2023年ADAS、联网和自动化技术发展现状白皮书

Naseeb Souweidane Brett Smith 目录 4关于作者4致谢5简介5高级驾驶辅助系统（ADAS）5概述7事故降低与安全7規定8ADAS命名规范8驾驶员教育9驾驶员监控10商业案例和消费者接受度10向前迈进11自动化车辆（AV）11概述12时间线演变13从ADAS到AV：跳过一步14关键问题阻碍部署14消费者：接受度与风险承受能力15商业案例16可能性16操作设计领域条件 目录 1718192020212122232324252626272828292931向自动化迈进：测试 vs. 试飞 vs.启动基础设施政策和法规责任技术：硬件与软件网络/数据维护向前迈进连接概述DSRC与CV2X法规状态国际监管范围数据隐私市场中的替代品：云计算商业案例：连通性与成本来自OEM的元素商业自动化连接案例向前迈进结论参考书目 关于作者 汽车研究中心是一个独立的非营利组织，它开展由行业驱动的研发，并就汽车行业面临的重大问题及其对美国经济和社会的影响进行对话。CAR研究人员密切跟踪当前和未来全球汽车行业和技术趋势，评估其影响。CAR研究人员还研究国际合作，关注国际贸易和监管环境的变化，技术标准的开发以及新车技术的部署。 致谢 作者们想感谢以下人员在此文档的研究、撰写和准备过程中提供的帮助：SHAUN WHITEHOUSE（CAR前市场营销与活动总监）、CAR高级市场营销与合作伙伴关系经理CAROLYN MOZHEEV、CAR企业关系、研究与战略合作伙伴关系经理BRIAN ESTENBERG、CAR高级行业分析师EDGAR FALER以及CAR行业分析师JULIA BUSH。 请引用此出版物的文献和参考时，请使用以下格式： SOUWEIDANE, N., SMITH, B. (2022)ADAS、自动化和连接状态汽车研究中心，密歇根州安阿伯。 880技术大道，C座 | 密歇根州安阿伯市，48108 | www.cargroup.org CAR的使命是开展独立研究，召集利益相关方，并分析移动产业面临的重大问题及其对经济和社会的影响。 简介 车辆目前正处于一个包含高级驾驶辅助、连接性和自动化的新进化阶段。由于技术的不断演变和消费者偏好的转变，这些技术的实施时机和路径仍然不确定。尽管这些新技术仍在发展，但了解当前汽车领域的格局可能有助于展望未来的发展。 汽车研究中心致力于向公众介绍车辆技术的现状。2017年、2019年和2020年，CAR发布了描绘当前及未来车辆技术状态的发展路线图。为确保CAR预测的信息保持最新并反映最新的车辆技术、趋势和预期，CAR进行了持续研究和举办行业圆桌会议。行业圆桌专家包括汽车制造商、零部件供应商、技术提供商、数据提供商、自主平台提供商和技术投资者。在圆桌会议之后，CAR制定了一份更新后的路线图和报告，反映了行业趋势和预期。本文总结了涉及高级驾驶辅助系统（ADAS）、自动驾驶汽车（AV）和车辆联网的技术开发和部署的关键问题。 高级驾驶辅助系统（ADAS） 概述 先进的驾驶辅助系统（ADAS）有望通过消除人为错误并实时提供交通状况数据来减少交通事故和降低交通效率。ADAS中包含的技术包括自动紧急制动、自适应巡航控制、车道保持辅助、自动泊车和不同类型的自动紧急制动系统。 关于ADAS的潜在好处，争议不大。消除人为错误和简化驾驶使ADAS成为未来汽车技术状态的诱人愿景。然而，ADAS仍处于发展阶段，一些高度公开的——有时是致命的——车祸引发了人们对该技术安全性的担忧。 尽管缺乏关于这些事故性质和原因的可靠数据和信息，但负面新闻已经削弱了人们对这项技术的热情。 ADAS技术在过去二十年里广受欢迎，经历了四次明显的浪潮：辅助功能、预警功能、驾驶辅助功能和自动驾驶功能。 1. 辅助功能是指通过摄像头和灯光增强司机视野的技术。20世纪初期开始流行，辅助功能自那时以来已经变得很普遍。 2. 警告功能包括利用传感器和声音警告司机的警报系统。这些功能正在重新受到关注，因为它们有助于塑造驾驶员监控。 3. 驾驶辅助功能是帮助情境性控制车辆的技术。这些技术在几十年前就已经出现，但到了1990年代末期取得了显著进步。从那时起，持续引入新的功能，以提供高级别的驾驶辅助。这或许可以成为通往自动驾驶功能的一个桥梁。 4. 自动驾驶功能作为一种更高级的驾驶辅助，在特定情况下承担责任并帮助驾驶车辆。 事故降低与安全 ADAS和自动化技术被誉为解决交通事故和道路安全问题的方案，因为它们先进的技术可以消除人为错误。美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）报告称：“94%的严重事故都是由于人为错误造成的，”这支持了自动驾驶和辅助驾驶的固有承诺（NHTSA，2016）。这类统计数据是推动全面部署自动化和无人驾驶车辆愿景的核心。 然而，NHTSA提供的、与ADAS采纳核心相关的统计数据，在某种程度上，是一个过于简化的叙述（Mueller等人，2020年）。ADAS可能引发的问题包括技术故障、黑客攻击、过度依赖技术以超出预期用途（人为错误）、不可靠的编队技术导致更严重的车祸、无法检测到脆弱的道路使用者，以及ADAS技术投资水平的下降。 尽管这些潜在的技术不足，近期的研究预测ADAS技术可以将事故减少高达34%。一些研究表明，如果该技术能够消除交通违规，这个比例甚至可能更高（穆勒，2020年）。仅仅将汽车事故减少10%，就能减少数千起交通事故死亡。 进一步考虑的趋势是，即使按比例降低事故率，ADAS也可能增加旅行需求，同时由于车队需求的增加，导致总事故数量上升。 規定 尽管国会尚未就汽车中的ADAS技术采取行动，但NHTSA的监管框架仍主要侧重于以驾驶员为中心的安全标准，已经开始修改其标准并发布一般命令以规范ADAS。NHTSA发布了一项现行一般命令，要求公司报告事故，如果Level 2 ADAS技术在“事故发生前30秒内任何时候使用，并且事故涉及易受伤害的道路使用者或导致死亡、车辆被拖走、安全气囊展开或任何个人被送往医院接受治疗”（NHTSA，2021）。该现行命令旨在评估车辆技术，并作为目前FMVSS和NCAP中缺乏的ADAS评估的衡量标准。 ADAS命名规范 目前尚无联邦规定的标准来确保对如自适应巡航控制、高速公路驾驶辅助和自动泊车等ADAS功能的术语使用的一致性。ADAS技术主要是由在车辆中开发和采用该技术的公司以不同的方式推广和描述的（威廉姆斯，2022年）。 没有普遍接受的命名，公司可能会使用可能无法准确描述其车辆技术套件的术语来推广其ADAS功能和技术，这些术语可能不会被消费者普遍理解。以特斯拉为例，它将其ADAS称为“完全自动驾驶”，但实际上它只达到SAE五级自动化水平的第二级。这种缺乏共识导致了消费者对技术真实能力的误解和错误期望。 AAA 领导工作组以统一ADAS特性和技术标准，“澄清”围绕ADAS技术所存在的疑虑（AAA，2022）。该工作组力图制定ADAS技术套件在全行业范围内的定义，以提高对术语的理解和转移性。尽管对采用标准化术语的重要性意见不统一，但普遍观点认为标准化将成为促进和理解ADAS技术的关键因素。标准化还将成为驾驶教育和知识技术转移的重要因素。 驾驶员教育 对驾驶员进行ADAS技术的正确使用教育是充分发挥ADAS益处的关键步骤。误用和人为错误可能导致本可通过ADAS技术预防的碰撞。如果没有对何时何地可部署技术的正确理解，人为错误可能导致ADAS失效。一个旨在提升车辆内ADAS技术理解力的培训计划可以减少对ADAS的误解和误用。 一些公司在对驾驶员提供某些ADAS功能之前，会实施驾驶员培训标准（Mayhew & Robertson，2021）。这些强制性教学标准确保驾驶员更好地了解其车辆中技术的功能和局限性。例如，接受特斯拉ADAS套装培训的驾驶员会了解到“完全自动驾驶”需要驾驶员的参与。 并且并没有完全自动化。然而，只有少数公司强制实施这种教育（斯塔福德，2022）。 尽管培训项目可能带来潜在好处，消费者似乎不愿意花时间学习如何使用ADAS。此外，技术套件制造商之间的可转移性程度较低，这意味着投入学习某家制造商的技术可能对其他制造商并不特别有帮助。 驾驶员监控 驾驶员监控是另一种可以降低误用ADAS风险的手段，通过确保驾驶员在驾驶时更加全神贯注。 存在不同程度的驾驶员监控，从周期性警报到强制参与（Barry，2022）。严格驾驶员监控要求的问题是，它可能会消除全面采用这项技术的动力。如果驾驶员觉得监控要求过度限制他们的自主性，他们可能会觉得高级驾驶辅助系统（ADAS）带来的好处和价值很小。通过驾驶员监控来确保注意力集中是一种平衡艺术，公司和监管机构目前正在努力管理。双方都试图确保适当使用ADAS，同时不让驾驶员感到烦恼。高端驾驶员监控可能会因为被认为侵犯隐私和增加网络威胁的可能性而引起消费者的反弹。 此外，驾驶员监控系统产生的误报可能形成一项技术挑战，阻碍公司进入该市场（Mehmed等人，2020年）。反复出现的误报率可能会加剧消费者对车辆的不信任和误解，从而对消费者的接受度和购买意愿产生负面影响。 圆桌会议关于监控系统也突显了在车联网功能进展的背景下，监控消费者分心的复杂性。 欧洲新车评估计划（Euro NCAP）目前是评估驾驶员监控标准领域的领导者，通过一系列指令进行（McManus，2022）。Euro NCAP标准在建立驾驶员监控标准方面发挥了关键作用。随着时间的推移，更多司法管辖区将实施类似的标准。 商业案例和消费者接受度 ADAS的商业案例目前尚不明确，因为消费水平较低。由于许多消费者仍然持怀疑态度，不愿为这项技术付费，定价模式难以建立（Stigloe等，2022）。需要更好地了解有多少消费者关闭了他们车辆中的ADAS功能，以便正确构建高价订阅模式的商业案例。 随着这些技术的整体效率提高，预期其采用率将增加（Heineke等，2022年）。行业内有一种信念，即随着这些技术获取更多信息和数据，它们的性能将大幅提升。相应地，针对长途驾驶以及寻求缓解艰难通勤的消费者的商业案例也将得到改善。然而，为了克服消费者的不确定性，标准化、降低价格和技术改进可能是必要的。 向前迈进 ADAS技术在一些市场的渗透证明了近期内存在一个稳固的商业案例。然而，为了持续占领市场，消费者将需要短期内显著提升ADAS。 当正确实施时，ADAS可以为消费者提供有吸引力的激励。然而，ADAS的采纳并不仅仅源于围绕这项技术的兴奋。消费者需要相信ADAS的实用好处。 安全是关键的卖点，但ADAS还必须证明它可以使驾驶体验更加可控和轻松。这种证明只能在消费者正确理解这些好处时发生，这意味着ADAS技术的名称必须清晰且一致。不幸的是，在短期内实现命名规范的标准化可能是不现实的，但更能够反映各自技术能力的名称可能会提高消费者的理解能力。 驾驶员教育可以弥合这一差距。如果公司愿意帮助消费者正确了解他们车辆的功能，ADAS的使用将变得更加普遍，消费者忘记使用（或故意关闭）这一功能的情况将越来越少。 驾驶员监控将是限制ADAS滥用的重要法规组成部分。然而，如果驾驶员监控法规需要与传统驾驶一样的高度关注，那么使用ADAS功能就几乎没有动力。 更高的ADAS采用可能仅限于在驾驶员断开连接时威胁较小的条件和速度。即使ADAS在道路应用上可能受限，公司仍会引入这些技术。如果ADAS的成本仍然很高，消费者在车辆技术选择上仍有选择权，并且应用仍然有限，市场将很小。另一方面，如果成本下降且应用增加，到本世纪末可能实现标准化。 自动化车辆（AV） 概述 车辆自动化，定义为SAE第4级和第5级技术，是汽车驾驶技术的下一个阶段（SAE，2021年）。虽然ADAS代表的是部分减轻驾驶员责任的技术，但AVs代表的是从驾驶员到车辆的完全控制权转移。聚焦于第4级和第5级作为明显自动驾驶的理由在于，AVs移除了驾驶员。 在2010年代中期，许多预测认