豐田和谷歌都要仰仗的自動駕駛霸主(下) 繼感測器後的下一個目標是「頭腦」

作者:日經技術   |   2015 / 11 / 12

文章來源:日經技術   |   圖片來源:日經技術


【日經BP社報導】德國馬牌(Continental)成長的原動力是“汽車的眼睛”,也就是感測器。通過率先向市場投放產品,該公司掌握了產業標準,並且成為了豐田等各大汽車廠商的依靠。其真正的目的,是要構建覆蓋所有汽車廠商、立足於自動駕駛時代的資訊基礎設施。

從法蘭克福市中心出發,沿高速公路向東南行駛約40分鐘。在森林茂密的小鎮巴本豪森,坐落著德國馬牌內飾部門的工廠群。這裡主要製造儀錶。然而,在這個與自動駕駛似乎沒有關聯的地方,正在進行著最尖端的技術實驗。

在一間名叫“ErgoLab”的漆黑房間裏,擺放著由BMW的轎車改造而成的駕駛模擬器。坐上駕駛席,與平常的汽車似乎有些不同,許多攝影鏡頭環視著駕駛員。

因為是自動駕駛時代,才要研究人

“是選白雪皚皚的草原,還是市區?”工程師這樣問道。選擇市區,踩下油門後,螢幕上的風景動了起來。按下自動駕駛模式的按鈕,操作切換為自動控制,車輛通過讀取道路標識改變速度,也會自動調整車道。

ErgoLab裏設置的駕駛模擬器
ErgoLab裏設置的駕駛模擬器。在被測試者的幫助下進行實驗

最尖端HMI技術
疊加在真實風景上、向前窗玻璃投影速度和路徑等資訊的最尖端HMI技術

開一會之後,前方因為道路施工出現了交通堵塞,車內響起“嗶嗶”的警告聲,座椅也振動了起來。這是在提醒駕駛員從自動駕駛模式切換回手動駕駛。

這項實驗測試的內容,是在汽車因某些原因無法維持自動駕駛時,應該怎樣通知駕駛員。不只是警告聲和振動,通知方式還有影像、光等許多種。車內攝影鏡頭會通過分析駕駛員頭部的動作、視線的方向、眼睛睜開的大小和對於警告的反應速度等,優化儀錶、顯示器的顯示方法和位置等。

您可能會納悶,自動駕駛怎麼還需要這些?統管內飾部門的德國馬牌董事Helmut Matschi說:「在自動駕駛的時候,必須要讓駕駛員能夠直覺地理解汽車的行駛狀態。」

隨著自動駕駛水準的提升,駕駛員難免會放鬆對於速度、路況等方面的注意。如此一來,在出現緊急情況切換到手動駕駛後,反應會比較遲鈍,從而增加發生事故、危害加重的風險。

因此就必須使用人機介面(HMI),也就是通過影像、語音、振動等,簡明易懂地將感測器檢測到的其他汽車的情況、路況等海量資訊傳達給駕駛員的技術。

圖2是德國馬牌最新開發的HMI技術,能夠將投影到前窗玻璃的資訊疊加在真實的風景上。有些企業出於預防疲勞駕駛等目的,現在也在開發車內攝影鏡頭,而馬牌以與自動駕駛聯動為前提,早在10年之前,就已經開始研究融入人體工學的HMI。

這樣的前瞻性,就是德國馬牌最強大的武器。

零件企業開展的首次公路實驗

德國馬牌底盤與安全部技術負責人Ralph Lauxmann說:「我們的特點是比其他公司的速度快。我們在1990年代前期就發現汽車也需要眼睛,一直在實施大規模投資。」

“汽車的眼睛”是指掌握前方等周圍情況的感測器,包括監視車外的小型攝影鏡頭、發射電波檢測障礙物的毫米波雷達、利用雷達測量障礙物距離的雷射雷達。德國馬牌已經構建起能夠自行量產上述幾乎所有設備的體制。除了HMI之外,還不斷搶先投資各類感測器,先於其他公司擁有了完善的產品線。

現在,全世界的汽車企業都在開發自動駕駛汽車。戴姆勒等德國企業已經開始對無需駕駛員操作也可以在高速公路上行駛的汽車進行公路實驗。BMW在2015年向市場投放了能夠在駕駛員下車後自動停車的車型。

谷歌從2015年6月開始在公路上對沒有方向盤、也沒有油門和剎車踏板的自動駕駛汽車進行實驗。日本企業中,豐田剛剛宣佈將在2020年前後,啟動夠在高速公路上自動駕駛的汽車商品化。

過去由人負責的“認知”、“判斷”、“操作”在自動駕駛中將交給汽車。在這一領域,德國馬牌擁有大部分的基礎技術。這為該公司2012年開展零件企業的首次公路實驗創造了條件。2014年,該公司還攜試驗車來到日本,行駛距離突破8000km。

德國馬牌的目標是2020年在高速公路上實現自動駕駛,並且還描繪出了到2025年,分階段實現市區自動駕駛的藍圖。該公司通過這一行動宣佈:汽車零件企業將與大型汽車企業幾乎同期實現自動駕駛。

領先於其他公司開展的技術開發,不斷改寫著汽車產業的標準和習慣。

現在,跟隨前方車輛的追隨行駛功能、自動煞車器已經成為各汽車廠商的標配。德國馬牌首次向賓士車供應這些功能的核心零件—毫米波雷達,是在1999年。2008年開始向富豪供應雷射雷達。

這些產品投放市場的時間,都早於其競爭對手博世和ZF。供貨範圍很快擴大到其他汽車企業,掌握了事實標準。

擊潰豐田體系金字塔

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馬牌在車載雷達市場上掌握著全球40%的佔有率。如上表所示,該公司提供零件和系統的項目已達一百多個。能夠在銷售額上緊追世界最大的汽車零組件企業博世,感測器等零件及其控制系統的銷量增長起到了很大作用。

2014年,全球汽車產量的增長率約為3%。德國馬牌汽車部門除去輪胎以外的銷售額的增長率為6%。特別是用於ADAS(先進駕駛輔助系統)等的感測器,銷售額增速迅猛,預計今後的年增長率會達到30%。

“我們不只是滿足客戶的要求。標準化才是我們重視的方向”(勞克斯曼)。德國馬牌正在推動普及的自動煞車器還影響到了對汽車的評價。按照歐洲的測評團體NCAP的評級標準,從2014年開始,未配備自動煞車器的汽車將無法獲得最高分。在日本和美國,這樣的趨勢也開始擴大。

2015年4月上市的新款“卡羅拉”,配備了豐田首次採用的防撞系統“Toyota Safety Sense C”。當檢測到前方有障礙物時,如果時速在30~80km之間,該系統會自動啟動剎車器以避免衝撞,或減輕衝撞造成的損失。

德國馬牌向該系統提供感測器成為了業內的熱門話題。因為按照豐田的習慣,新技術的開發都會委託給電綜等集團內企業。

德國馬牌董事、底盤與安全部門負責人Frank Jourdan董事坦言:「我們明白(日本企業的)“體系”思維方式,也以為豐田會與電裝合作。這對本公司來說也是一件大事。」馬牌不僅有自信,在成本競爭力上擁有優勢,而且(與電綜)“在技術實力上也有著明顯差距”。

Safety Sense C的選配價格為5萬日元(不含稅),極低的價格也引發了話題。德國馬牌生產的感測器使這樣的低價格成為現實。該感測器將毫米波雷達與立體攝影鏡頭實現了一體化。體積很小,可以安裝在車內照後鏡附近。其他公司的感測器則要將雷達安裝在前保險桿和徽標周邊,因此必須改變汽車的設計。豐田的開發人員透露:“能夠以低成本量產一體化模組的只有馬牌一家。”

除了豐田之外,本田、馬自達、速霸陸等多家日本汽車企業也使用馬牌的感測器。單看感測器,其他企業也不乏優秀產品,但大多數只單獨銷售。而馬牌的強項,是能夠組合多個感測器和電子控制設備,提供整套系統。該公司借此擴大佔有率,利用量產效果提高了成本競爭力。

與谷歌建立密切關係

依靠德國馬牌的不只是汽車企業。谷歌從6月開始對最新款自動駕駛汽車進行公路實驗。雖然沒有透露技術詳情,但制動系統、車體控制單元、車載電子和輪胎等主要零件均為德國馬牌提供。

Jourdan董事說:“製造汽車的所有企業都是我們的客戶。谷歌不是敵人。”馬牌從谷歌開發自動駕駛車初期就開始為其供應零件,建立了密切的關係,2013年還傳出了二者將合作開發自動駕駛汽車的傳聞。

攝影鏡頭和雷達等零件只是獲得霸權的一個起點。

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在2015年1月於美國拉斯維加斯舉辦的消費電子展(CES)上,德國馬牌首次展示的演示機引發了關注。

螢幕上出現了2幅圖像。一個是地圖資訊,用綠色到紅色的濃淡變化,分車道標出了從無數汽車的感測器得到的即時的堵車資訊。

在地圖資訊的旁邊,是實際在車載導航儀上顯示的地圖。通過在雲端分析從全世界的汽車匯聚而來的資訊,指明瞭怎樣換道行駛的效率更高。

汽車得到的資訊發送至雲端進行分析,再向汽車下達指示。這正是德國馬牌現在投入最大的“eHorizon”的功能。簡單來說,就是汽車始終接入網際網路伺服器的資訊基礎設施,即汽車版“IoT(物聯網)”。

僅靠汽車上搭載的感測器,只能得到幾百米外的資訊。如果可以從其他汽車獲得資訊,就能預測遠在目測範圍之外的路況。

“雲將成為另一種感測器”。這是馬牌提出的關鍵詞。其目標是通過使用eHorizon,讓全世界的汽車企業都成為其客戶。

以2019年投入實用為目標開發的新一代eHorizon,能夠分析雲端儲存的道路、周邊汽車的速度和位置等資訊,通知車輛最佳的路線和車道。從汽車得到的資訊經由高速通信網,在1秒鐘之後就會發回給所有汽車。並且還能使資訊與自動駕駛系統聯動。

德國馬牌有著強有力的夥伴。雲端服務器和大數據分析由IBM負責。馬牌還在利用IBM的人工智慧“Watson”擅長的自然語言處理技術,開展語音駕駛等實驗。

對於這樣的系統,在各種條件下行駛時,關鍵是要保證通信環境穩定。為此,德國馬牌與思科系統合作,吸收了後者的網路和安全技術。

統管內飾部門的董事赫爾穆特·馬奇
統管內飾部門的董事赫爾穆特·馬奇強調與外部企業合作的重要性

馬牌會向這些海外的巨頭毛遂自薦。統管內飾部門的馬奇董事解釋說:“IT的世界日新月異。委託(IBM、思科等)專業企業代勞,才能快速順應變化。”

積極運用外部資源的姿態,也表現在了招賢納士方面。在10月6日於法國波爾多舉辦的世界ITS(智慧交通系統)會議上,德國馬牌的“新面孔”登上了講臺。她就是德國馬牌在矽谷新設立的智慧交通系統部門的負責人Seval Oz。2014年,馬牌挖來了這位谷歌自動駕駛車開發中的關鍵人物。

馬牌目前正在向世界各地的汽車企業徵詢加入新一代eHorizon的意向。截至2015年9月,共與5家企業達成了基本協議,其中有兩家日本企業、一家德國企業、兩家美國企業。這些企業的名稱尚未公開,日本企業中的1家,可能是馬牌的感測器供貨對象。

整合所有廠商

負責開發eHorizon的德國馬牌技術部門負責人Ralf Lenninger透露說:「年內還將與另外5家企業簽約。總有一天,我們會把所有汽車企業整合到一起。」他接著說道:「我們的強項是汽車企業的信賴和中立性。他們不打算把資訊交給谷歌,但是願意與在零件領域擁有成功先例的我們合作。參加的企業越多,地圖就越準確。我們的理想,是在全世界的每一條街道,向所有汽車提供最新而且準確的資訊。」

eHorizon的優勢,是已經與多家汽車企業進行過合作。現行版本能夠使用諾基亞的“HERE”地圖,對道路起伏和信號變化作出預判。瑞典卡車企業斯堪尼亞(SCANIA)於2012年採用eHorizon後,取得了油耗降低約3%等成果。

作為其進化版的新一代eHorizon將匯集世界上所有廠商的資訊,從“汽車的頭腦”進化為“世界公路交通的頭腦”。發揮在資訊入口,即感測器領域的優勢,建立起自動駕駛時代所需的資訊基礎設施。這才是德國馬牌真正的目的。

輪胎中也嵌入感測器

汽車的全部資訊都將傳送到雲端。德國馬牌的傳統產品——輪胎也不例外。德國馬牌首席執行長艾爾馬爾·德根哈特說:「將來,為了檢測道路表面的情況,輪胎也要安裝感測器。輪胎也將成為汽車感測器網路的一個重要部分。」屆時,擁有輪胎業務的特色將得到更大的發揮。

將來,汽車會借助通信成為巨大的網路的一部分。就在汽車企業放眼未來,逐步提高技術水準,從駕駛輔助向部分自動駕駛進發的時候,從IT和通信等非汽車產業湧入了不少新勢力。在霸權爭奪日趨激烈的戰局之中,德國馬牌準備在橫跨兩個陣營的業務領域取得霸權。

延伸閱讀:豐田和谷歌都要仰仗的自動駕駛霸主(上)─動盪期的新主角

日經技術》授權轉載

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