信的场景中,当车辆相距较近时,一般对时延的要求较高,此时车辆之间可以通过PC5端口进行通信,保证低延时,此外,在无蜂窝网络时,PC5端口能够保证V2X通信;而当车与车的距离超出PC5端口的连接范围,或者需要向多辆车同时进行通信时,则可以通过Uu端口广播的方式进行连接,从而保证车辆距离超出PC5端口工作范围时仍可实现V2V通信。3.3.1
汽车电子电气架构变革为车联网发展创造条件SAE
J3016将自动驾驶的自动化程度分为L0-L5等6个级别,每个级别对转向、加减速、驾驶环境的监控、驾驶接管执行的主体及系统使用的场景进行了严格的区分。其中,L1、L2级别的自动驾驶,仍需驾驶者时刻监管周边情况,并完成大部分操作,因此,L1、L2级别的自动驾驶属于驾驶辅助;L4、L5级别已经完全脱离驾驶员的操控,因此可以称为是真正意义上的自动驾驶,而L5的完全自动驾驶是自动驾驶的终极目标。在自动驾驶L1和L2级别的驾驶辅助中,大多数厂商会沿用原有的分散式控制电子电气架构。传统汽车每个小系统都有自己的控制单元,属于分散式控制电子电气架构,只需将摄像头、雷达等传感器作为一个新的子系统接入此架构即可在原有架构中增加ADAS(高级驾驶辅助)功能。因此,在L1和L2阶段,分散式控制架构尚能满足驾驶辅助的需要。要实现自动驾驶L3及以上级别的功能,需将分散式控制电子电气架构升级为中央控制电子电气架构。在L3及更高级别的自动驾驶汽车中,会引入更多的传感器来支撑系统的功能,传感器及子系统的数量会大大地增加,分散式控制电子电气架构已不能支撑庞大的数据量以及传感器等元器件的加入。为解决这一问题,需将分散式控制电子电气架构升级为中央控制电子电气架构,此时,传感器及系统的数据将会集中到中央处理单元中处理,同时将会引入AI来帮助解决大数据的分析和处理问题,对软件的功能融合需求增加。中央控制电子电气架构能够提高处理器的利用率,有利于各系统数据的交互,并实现整车协同,最终为车联网的接入提供条件。由于每个控制系统在设计之初都会进行冗余设计,以保证满负荷运算的要求。分散式控制电子电气架构有多个控制系统,就会造成大量的算力冗余设计,降低处理器的利用率,而中央控制电子电气架构将实现算力的整体布局,可以减小系统冗余,提高处理器利用率。同时,中央控制电子电气架构能够将各系统的数据集中处理,有利于数据的融合交互,得出最优的决策方案,同时提升运算速率。
由于车联网对于时延和数据处理能力要求比较高,而中央控制电子电气架构能够在提升算力的同时还能提高数据传输速率,因此中央控制电子电气架构为车联网的接入提供了条件。域控制电子电气架构是汽车电子电气架构从分散式控制到中央控制的过渡阶段,也是下阶段电子电气架构发展的方向。域控制器是把汽车电子按照功能划分成几个域,包括动力传动域、车身电子域、辅助驾驶域等,然后采用一个核心处理器去控制域内原来归属各个控制单元的功能,以此来取代传统的分布式架构。特斯拉作为最激进的主机厂,其Model3车型的整车电子电气架构仅由三个域控制器组成。域结构具有更强大的处理计算能力、更高的传输速率、更简单的电子结构、更低成本、更安全的网络架构、丰富的软件接口等特点,符合未来汽车电子的发展方向,也为车联网的发展创造了条件。3.3.2
C-V2X通信技术推动自动驾驶向高级别进化仅依靠汽车端传感器搜集的环境信息不能完全满足自动驾驶做出安全决策的需求。自动驾驶通过对环境信息进行全方位融合处理,最终做出安全决策,但目前自动驾驶仅基于汽车端的传感器来获取环境信息,并进行融合来实现决策,这种单凭本地端获取的信息是不全面的,存在一些局限性,不能保证汽车做出完全安全的决策。这是因为道路环境非常复杂,雷达和摄像头等本地传感系统易受限于视距、环境等因素影响,造成获取信息的误差和缺失。C-V2X能够弥补汽车端传感器的感知短板,完善自动驾驶所需环境信息。从车的视角来看,可以将车联网看成与摄像头、雷达等一样,是车的一种无线传感器系统,用于数据收集和发送。车辆通过车联网通信来共享信息,从而获取隐藏的环境信息,扩大自动驾驶感知范围,最终提升自动驾驶的安全性、效率性和舒适性。借助C-V2X通信技术可以将“人-车-路-云”各参与要素有机地联系起来,使车辆获得比单车感知更多的信息,解决非视距感知或容易受恶劣环境影响等问题,最终促进自动驾驶技术走向成熟,实现自动驾驶向高级别的进化。高等级自动驾驶的技术特性要求高,现阶段应用成熟度较低。高等级自动驾驶是车联网的终极应用,对技术的要求最高,要实现完全自动驾驶需要相关应用技术的持续突破,逐步提升行驶安全性和效率。按照技术特性和应用成熟度,可以将通过C-V2X技术实现的车联网应用大致划分为四个象限,高等级自动驾驶处于左上角,表明此时的技术特性要求较高,且目前的应用成熟度较低。4
投资策略车联网生态的复杂性决定了其投资机会的多样性,我们建议从视角和时间两个维度来进行投资分析。(1)视角维度车联网体系可以从 车端和
网端两个视角进行分析,不同的视角带来不同的投资机会。从车端视角来看,车联网与摄像头、雷达等一样,仅是车的一个感知传感器,用于数据收集和发送。自动驾驶的核心内涵包括定位、感知、决策、执行四个部分,其中感知是决策和执行的前提。在此视角下,车联网属于感知环节,因此,从车端的视角来看,车联网带来的投资机会在于实现车联网的V2X传感器(OBU和RSU)、T-BOX、高精地图、通信模组、数据融合算法、边缘算法等软硬设备。从网端视角来看,端-管-云构成车联网体系的主要框架,而车仅仅是一个终端,与互联网时代的手机一样。在此视角下,车联网与现有的移动互联网的根本区别在于终端设备不同,而终端设备的不同将带来网络架构、网络设施和应用不同,因此从网端的视角来看,车联网的投资机会在于围绕车终端衍生出的新的应用形态。(2)时间维度车联网的整个生态是以硬件、算法和通信技术为基础设施,然后在此基础上衍生出各种产品和服务形态。因此,中短期来看,车联网的投资机会在于与基础设施建设相关的硬件、算法和通信技术等;长期来看,车联网的投资机会在于以基础设施为基础而衍生出的新的应用形态。5
风险提示(1)下游汽车需求紧缩的风险。由于新冠肺炎等不确定因素对宏观经济的影响,造成汽车消费欲望减退,下游需求可能出现紧缩。(2)车联网关键技术发展不及预期的风险。5G、多传感器融合、C-V2X、高精度定位、大数据与云计算、边缘计算和信息安全防护等技术的发展缓慢,不能满足车联网发展的需要。(3)车联网产品和服务得不到消费者认可的风险。由于车联网后端生态的商业模式还未完全确定,而相关产品和服务的形态还处于探索阶段,能否得到终端消费者的认可存在不确定性。免责条款本报告信息均来源于公开资料,我公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证。报告中的内容和意见仅供参考,并不构成对所述企业的投资决策。我公司及其雇员对使用本报告及其内容所引发的任何直接或间接损失概不负责。我公司或关联机构可能会持有报告中所提到的企业的权益并进行交易,还可能为这些企业提供或争取提供投资银行业务服务。本报告版权归基业常青经济研究院所有,未经书面许可任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、刊登。基业常青经济研究院基业常青经济研究院携国内最强大的一级市场研究团队,专注一级市场产业研究,坚持“深耕产业研究,成就伟大企业”的经营理念,帮助资金寻找优质项目,帮助优质项目对接资金,助力上市公司做强做大,帮助地方政府产业升级,为股权投资机构发掘投资机会,致力于开创中国一级市场研究、投资和融资的新格局!

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