在我寫這篇文章的時候，德克薩斯州正在經(jīng)歷一場史無前例的冬季風(fēng)暴。我們的基礎(chǔ)設(shè)施無法應(yīng)對這場風(fēng)暴，事實也證明了這一點。由于昨天遇到了糟糕的情況，我不得不駕車行駛500英里從特靈瓜前往奧斯汀，公路上結(jié)了冰，不時有傾覆的18輪重型貨車被遺棄在大自然中，骨架散落到劃分出的專用車道上，非常擁堵，我們在公路上蝸行，雖然一路上風(fēng)景如畫，但卻是一次悲慘的探險。



以上是NI汽車事業(yè)部SELENE VAN DER WALT 在風(fēng)雪路況下的一次駕駛經(jīng)歷。作為一個汽車測試行業(yè)人員，他對汽車行業(yè)的智能化趨勢有足夠的敏感度，他聯(lián)想到了在這種情況下智能汽車怎樣幫助人們改善駕駛體驗。

本文摘自NI汽車測試雜志 2021年第2季度

作者：SELENE VAN DER WALT，NI汽車事業(yè)部

在整個12小時的旅程中，我不禁想到了實現(xiàn)零愿景的迫切性以及它所能實現(xiàn)的出行未來。如果交通運(yùn)輸工具實現(xiàn)零排放，擁擠在路上的汽車和卡車不對氣候變化推波助瀾，我們也無需奮力抗擊因氣候變化引起的這場風(fēng)暴，情況會是什么樣呢？如果鐵路基礎(chǔ)設(shè)施配備完善且高效，就不需要那些爭用公路的18輪重型貨車，甚至也不需要我這次旅行所需的私人車輛，情況將會如何？如果我的汽車配備我信賴的自動駕駛軟件包，載著我駛過結(jié)冰的道路，讓我不必緊握方向盤，情況又將如何？

我們還沒有實現(xiàn)這個目標(biāo)，但零排放、零碰撞和零擁堵的愿景至少已現(xiàn)曙光。圖01中的時間軸顯示了我們行業(yè)在過去十年取得的進(jìn)展，這足以值得我們停下來慶祝一番。然而，在接下來的這個十年，我們將需要在ACES（自動駕駛、智能互聯(lián)、電動汽車和共享出行）汽車技術(shù)方面取得巨大進(jìn)步，這些技術(shù)是實現(xiàn)零愿景的基石。這個十年其實就是采用在全球各地研究實驗室中開發(fā)的杰出IP并將其變?yōu)楝F(xiàn)實，這意味著經(jīng)受住政府法規(guī)的檢驗、達(dá)產(chǎn)和獲得公眾認(rèn)知。

我們相信，測試不僅至關(guān)重要，它還將是下一個十年ACES進(jìn)步過程中的顛覆者。測試的意義在于確保安全，鼓舞信心并驗證這些創(chuàng)新產(chǎn)生的影響。


圖01 21世紀(jì)10年代見證了汽車行業(yè)的巨大進(jìn)步

自動駕駛

目前，路上行駛的是2+級汽車，開發(fā)、測試和生產(chǎn)3級及以上的汽車將是這個十年面臨的挑戰(zhàn)。我們認(rèn)為，政府法規(guī)和仿真技術(shù)將是此技術(shù)的兩個關(guān)鍵促進(jìn)因素。

2021年2月，德國交通運(yùn)輸部長提交了一份立法草案，對4級及以下自動駕駛做出了規(guī)定(Bridie Schmidt，The Driven，2021年2月11日)。如果德國聯(lián)邦議會和參議院通過該草案，則在為自動駕駛汽車(AV)的開發(fā)和測試制定有力的政策和法律框架方面，德國將加入新加坡、荷蘭、英國和芬蘭的國家行列。這非常令人振奮，因為自動駕駛級別提升到4級后，汽車將能在沒有駕駛員的情況下自主轉(zhuǎn)向、加速、制動和導(dǎo)航，而在減輕AV感應(yīng)和規(guī)劃負(fù)擔(dān)方面，政府法規(guī)可以發(fā)揮重要作用。立法也至關(guān)重要，通過立法，可以在公路上對AV進(jìn)行測試，并確保公路質(zhì)量和標(biāo)志的一致性，從而減輕AV算法負(fù)擔(dān)。

此立法可提供AV技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的測試方法，使汽車公司集中精力開發(fā)技術(shù)本身。后者是我們目前看到的許多團(tuán)隊所處的狀態(tài)——在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計的同時，開發(fā)測試要求和標(biāo)準(zhǔn)。盡管NI在這一領(lǐng)域擁有可以幫助客戶的專業(yè)知識和可以建議的解決方案，但我們認(rèn)為，更有力的政府建議（尤其是在全球一致的情況下）有助于實現(xiàn)更快的創(chuàng)新。

制定完這些要求后，任務(wù)還遠(yuǎn)未完成。需要驗證的數(shù)量龐大的駕駛場景令人難以應(yīng)對，如果不進(jìn)行仿真，將無法完成。據(jù)寶馬報告，所有測試?yán)锍痰?5%是在虛擬仿真的基礎(chǔ)上進(jìn)行測試的（德國寶馬汽車公司，“自動駕駛之路”，2020年5月14日）。對于確保將剩余5%的公路駕駛里程用于微調(diào)而不是檢測重大故障，該仿真的保真度至關(guān)重要。

傳感器和算法的仿真和測試比單純驗證技術(shù)所起的作用更大。逐步培養(yǎng)公眾對AV的信任將是成功路上的一大障礙。在公眾準(zhǔn)備好廣泛采用之前，我們還有一段很長的路要走；根據(jù)自動駕駛汽車教育合作伙伴(PAVE)的調(diào)查，20%的美國人認(rèn)為AV永遠(yuǎn)不會安全（PAVE 2020年民意調(diào)查）。同樣，只有35%的日本消費(fèi)者想要獲得完全自動駕駛AV，79%的人認(rèn)為自動駕駛AV永遠(yuǎn)不會安全（Seth Lambert和Nicole Kareta，MES Insights，2020年10月14日）。

然而，PAVE 2020年民意調(diào)查顯示，如果對AV技術(shù)擁有更多的了解，60%的美國人將會更信任AV，因此AV仍然大有希望。這意味著對于汽車、其工作原理及其測試嚴(yán)格程度，我們分享的信息越多，消費(fèi)者接受度也就越高。


圖02 美國汽車工程師學(xué)會定義了以下五個駕駛自動化級別

智能互聯(lián)

AV能夠與周圍車輛、行人和城市基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信，這一點讓AV大受裨益。實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)(V2X)通信可以減輕擁堵，因為當(dāng)汽車彼此溝通意圖后，我們可以優(yōu)化道路通行能力并提高安全性。但在下一個十年，要在此互聯(lián)領(lǐng)域取得進(jìn)展，我們需要克服基礎(chǔ)設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)隱私挑戰(zhàn)。

由于覆蓋范圍、容量、可靠性和低延遲，行業(yè)已經(jīng)在蜂窩V2X領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，作為智能交通系統(tǒng)的接入層技術(shù)。5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)處于開發(fā)階段，但其復(fù)雜性和覆蓋范圍差異巨大，構(gòu)成了需要加以解決的另一個難題。此外，要完全實現(xiàn)V2X，需要在傳感器網(wǎng)絡(luò)和路邊設(shè)備方面進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施投資。由于需要經(jīng)過一段時間后才能看到全部優(yōu)勢，因此這項投資也可能頗具挑戰(zhàn)性。道路上配備V2X技術(shù)的汽車需要達(dá)到一定的數(shù)量閾值，才能實現(xiàn)減輕擁堵和提高安全性的更廣泛優(yōu)勢。

為了確保大量設(shè)備彼此成功通信，可互操作性至關(guān)重要。在這方面，3GPP和5GAA等組織正在引領(lǐng)方向，號召設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商共同測試標(biāo)準(zhǔn)和部署。仿真也是一項促成技術(shù)，因為測試需要對汽車與真實外界進(jìn)行復(fù)雜仿真。

最后，數(shù)據(jù)安全與共享也是需要應(yīng)對的挑戰(zhàn)。由于侵犯隱私和黑客攻擊，開放性和可互操作性在為V2X提供價值的同時，也成為了其短板。不同國家/地區(qū)甚至州/省在數(shù)據(jù)保護(hù)法律方面存在明顯差異，有些國家/地區(qū)要求不斷報告AV位置，而其他國家/地區(qū)要求匿名化處理所有數(shù)據(jù)，這一事實無助于解決此問題。AV需要適應(yīng)其本地司法管轄區(qū)的數(shù)據(jù)隱私和報告要求或受地理圍欄限制，這限制了其可用性。對于大多數(shù)汽車制造商而言，網(wǎng)絡(luò)安全是一個全新的測試領(lǐng)域，因此將需要具備新的測試技術(shù)和IT專業(yè)知識，從而確保安全。安全事關(guān)重大，因此這一點至關(guān)重要。

電動汽車

電動汽車(EV)，或許更重要的是汽車制造商對開發(fā)EV的承諾，在過去的十年取得了長足發(fā)展。通用汽車發(fā)布了一則2021年超級碗廣告，承諾在2025年之前推出30款新型EV。這是繼21世紀(jì)10年代早期主要汽車制造商抵制主流EV的頭條新聞后令人耳目一新的發(fā)展。這些頭條新聞將EV說成是環(huán)保類小眾車型的利基解決方案，并仍將特斯拉視為一廂情愿的初創(chuàng)企業(yè)。為了在這個十年利用這一勢頭并進(jìn)一步促進(jìn)EV的廣泛采用，我們需要開發(fā)充電基礎(chǔ)設(shè)施，以此降低電池制造成本，并緩解消費(fèi)者對里程的擔(dān)憂。

關(guān)于開發(fā)大眾市場EV的最有效方式，仍然存在一些問題。為了滿足排放要求，汽車制造商是應(yīng)在短期內(nèi)將精力集中于混合動力汽車并推遲EV開發(fā)，還是立即將精力完全投入到EV開發(fā)中？在從制造到報廢的整個汽車生命周期中，我們?nèi)绾斡行p少排放？理想的替代燃料來源是什么？隨著汽車動力源的變化，是否必須更改整個汽車架構(gòu)？或者，能否創(chuàng)建一種可復(fù)用現(xiàn)有設(shè)計的即插即用系統(tǒng)？同樣，EV市場上的每家公司是否都需要制造完整的汽車？或者，我們是否可以通過合作，對市場分而治之，從而可以讓產(chǎn)品更快上市？

電池包已經(jīng)達(dá)到每千瓦低于100美元的驚爆價。在這個閾值下，汽車制造商應(yīng)該能夠按照與燃油車輛相同的價格和利潤銷售大眾市場EV。在這方面已經(jīng)取得了切實的進(jìn)展，據(jù)報道，中國2020年12月份的電動公交首發(fā)價低于該閾值。平均的純電動汽車(BEV)電池組價格已經(jīng)達(dá)到126美元/kWh，與2010年1,100美元/kWh的價格標(biāo)簽相比，降低了89%（BloombergNEF，2020年12月16日）。實現(xiàn)這一里程碑關(guān)鍵是產(chǎn)量的提高、新型化學(xué)成分的采用以及優(yōu)化的生產(chǎn)工藝。

在任何情況下，達(dá)產(chǎn)都是一項挑戰(zhàn)，但對于沒有汽車制造背景的許多EV初創(chuàng)企業(yè)來說，這尤其具有挑戰(zhàn)性。在2月份的訪談中，Elon Musk坦率地談到了在特斯拉達(dá)產(chǎn)過程中保持產(chǎn)品質(zhì)量的挑戰(zhàn)，隨著更多EV生產(chǎn)線和汽車顛覆者開始規(guī)模生產(chǎn)，這些挑戰(zhàn)無疑會不斷出現(xiàn)。電池是生產(chǎn)難點的具體代表，因為許多安全關(guān)鍵型元件需要在整個電池制造和裝配過程中接受測試。高性能測試設(shè)備可以在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的情況下提高生產(chǎn)線速度。此外，具有內(nèi)置數(shù)據(jù)管理功能的測試系統(tǒng)可以將制造見解傳送回研發(fā)團(tuán)隊，以便提高產(chǎn)品性能，這有助于使所創(chuàng)建設(shè)計在規(guī)模生產(chǎn)中簡化生產(chǎn)和測試。

共享出行

盡管是并行開發(fā)，但共享出行肯定會在很大程度上依賴于上述技術(shù)的成功。這樣的未來可能包括與應(yīng)用程序和基礎(chǔ)設(shè)施關(guān)聯(lián)的電動自動駕駛車隊，將出行作為一種服務(wù)來提供。因此，我們認(rèn)為合作對于成功至關(guān)重要。汽車公司、科研機(jī)構(gòu)與政府之間的合作逐年增加，印證了這一行業(yè)趨勢。同樣，傳統(tǒng)汽車制造商的部分業(yè)務(wù)正在向移動出行服務(wù)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移。例如，大眾集團(tuán)旗下的MOIA為汽車共享創(chuàng)建了數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)。在車隊維護(hù)和用戶體驗方面，數(shù)據(jù)分析讓這一領(lǐng)域受益良多。

以測試作為加速器

對于實現(xiàn)零愿景的ACES技術(shù)而言，測試投資是一個關(guān)鍵加速器。測試是產(chǎn)品性能的推動因素。汽車制造商可以通過測試來有效仿真適當(dāng)?shù)膱鼍?，驗證產(chǎn)品設(shè)計，逐步提升產(chǎn)量，同時保持產(chǎn)品質(zhì)量，也許最重要的是，說服消費(fèi)者相信并采用這些技術(shù)，從而讓我們實現(xiàn)零排放、零擁堵和零碰撞。