同济大学朱西产:道路交通“零愿景”——汽车变革的动力

朱西产:大家好,我是来自同济大学汽车学院朱西产,我一直从事汽车安全技术的研究。我从事汽车行业工作三十多年,我自己的工作中感到汽车行业和互联网行业一直像一条平行线一样,是互不关联的。

但是今天一个从事汽车研究工作的人来到了互联网大会上,汽车和互联网已经开始交叉。互联网和汽车的结合,我们最早听到的一个名词是车联网。

十年前,互联网行业以其世间万物必互联的信念,兴冲冲地要拥抱汽车,但十年多过来,车联网好像没有发挥多大的作用,这里有可能互联网经济里要万物互联,把人和人连起来,电脑连起来,更多的是解决两点的经济。

汽车和互联网的结合,将来要解决的问题和商业模式可能并不相同,我们的互联网和智能手机可以把它的主人粘在一起,一天十多个小时粘在网上,如果把你跟你的车一天十个小时粘在一起的话,就不可思议了。

我们需要的是汽车的智能、汽车的网联,我们要做到的是让人和车尽快地分离。所以互联网+汽车,要解决的问题一定是解决道路交通的痛点。

道路交通中最大的痛点是什么?环保,有国际压力。道路交通安全是考量一个国家政府管理能力重要的指标,道路交通如果过度拥堵,老百姓生活不方便,所有的用户对汽车不满意,道路交通是我们汽车行业面临的痛点。

像环保、交通事故这些汽车社会的公海,我们纯粹从汽车角度再怎么研究也发现解决不了,我们的目标是想实现“零愿景”,即零排放和零死亡。现在我们开始思考新的解决途径。

如数据显示:汽车工业依然火爆,今年肯定比去年产量又会上升,金九银十,所有的汽车厂产量都在上升。但是在繁荣的背后,我们看到石油的进口,中国石油进口依赖度到2015年已经超过60%,汽车也是石油最主要消费的方向,也是一个移动的污染源。

交通事故已经成了严重的社会问题,卫生部统计数据:中国一年死于交通事故的超过20多万人,公安部统计数据大概6.8万人。道路交通使用环境越来越恶化,拥堵、停车难。

解决之道。技术对策——电动化。大家说电动车不好用,但是从环保的压力,在碳排放压力下,我们不得不选择电动,智能化:提高安全性,实现零伤亡、零事故。

网络化:改善汽车使用的方便性,提高道路交通的通行能力,是否能通过充分的网联来解决电动车充电难蓄时里程的忧虑问题等等,这个解决办法不得不主动地采用互联网技术,通过万物互联,把车联进整个智能社会里去,才有可能实现。

零排放的实现。这些车型都已经进入到我们的生活,从强混开始,对节能排放有巨大的贡献;插电式混合动力进一步使得汽车和电网发生关联,这时候有新能源的概念,风能、太阳能等等绿色能源可以用于道路交通。

增程和纯电动,在政府补贴推动下已经具有一定市场规模,以单体存在的电动汽车里程焦虑、充电焦虑依然困扰,所以销售并不是很好;电气化以后,最大的好处是这些非碳的绿色能源可以用于道路交通,来降低我们对石油的依赖。

国际公约对大气中温室气体控制的要求,从最早的哥本哈根协议到现在签订的巴黎协议,国际社会对温室气体排放在进行控制,要把温度的上升控制在1.5摄氏度到2摄氏度。

在分解过程中,对汽车的要求,从2000年开始到现在,内燃机、高效汽油机和高效柴油机要节能30%左右,已经达到了,再进一步节能减排,要依赖于混合动力。

如图,纯电动汽车对节能减排的贡献非常大,今后更多的要依赖电驱动来实现这个排放。国际有国际公约的压力,这次巴黎协议,中国、美国都已经成为协议国,我们要向国际社会承诺减排。

国内五部委已经制定了燃油消耗量的要求,这对汽车厂实现难度比较大,百公里5L,所有汽车厂平均燃油量到2020年到达到5L的目标,大家都开车,知道这个数字比较难,没有电动的话,基本上无法实现。

道路交通安全面对的问题。现在我们装车安全技术主要在碰撞安全和ABS、ESC等这些保证车辆急刹车时稳定性的一些技术,在这些技术引导下,我们发现交通事故依然非常普遍。

现在五星安全车其实已经装备了安全车身、安全带、安全气囊以及ESC,但是在这五星安全车的情形下,由于驾驶员的疏忽,驾驶员驾驶技能存在的一些缺陷,以及违章等等因素,依然全球有120万人的交通事故死亡数量。

传统的安全车必须要配一个理想驾驶员才能实现安全,但是我们终于发现驾驶员真的不是理想驾驶员,驾驶员有很多缺陷。

我们进一步提升安全性,需要从交通事故的治理到治理危险,甚至怎么能克服驾驶员的疏忽,相应的技术,从被动安全技术提升到初级的智能安全技术,更依赖自动驾驶。

ADAS驾驶辅助系统,雷达摄像机辅助驾驶员进行观察,如果遇到问题的话,做自主的紧急刹车。ADAS能够实现初步智能,当有危险时,驾驶员没有专心开车,发生危险的时候,其实开车的时候这种分神是经常的。

这辆车上的AEB自主进行刹车,是由车辆的智能系统发现危险,并且果断实施的刹车动作,避过了一场人间惨剧。这样的技术现在已经普遍装车。

从去年开始如果不装备AEB的话,欧洲已经不能给这辆车冠以五星安全车的桂冠。我们国家会把AEB测试纳入五星评价中,这样的安全技术马上会进入我们的汽车。通过标准NCAP强制实施。

车上的雷达摄像机可以把看得见的危险帮助驾驶员避免掉,但有很多危险是看不见的。驾驶员人眼没有透视能力,装在这个车上的雷达摄像机也没有透视能力,怎么让车有透视能力,怎么有潜力眼呢?这时汽车和网络发生了关联。

如图,由于左前方车辆的遮挡,驾驶员并没有看到横穿路口的这辆车,发生了侧面碰撞,这样的危险我们依赖雷达摄像机可能起不到作用,进一步用车间通讯来提升安全性。

美国已经提出采用短途无线通讯DSRC来实行V2X,每个车都把自己的位置以每秒钟10次的速度广播出去,其他车辆收到这个信息之后会知道自己周边哪辆车有可能和它发生碰撞,而提前提醒驾驶员,这样的技术美国准备强制性法规来推行。

相同的技术在欧洲和中国,道路交通的通讯网络会采用更广义的车联网,即现在所提的两个技术路线支撑,车辆必然要互联,到底是用DSRC还是用LTE-V(音),在中国很可能我们的技术路线会走向广义的车联网。

广义的车联网不仅能够在300米范围内来解决这些马上会发生碰撞交通的紧急情况,并且在更大的范围内能够通过云端来为汽车进行更多的服务,所以V2V在车联、网联事情上,采用广义的车联网,用LTE-V(音),未来再上升到第五代无线通讯,应该有更广阔的的应用前景。

这是在欧洲方面一些企业已经做出来的应用,通过云端服务,会把街边道路情况及时通知路过这个路段的车辆,通过这些服务来进一步提高安全性。在高速公路上,一旦会有下雾天,就会发现有连环的撞击事故,前两天上海又发生一起九车连环撞,如果通过云端服务是能够很好克服的。

由于大雾,靠人的眼睛来发现,发生这种恶劣天气的话,很难避免在高速公路上连环撞,只有采用云端服务,才有可能提前1公里、提前2公里就告诉这位司机前方发生了什么,能够及时采取措施。

我们认为现在要驾驶员专心致志地开心已经越来越困难,比如开车时要用一下手机,这个事情已经非常普遍,打个电话就更普遍。但是这些动作对交通安全是非常有害的,道路交通安全引发事故的因素已经从过去违章第一位的闯红灯、超速,现在让位给了开车打电话,成为引发事故最主要的原因。

自动驾驶,一种方式,前面有头车情况下,把道路的复杂度降低一些后,跟在这个车后面的这些车就可以做点别的事情,这样一个创意能够提高安全性的同时,也符合长途开车的需求。

跟在后面的车想做什么就做什么,尤其在高速上行驶时,还可以节能,车辆之间距离近了以后,风阻会下降。这样的功能,汽车行业已经基本做好准备,在近五六年内完全有可能使用。

去年上海车展时,红旗H9在同济大学校园里面向媒体演示了编队行驶。沃尔沃有一个专利,这个车明年开始会进行道路公共测试,可以双手离开方向盘。特斯拉双手离开方向盘发生了事故,引发了对自动驾驶深层的思考。

但是这样的自动驾驶是驾驶员非常需要的一种功能,我们在开车时遇到紧急的事情,有些邮件要处理,微信要处理,这时候如果有一辆这样具有部分自动驾驶功能车辆的话,不妨把驾驶任务交给汽车,自己去把这个信息处理掉,然后再回来专心开车。

我们如果有先进的碰撞安全技术,有初级智能的驾驶员辅助,如果再装上千里眼V2X,最终这个车如果具备部分自动驾驶或完全自动驾驶功能的话,这个“零愿景”是能够实现的。

用电动、智能+网联可以实现我们的“零愿景”,能够解决道路交通的痛点,汽车行业和互联网之间的结合是双方的,不像当年的车联网,是互联网企业一厢情愿,到最后这场恋爱没有结出什么果实。

现在智能网联,互联网行业和汽车行业同样热烈,汽车行业在做互联网,互联网行业在造车,另外是双方合资在做融合,这将引起一个革新,甚至是革命。在汽车社会和信息社会同步进入的时候,两者的结合也许会产生化学反应,能够从互相的矛盾变成共融以后,产生一个新的汽车社会。

现在车联网重新热起来,ADAS驾驶辅助系统即将成为标准的配置;V2X,汽车工程学会正在起草联盟标准,通过标准化以后,车辆之间可以互联;自动驾驶是我们对汽车智能热切的希望。

“互联网+”一些成功案例。智能手机彻底改变了我们的社交方式、商业模式和支付方式,它的成功有没有可能在汽车智能化中得到改进。

如图,这是一个电动无人驾驶O2O服务的结合体,从Google做的这个模型里也许能看到汽车社会的未来。从传统的产品到初创产品,现在的电动车大家说难用,很多初创产品都像一个丑陋的毛毛虫,当年的大屏机被功能机嘲笑,认为这怎么可能,不好用,但是等到智能网联加上一些跨界创新以后,可以看到智能手机把传统手机彻底打败。

所以电动本身不会引起大家的兴趣,解决不了大家的刚需,但是加上智能网联以后,纯粹用电池技术来解决电动汽车的充电难和蓄时里程的焦虑可能有困难,但是互联网可以把这些碎片化的服务应用进行组合,也许能够通过共享可以让电动车成为主流的车型。

现在我们讨论更多的是网联和智能之间的融合。网联的应用,现在分时租赁已经在各地增长中,EVCARD首先诞生在上海的国际汽车城,我自己也是EVCARD的用户,的确能够很好解决中短途的一些星城。

150公里的蓄时里程对一个私家车的应用是不够的,但是即便上海这么大的城市,100公里左右的蓄时里程完全能够满足单程需求,通过分时租赁方式,上海现在EVCARD已经有5000辆车,1500个网点,并且还在增加,公共充电桩大量使用,用户体验会越来越好,用户增长很多。

这一轮的改进,我们已经不能借助于钢铁、混凝土、汽车制造、修路,而是要采用信息和通讯技术来改变我们的汽车社会。

在信息城,智能汽车有很多信息,智能交通时给道路充分的信息化,智能家居、智能电网、智慧城市,这么多的信息,再加上互联网的云端服务,通过通信,有4G、DSRC、LT-V和未来的5G,通过这些通讯连接起来以后,在道路交通中我们主要关注五个方面的应用。

提高道路交通安全,安全是道路交通了第一痛点,必须解决;改善驾车体验,自动驾驶能让人打电话、开车时看微信,就凭这个应用,这个车加10万、20万,有人用;提升电动汽车使用方便性,实现节能驾驶。

智能网联汽车将从现在靠车载雷达摄像机自主式智能迈向更高智能程度的网联式的智能,网联式的智能就要和互联网发生高度了融合。

中国汽车工程学会上个月年会上发布了智能网联汽车技术路线图,如图可以看到,到2020年就会有一些自主与网联环境感知融合,能够在较复杂工况下实现自动驾驶的技术。

我们国家提出自动化程度分级,一级和二级还是驾驶辅助,从三级以上,车辆的自动驾驶能力将承担自动驾驶时的安全责任。

现在的产品都是第一级,通过网联辅助信息交互,把网联信息交给驾驶员,但是逐渐在提升,到了第二级,网联信息、互联网通讯进入车内的信息将控制本车,到第三级,将协同控制,是对一个局域的交通信息进行联合控制。

智能网联乘用车里程碑,也许一些高速公路的自动驾驶、协同式车队的驾驶等技术在今后五年内就会进入我们的生活。

这五级分级里,0、1、2主体由人来驾驶,从第三级开始转向以车辆自动驾驶为主。现在自动驾驶产品基本上集中在二级、四级、五级,躲过了三级。在这个定义里面,第二级的自动驾驶,驾驶员还不能脱离驾驶,还是要专心开车。

到了第三级以上,现在认为至少要加一个激光雷达或双目摄象头来提高环境感知能力;到第四级一定会有云端服务,要地图进入到自动驾驶汽车的驾驶中;第五级高度依赖云端的数据服务。

现在很多企业已经躲过了第三级,互联网企业以革命的方式进入,直奔第五级,汽车行业现在正从第二级跳过第三级,做第四级的自动驾驶。

第三级,驾驶员和车之间的责任关系不明,什么叫睁只眼闭只眼?车可以操控、可以不操控,很模糊。所以如果在标准上不进行更细致定义的话,第三层级的自动驾驶系统将没有产品。

现在市场上的车辆,L1级的很多,偏离车道线的报警,碰撞报警等等,这些已经非常多。L2级,现在很多车厂车型里面也有,有车速的巡航控制能力和车道保持能力。

这种车,尤其在高速公路上已经具备一定的自动驾驶能力,但是环境感知能力还是有缺陷,从特斯拉情况来看,它对停在路边的这些车不太敏感,对大型车辆也不太敏感,还需要再加强感知能力。

L4级,在车队行驶和具有地图服务、网络服务的层级更高的自动驾驶。无人驾驶,我们过去一致认为不大可能这么快进入我们的生活,但是在金融界大力的推动下,无人驾驶出租车在新加坡和匹兹堡上路了。

各个企业也纷纷推出自己无人驾驶出租车的时间表,我个人认为有很大的难度,这取决于人工智能的发展。人工智能从六几年提出来以后,一直在上升、下降,现在是一个上升期,会不会掉下来,我个人认为可能会有一个波折。

充分网联化。要解决汽车社会的两个痛点:环境污染和道路交通安全,我们急需要网联。达到第一级网联程度的车载信息系统,网约车,以及真正能称得上共享出行的EVCARD分时租赁,已经开始在应用。

更高程度的网联。这是通过网联信息,对本车进行控制以后,过路口的设想,通过网联,车辆之间知道自己所处的状态,来及时对本车进行控制,能够安全通过路口。

现在在城市里的交通安全强烈依赖于红绿灯,恰恰因为这些红绿灯,把非常宝贵的城市道路的通行能力下降,红绿灯增加了车辆等待的时间。为什么有那么多愿意闯红灯的人,因为他看周边没有车、也没有人,为什么不能走。

但是这时候闯红灯就可能引发你看不到的危险。如果有了网联、车间通讯、车路通讯,如果所有的危险都是可知的情况下,其实我们是否可以有更好的方式来提升城市内道路交通通行能力。

根据以上介绍的,通过充分的网联以后,可以让汽车社会更美好。现在工业化程度已经做好了一些准备,急需要的是信息和通讯技术来驱动未来智能网联的汽车社会。同时对我们国内的创新机会来说,从信息角度来说,依赖激光雷达、SAR成像雷达、双目摄象头、77G雷达、24G雷达、单目摄象头等。

涉及工业化部分,在国际上的水平不算太高,但是在高精度定位方面,北斗远远超过GPS。我们国内通讯能力从2G落后、3G跟随、4G同步,从国策角度来说,提出5G领先。

国内的互联网企业也不比国外同行差,高精度地图等各方面技术水平和国际几乎同步,甚至有其特色,所以这两个齿轮第一个表示智能网联汽车对道路交通的创新,需要信息通讯技术的驱动;第二个信息通讯技术在国际上有相对的优势。

按照我们前面的说法,从功能安全角度来说,汽车充分地和互联网融合以后,能有一个达到“零愿景”的理想解决方案,但是把功能安全问题解决了,充分互联网以后,也许会带来信息安全问题。

其实智能手机解决了我们很多问题,数字银行、网上银行也解决了我们很多问题,但是当普及了以后,我们突然发现出来了电信诈骗,虽然没有直接要人命,但也几乎间接要了人命。

信息安全如果在汽车和网络发生连接以后不加以注意的话,还不是间接要命,有可能是直接要命。至于将引发新的问题如何解决,这方面我不是信息安全的专家,在这个领域也还没有大量的研究工作,今天其他嘉宾也许会给出解决答案。谢谢!

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