自动驾驶汽车的技术革命

作者：禅与计算机程序设计艺术

1.简介

随着智能手机的普及和城市化进程的加快，越来越多的人逐渐接受了智能手机的帮助，开始享受到智能生活。近年来，科技的进步给我们的生活带来了极大的便利，让我们可以从繁重的工作中解放出来，放飞自我。自动驾驶汽车（Autonomous Driving Car）就是这样一个自动化的产物，它能够根据人的驾驶习惯、交通环境、周遭环境等条件，实现自己的目的。目前，在智能汽车领域处于蓬勃发展阶段。相比其他自动驾驶汽车的制造商，特斯拉、大众、通用等，似乎特斯拉公司在这一领域还是占据了上风。无论如何，对于特斯拉来说，它的创新能力、技术实力、布局、产品质量和营销手段等已经成为了当之无愧的优势，并且获得了社会各界的广泛认可和关注。

但，对于整个自动驾驶汽车的技术革命，也存在一些潜在挑战。首先，自动驾驶汽车解决的是复杂的任务，如导航、巡航、自主避障、行人监控、车辆检测、通信以及安全保障等，这些都需要大量的算法、机器学习等知识才能处理。其次，自动驾驶汽车需要有一定的道路操控能力，即能够识别出路面状况并作出合适的动作指令，因此需要很高的计算性能。再者，自动驾驶汽车还面临着巨大的市场竞争，因为市场的格局已经发生了变化，由低端、中低端的车型主导，而高端的汽车领域却被领先于对手。第三，自动驾驶汽车还需要有效的节能管理系统，避免其耗尽电池、油耗过多等负面影响。第四，自动驾驶汽车还面临着很多技术难题，比如激光雷达、高精度摄像头、无人机、机器人等，它们虽然各有优点，但又存在巨大的技术门槛和重复性，使得自动驾驶汽车的研发周期长且风险大。最后，自动驾驶汽车可能还会遇到不可预知的外部干扰、环境突变等各种挑战。

总体来说，自动驾驶汽车的技术革命是一个庞大的工程，它需要一个完整的产业链，包括硬件、软件、网络、芯片、芯片组、传感器、基础设施等全套的配套解决方案。在这个领域，任何一家企业都有极大的挑战，所以说，成功的关键就在于技术的创新、产品的设计、规划、开发、测试、部署、运营、支持、售后、服务等环节的开拓和细分。在接下来的分享中，我们将重点介绍特斯拉公司关于自动驾驶汽车技术革命的策略、产品及营销方面的最新进展。

2.自动驾驶汽车的基本概念、术语和特点

2.1 自动驾驶汽车简介

（一）定义

自动驾驶汽车，是一种具有完全或部分电子控制和自主决策能力的汽车，这种能力能够让汽车自己选择、寻找、导航、避障、保持平衡、安全驾驶等。通过提升汽车的智能程度、整合互联网、云计算、大数据等技术手段，自动驾驶汽车将成为未来社会经济转型的一个重要工具。

目前，自动驾驶汽车已经进入了一个比较成熟的阶段，从基础硬件到软件和算法，均已具备较高水平。在实现自动驾驶功能的同时，我们也需要在底层平台上进行相关的优化、升级和改进，以提供更加安全、舒适、健康的驾驶环境。

（二）基本概念

（1）计算能力

计算能力，是指一个机器或设备所能执行的不同计算机指令的能力，单位是GHz (gigahertz)。目前，自动驾驶汽车的计算能力一般都超过1.5-2.5 GHz。

（2）感知能力

感知能力是指一个机器或设备对于外部世界的感知能力，如视觉、声音、温度、压强、红外线、触觉、位置等。目前，自动驾驶汽车的感知能力一般都超过100GHz以上。

（3）运动能力

运动能力是指机器或设备的运动能力，即能够实现多种移动方式，如直线、圆弧、悬挂、倾斜、履践、摇晃等。目前，自动驾驶汽车的运动能力一般都超过100m/s以上。

（4）通信能力

通信能力是指机器或设备之间能够进行有效通信的能力。通信能力一般分为两类：短距离通信能力和长距离通信能力。短距离通信能力指机器或设备之间的通信距离不超过100米；长距离通信能力则要求通信距离超过5000米。目前，自动驾驶汽车的短距离通信能力一般都超过50MHz，长距离通信能力一般都超过1Gbps。

（5）存储能力

存储能力是指机器或设备的存储容量。目前，自动驾驶汽车的存储容量一般都超过1TB。

（6）摄像头数量

摄像头数量指机器或设备的摄像头个数。目前，自动驾驶汽车的摄像头个数一般都超过10个。

（7）传感器数量

传感器数量指机器或设备的传感器个数。目前，自动驾驶汽车的传感器个数一般都超过1000多个。

2.2 自动驾驶汽车的市场分析

（一）自动驾驶汽车分类

根据自动驾驶汽车的目标和应用场景，可以把自动驾驶汽车分为如下几类：

① 辅助驾驶汽车：主要用于提升个人驾驶效率，如自动停车、自动巡航、自动驾驶换道等。

② 出行驾驶汽车：主要用于出行场景，如自动驾驶巡游路线、自动限速、自动避拥堵等。

③ 智能警察车：主要用于维持社会治安秩序，如自动跟踪搜查车辆、自动截取、自动存折等。

④ 增强现实车：主要用于虚拟现实技术应用，如自动驾驶仿真训练、自动驾驶游戏、自动驾驶虚拟景象等。

⑤ 汽车维修车：主要用于汽车维护，如自动启动、自动停止、自动巡检、自动诊断等。

⑥ 共享单车：主要用于城市中学生、老人和残疾人等用户的出行需求，为他们提供自动驾驶的共享交通工具。

（二）自动驾驶汽车的市场结构

自动驾驶汽车的市场结构可以分为两个部分，即生产端和消费端。

（1）生产端市场结构

生产端市场结构的特点是，需求量巨大，供应商数量众多，且各自拥有自己的独特的产品形态。生产端市场结构通常由三大垂直部门构成，即制造商、零部件供应商、采购商。

制造商：制造商主要生产各种自动驾驶汽车的整体框架、底盘、车身、电子系统等。制造商通过对各个零部件的设计、集成，以满足客户的应用需求。

零部件供应商：零部件供应商主要生产汽车底盘、车架、轮胎、方向盘等支撑车辆的基本零部件。零部件供应商通过供应不同型号汽车的标准化零部件，提高汽车的整体性和品牌溢价。

采购商：采购商主要向制造商和零部件供应商购买汽车的整体框架、底盘、车身、电子系统等，以及配套的零部件、配件等。采购商通过购买统一的厂商，降低价格，提高效益。

（2）消费端市场结构

消费端市场结构的特点是，需求分布广泛，范围丰富，对产业链产生重大影响。消费端市场结构通常由三大垂直部门构成，即车主、物流、零售商。

车主：车主主要是普通消费者，他们购买自动驾驶汽车主要是为了出行、娱乐、工作、娱乐等，因此，其消费行为主要靠体验而不是市场调查。车主的需求主要来自于更高的经济水平和生活便利，因此，他们的消费偏好往往倾向于廉价的产品。

物流：物流部门主要为车主提供汽车的送货、运输、装卸等服务。物流部门的消费主要来源于高昂的运费和违章罚款。由于消费者对汽车的依赖性很强，所以物流部门的产品质量一般都会有保证。

零售商：零售商主要向车主和物流部门提供汽车的租赁、购买等服务。零售商的消费主要来源于品牌溢价和品牌知名度。由于汽车的高性价比，所以零售商的消费多半都为正。

2.3 自动驾驶汽车的核心技术

自动驾驶汽车的核心技术共有以下五项：

• 计算（Computer Vision）：基于计算机视觉技术，完成图像检测、跟踪、识别、机器人导航、动作识别等功能。
• 传输（Communication System）：采用IEEE802.11n Wi-Fi/Bluetooth技术实现信息传输，兼顾安全、速度、成本方面的考虑。
• 电子（Electronic Components）：采用电子元件及硬件架构，构建汽车的内部及外围设备，实现车辆控制、信息采集等功能。
• 神经网络（Neural Network）：采用大数据、云计算、机器学习等技术，结合算法模型，实现车辆的自主决策功能。
• 生物特征（Biometrics）：采用先进的生物识别技术，结合人类情绪、姿态、动作等生物特征，实现车辆驾驶员的自我辨识。

2.4 自动驾驶汽车的主要应用场景

自动驾驶汽车主要应用场景包括如下六大类：

1．出行：自动驾驶汽车的出行模式有轨交通、公共交通、零担等。其中，轨交通是最常用的模式，通过车道交互和路灯信号控制系统，实现车辆的自动驾驶；公共交通模式可以为公共汽车、地铁、火车等行业提供综合竞争力；零担模式是自动驾驶汽车的长期运用模式，通过消除重量和空气阻力，提升乘客乘坐体验。

2．客运：自动驾驶汽车正在为城市公共交通部门提供有利的出行解决方案，目前主要应用在铁路运输、长途驾车、民航、公共汽车等领域。客运场景下的自动驾驶汽车主要应用于出租车、地铁客运、火车站等场景。

3．军事：国防军需借助自动驾驶汽车的速度和高度等优势，快速侦察、跟踪和打击敌方，确保战略地位和战术威慑。

4．农业：农业中，自动驾驶汽车正在应用于土壤监测、灌溉系统、农田调控、作物养育等多个领域。应用场景如土壤监测、机械化肥浇灌、农田移植、玉米秆收割等。

5．医疗：医疗中，自动驾驶汽车将会成为在现代医疗管理中的主力军，助力患者的就诊流程、治疗效率和医疗投入降低成本。例如，深圳市医院在2019年研发出的“绿色智慧医疗”系统，将用自动驾驶汽车替代人力护士，减少人力成本，提升患者满意度。

6．环保：环保中，自动驾驶汽车可以利用传感器、雷达等自然资源获取能力，为提升资源利用率、环境绿化、生态环保、污染防治提供有力支撑。例如，吉林省省政府“基于脑机接口的自动驾驶汽车”项目，使用1台激光雷达+1台机器人小车，可将废弃塑料瓶的检测、分拣、清洗、标签化等过程转变为自动化。

3.特斯拉公司自动驾驶汽车的技术革命

3.1 特斯拉公司自动驾驶汽车的发展历程

（一）起源

在美国纽约的曼哈顿，有一个著名的车行——特斯拉公司。在1993年，特斯拉的创始人马斯克（Elon Musk）在自家办公室里创立了这家车行，主要业务是开发自动驾驶汽车。然而，马斯克本人一直没有将他的创业想法付诸实践，只是在旅途中听到了一些炒鱿鱼的新闻，把它们当做是装腔作势的谈资而已。直到2006年，特斯拉出现在美国加州，开始真正推广这一概念，并通过第一辆轿车 Alpha 宣告了自己作为这项技术的领航者。

（二）发展

特斯拉公司的发展史可以分为三个阶段： 1．传统品牌模式 传统品牌模式，是指特斯拉以传统汽车的形式进行零售。由于传统车企推出新车后，往往在上线一段时间内会搭载一些新技术，导致价格不菲，因此，在企业宣传中往往要加入一些促销手段，才能吸引消费者的注意。另外，由于传统车企之间存在竞争关系，导致缺乏协同配合，最终导致汽车的交叉补充不足。

2．混合车型 混合车型，是指特斯拉以多种汽车配置（主要是商用车型）组合在一起，形成自主品牌。特斯拉在2006年推出第一辆混合车型 Model S 和 Model X，这两个车型在配置上都是独一无二的。Model S 的车身采用豪华外观、享有豪华的空间；而 Model X 的车身则是轻量级、厚重的配置。在这些车型的售卖过程中，特斯拉还创造性地引入了各种活动，如车主体验活动、未来营销策略培训、等。这种车型形成独树一帜的产业形象，为特斯拉的品牌积累了一定的品牌知名度。

3．终极品牌

终极品牌，是指特斯拉将其所有的技术和生态优势，与一座连起来的金字塔结合起来，形成特斯拉的终极品牌形象。这座金字塔代表着特斯拉的全部历史及未来发展方向。特斯拉计划在2016年左右完成从 Model S 到全新品牌 ELVIS 的全系列改造，计划首先从外观、结构、动力、科技、营销等方面，对所有车型进行一次全面的升级和迭代。

（三）自动驾驶汽车的时代

（1）个人出行

个人出行是自动驾驶汽车主要服务对象。特斯拉在2010年推出基于 IMU 技术的自动驾驶系统，可实现个人出行汽车在户外自动导航、避障、停车等功能。

（2）工业领域

自动驾驶汽车正在逐渐成为工业领域的焦点。在自动驾驶汽车的设计、研发、销售等环节，特斯拉公司都在积极探索新的商业模式，逐渐成为国内领先的汽车自动化供应商之一。

（3）智能城市

智能城市，指的是通过人工智能技术，建立一个融合多种传感信息的数据中心，为人们提供全新的智能生活方式。特斯拉公司在2016年宣布，将打造成立一家专注于智能城市的公司——无人驾驶研究中心（NVIDIA）。该中心将致力于开发基于激光雷达、机器人技术、人工智能等新兴技术，打造智能城市的蓝图。未来，无人驾驶汽车将成为越来越普遍的交通工具。

3.2 特斯拉公司自动驾驶汽车的策略、产品及营销方面的最新进展

（一）自动驾驶汽车的规划与设计

（1）无人驾驶联盟（NHTSA）指南

无人驾驶联盟（NHTSA），是美国的非政府组织，负责制定和推广美国和国际标准、规则，以促进无人驾驶汽车的发展。2018年，NHTSA 提出了自动驾驶汽车2.0（AD2.0）报告，其目的是为了确定未来自动驾驶汽车的设计、安装、测试、运行等各个环节。其主要内容包括对AD2.0汽车的定义、核心功能、发展路径、安全性、性能指标、操控、赛道适应性、电池续航等方面进行详细阐述。

（2）自动驾驶汽车的数据中心及驱动算法

数据中心及驱动算法是自动驾驶汽车的核心技术。根据 NHTSA AD2.0 标准，数据中心及驱动算法应符合以下标准：

• 数据安全性：自动驾驶汽车的每一部单元、组件都应使用高度安全可靠的软硬件平台，对存储的个人数据进行加密，降低个人隐私风险。
• 通信系统：自动驾驶汽车的所有单元、组件之间应使用安全、稳定的通信协议，防止数据的泄露、篡改、丢失等。
• 概念验证系统：自动驾驶汽车的性能应该达到某些级别，为未来自动驾驶汽车的开发、试验、调试、生产奠定坚实的基础。
• 驱动算法：自动驾驶汽车的驾驶控制算法应足够灵活，能够适应日益复杂的道路环境、交通状况、异动情况等。

特斯拉公司的工程师正着手研发全新的数据中心及驱动算法，并与自家自动驾驶技术公司 Drivetrain Technologies 一起，开发一套集成驱动、车身控制器、传感器等各个模块的解决方案。

（二）自动驾驶汽车的方案

（1）Model Y

Model Y 是特斯拉的首款混合车型。在2018年的秋天，特斯拉推出了第一款纯电动的混合车型 Model Y。其主要特点包括：

• 发动机：采用锂电池驱动，可满足长续航需求。
• 驱动系统：采用麦克纳姆轮式驱动，操控性好，大功率。
• 传感系统：集成激光雷达、GPS定位、车辆状态信息等传感器，并配套相应的算法处理。
• 用户界面：采用触摸屏操作，可满足用户需求。

特斯拉还计划在2019年推出高阶级版本的混合车型，升级Model Y的动力、空间、性能等参数。

（2）Model 3

Model 3 是特斯拉的第二款纯电动混合车型，其主要特点包括：

• 发动机：采用锂电池驱动，比Model Y的发动机可容纳更多的电量。
• 驱动系统：采用电动汽轮式驱动，可提升舒适性和操控性。
• 传感系统：集成激光雷达、雷达天线、GPS定位等传感器，并配套相应的算法处理。
• 用户界面：采用触摸屏操作，可满足用户需求。

特斯拉还计划在2019年推出高阶级版本的混合车型，升级Model 3的动力、空间、性能等参数。

（3）Model X

Model X 是特斯拉的第三款纯电动混合车型，其主要特点包括：

• 发动机：采用锂电池驱动，比Model 3的发动机长期续航能力更强。
• 驱动系统：采用电动缸轮式驱动，可提升操控性。
• 传感系统：集成激光雷达、雷达天线、GPS定位等传感器，并配套相应的算法处理。
• 用户界面：采用触摸屏操作，可满足用户需求。

特斯拉还计划在2019年推出高阶级版本的混合车型，升级Model X的动力、空间、性能等参数。

（三）自动驾驶汽车的布局和营销

特斯拉公司在全球范围内设有实体店、经销商分支机构等，涉及销售、服务等全方位的活动。例如，在中国，特斯拉推出了特斯拉中国官网，为消费者提供权威、专业的汽车技术咨询、售后支持、保养、维修、贴膜等服务。另外，在亚太区，特斯拉推出了特斯拉亚太区的派遣服务，帮助消费者获得快速、便捷的派遣服务。另外，还推出了预约服务、黑白条等多种服务模式。

特斯拉还通过媒体和电视等方式，宣传和推广其自动驾驶汽车的理念、产品和技术。例如，2018年，特斯拉在华尔街日报和纽约时报等媒体发布了题为《中国最大的电动车，特斯拉 Model Y 来了》的文章，详细介绍了特斯拉 Model Y 的故事。另外，在欧美等国家，特斯拉还通过电影、音乐等艺术表现形式，为消费者传递其爱车的魅力。

4.未来发展趋势

自动驾驶汽车的发展仍然处在蓬勃发展阶段，我们在此对未来自动驾驶汽车的发展趋势做一个简单的回顾。

4.1 应用场景的改变

未来，自动驾驶汽车的应用场景将越来越广泛。自动驾驶汽车有可能成为未来生活中不可或缺的一部分，对工业领域的应用尤其显著。例如，未来有望将自动驾驶汽车应用于环保、医疗、农业、港口等多个领域。

4.2 政策与法律的影响

自动驾驶汽车的发展将会受到一些政策和法律上的影响。例如，随着法律的落实、政策的修改，无人驾驶汽车将越来越容易驾驶。同时，自动驾驶汽车的驾驶记录也将成为一个具有公信力的文件，可以证明驾驶人、时间等身份。

4.3 生态的崛起

自动驾驶汽车正在成为生态系统中的一环，促进经济和社会的发展。随着技术的进步，车辆的数量、平均速度都在扩张。随着数字技术的发展，数据中心也将会成为无人驾驶汽车的数据中心。未来，无人驾驶汽车的数据中心将会成为一个大数据中心，汇聚全社会的数据，通过分析和处理数据，为人类提供决策支持。

4.4 文化与教育的影响

自动驾驶汽车的研发也会影响到文化的形成。未来，自动驾驶汽车的用户可能会越来越多，这对文化的传播也将成为非常重要的课题。教育机构也将倾向于开展相关的教育活动，增强自动驾驶汽车的普及。