L4 級自動駕駛汽車發展綜述

摘要：為了減小交通事故概率、降低運營成本、提高運營效率，實現安全、環保的出行，自動駕駛技術的發展已成為大勢所趨，而搭配有L4 級自動駕駛系統的車輛是將車輛駕駛全部交給系統。據此，介紹了自動駕駛汽車的主流技術解決方案；分析了國內外L4 級自動駕駛汽車的已發布車型、所應用的技術以及相關法規等；研究國內L4 級自動駕駛系統發展所遇到的機遇與挑戰。

關鍵詞：L4 級；自動駕駛；現狀；機遇；挑戰

中圖分類號：U469.79 收稿日期：2022-11-04

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.02.002

1 前言

相對于人，車往往是更安全的，原因在于人的情緒因素或疲勞感等會影響車輛駕駛的安全。經調查，交通事故的產生大多是人為因素，包含醉駕、疲勞駕駛、邊開車邊玩手機等［1］。為了減小交通事故概率、降低運營成本、提高運營效率，實現安全、環保的出行，自動駕駛技術的發展如火如荼。自動駕駛技術最早出現在歐美和日本，美國汽車工程學會（SAE）根據系統對于車輛操控任務的把控程度，將自動駕駛技術分為L0～L5，L1～L3級系統主要起輔助功能；當系統達到L4 級，車輛駕駛全部交給系統［2］，借助實時更新并且可靠的道路信息，可以實現自動取還車、自動巡航、自動避障等出行的真實場景。目前不少乘用車企已向消費者發布L4 級自動駕駛概念。本文中，筆者將對L4 級自動駕駛汽車的發展現狀、在國內發展所遇到的機遇與挑戰等進行介紹與分析。

2 發展現狀

2.1 自動駕駛汽車主流技術方案

自動駕駛功能的實現，主要是依賴于環境感知傳感器、自動駕駛計算平臺、網聯通信設施以及人機交互系統等，其主流技術解決方案如圖1 所示［3］。對于自動駕駛汽車來說，環境感知系統相當于其五官，自動駕駛計算平臺則相當于其大腦，為了實現V2X 功能則需要網聯通信設施，人機交互系統則是自動駕駛汽車的另一個重要的板塊。

2.2 國外現狀

戴姆勒卡車與旗下獨立子公司Torc 一道開發配備關鍵冗余安全系統的SAE4 級（L4）自動駕駛卡車，這是業內首開卡車制造商和自動駕駛技術商合作關系的先河，雙方已有車隊每日在美國公開道路上開展安全有效的測試。這些卡車配備了先進的激光雷達（LiDAR）、雷達和攝像頭技術，能夠在燈控交叉道路、坡道和轉向路口完成高級駕駛行為。目前經過密集的變道、復雜并線等典型駕駛場景測試，Torc 自動駕駛軟件在高速公路上的安全導航能力已經得到驗證。這對于實現“倉對倉”的貨運場景不可或缺。如今，Torc 還與當地領先的物流企業合作建立Torc 自動駕駛咨詢委員會，致力于將深刻的行業洞見整合至自動駕駛卡車開發進程，進一步融入實際運輸應用場景。雙方堅信將在2030 年內讓自動駕駛卡車技術成為現實，并實現其商業化［4］。

為打造面向商用車型的L4 級自動駕駛技術，Apl?habet 旗下的Waymo 公司與菲亞特·克萊斯勒（FCA）基于FCA Pacifica 混合動力型小型貨車于2020 年7 月開始開展了相關工作。

根據德國聯邦議院公布《自動駕駛法》，自2022 年開始，德國允許有條件的自動駕駛汽車（L4 級）在公共道路以及指定區域內行駛。同時，未來將不再需要駕駛員親自駕駛，而是在全國范圍內允許無人駕駛汽車運行。根據法案內容，具體L4 級無人駕駛車輛應用場景包括［5］：a. 班車交通；b. 載人汽車（按指定路線行駛的公交車）；c.Hub2Hub 運輸（如往返于兩個配送中心）；d. 非高峰時段的運輸需求；e. 第一/最后一公里的人員和/或貨物運輸；f“. 雙模式車輛”，如自動代客泊車（AVP）。

2021 年，美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）發布了《無人駕駛汽車乘客保護規定》最終版，該規定特別指出，對于自動駕駛系統操作的車輛，傳統方向盤等手動控制裝置將不要求配備。由此可見，該規定有望促進美國L4 級自動駕駛汽車商業化落地［6］。

由以上可以看出，國外L4 級自動駕駛集中在無人貨運等領域，并在該領域取得一定成就，而對于乘用車方面仍有一定欠缺；L4 相應法規已經在逐步頒布，這對于促進L4 級自動駕駛技術的落地具有積極作用。2.3 國內現狀

由于配送、物流、工業運輸的場景大多路線相對單一，路況相對簡單，因此在這類場景下L4 級別自動駕駛技術更容易實現，如2018 年百度Apollo 基于特定場景研發并使用的全球首款L4 級別量產自動駕駛巴士——阿波龍［7］。

元戎啟行的自動駕駛輕卡將為德邦快遞提供為期一年的常態化貨運中轉服務，這意味著國內首個L4 級自動駕駛輕卡商業化項目成功落地。該輕卡搭載了激光雷達、組合導航、攝像頭、毫米波雷達等傳感器，這些傳感器類似于人類的“眼睛”，能“看到”城市交通中的各類參與者。借助車內配備的L4 級自動駕駛系統，自動駕駛輕卡擁有了能夠思考與判斷的“大腦”，在傳感器“看到”各類交通參與者后，能夠快速規劃與決策最優行駛路徑，對于“加塞”、“鬼探頭”等復雜路況也有很好的應對能力。相比人類司機，自動駕駛輕卡可以“不帶情緒”工作，更不會感到“累”與“困”，提高了城市物流運輸的效率，降低了運營成本；同時若遇到疫情突發，自動駕駛輕卡還能進行“無人貨運”，有效地降低配送中交叉感染的風險，保證了貨物的運輸。元戎啟行自動駕駛輕卡與自動駕駛乘用車使用同一套自動駕駛系統，研發效率較高［8］。

國家智能網聯（武漢）測試示范區專班主任陳立表示［9］：“我們從2019 年就開始做自動駕駛測試和運營工作，武漢目前有近50 臺無人駕駛出租車，近期在軍山新城核心區域開展高級別自動駕駛的試點。”論及支持L4級自動駕駛出租車順利上路的技術，陳立指出，我國的自動駕駛體系與以單車智能為主的美國體系不同，采用“單車智能+車路協同”的策略，大幅提高了單車出現問題時的決策和感知的能力，也便于控制車載算力成本、發展規模經濟。具體而言，車載感知設備收集的道路數據能通過低時延的專用5G 網絡傳輸到車城網一體化平臺，這一閉環體系保障了車輛情況隨時能被掌握，安全員可以及時地遠程處理緊急情況。除了“聰明的車、智能的路”，自動駕駛領域也與智慧城市建設緊密相關。陳立表示：“未來可通過車路協同將智慧城市的信息推送到‘聰明的車’上面，形成新的基建體系和交通體系。”基于運營經驗，陳立認為：“目前自動化駕駛推廣最需要解決的問題之一是成本問題。預計在‘十四五’末，10 萬元普通出租車改裝成的自動駕駛車輛可降價到15萬元以內。”

江鈴汽車聯合文遠知行發布中國首款L4 級自動駕駛輕客—WeRide Robovan。江鈴汽車第一執行副總裁金文輝做客《證券日報》社演播廳時表示：“2022 年9 月份會有兩臺試驗樣車，會到實際場景進行進一步的驗證，真正的量產會在明年年初。”他明確表示，該試驗車將不會像路上自動駕駛乘用車那樣配備“安全員”，WeRide Robovan 會真正實現無人化，銷量達到3 000 輛以上就可以盈利［10］。

宇通公布全新造型的L4 級自動駕駛巴士小宇2.0版，如圖2 所示，可實現超級巡航、動態避障、自主超車、精準停靠、車路協同、自動泊車、自動充電、遠程駕駛等功能，該自動駕駛巴士可以無安全員運營，為行業首款同類產品。不僅如此，小宇2.0 版利用出行大數據，融合自動駕駛、物聯網、云計算、5G 等技術，此外還結合出行場景以及客戶的需求，對于園區、景區、公交、機場等多種應用場景需求均可滿足，為激活“最后一公里”提供更優選擇。全新一代的小宇2.0 版在造型、人機交互模式、自動泊車、三點調頭等方面均實現了全新升級［11］。

福田歐輝發布的歐輝BJ6460 自動駕駛MINI 客車（圖3）為了實現地圖要素的自動識別與提取，采用的是基于深度學習的方法；同時為了全方位保證道路行人與車輛安全，采用組合特征以實現車輛高精度自主定位；此外采用的多源傳感器融合技術，幫助車輛實現雨雪等復雜環境中多源信息融合的動態目標檢測，該方案有效地降低了環境因素對障礙物檢測的影響，既可靈敏應對各種天氣變化，又可在幅度變化較大的動態客流條件下提高客運效率與道路安全。可以說，MINI 客車已經構建了一個新型交通系統，該系統可以實現行人、車輛、物流、環衛與園區外的無縫對接［12］。

2020 年，AutoX 獲上海新規2.0 后的首批牌照，并開啟第三代的RoboTaxi 在滬對外公開載人示范應用，標志了上海首批自動駕駛出行對外開放運營，覆蓋嘉定區主要城市路段。2022 年9 月1 日，上海自動駕駛出行對外開放運營新增投入服務車型為搭載AutoX Gen5 的AutoX 第五代RoboTaxi—克萊斯勒FCA 大捷龍，如圖4所示。該車搭載有其自研的核心計算平臺AutoX XCU和自動駕駛域電子電氣架構，算力達2200 TOPS，實現了車規級別功能安全的全棧架構冗余。該車還具備由國際車企巨頭克萊斯勒FCA 深度合作打造的車規級冗余線控，也是中國首個可量產真正無人駕駛的車型［13］。

2019 年12 月，《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035 年）》（征求意見稿）提出，到2025 年，智能網聯汽車新車銷量占比達到30%；對于限定區域和特定場景，高度自動駕駛智能網聯汽車要實現商業化要求［3］。2022年8 月1 日開始施行的《深圳經濟特區智能網聯汽車管理條例》確立了從L3、L4 至L5 級汽車的上路規范，對于事故發生之后的責任認定也進行了劃定［14］。2022 年9月1 日，上海WAIC2022 世界人工智能大會正式開幕，自動駕駛公司AutoX（安途）宣布推出了上海第一個市中心城區RoboTaxi 示范應用載人服務，并于當日正式投入對外公開運營，上海金橋智能網聯汽車測試示范區啟動儀式正式舉辦，意味著浦東第一批智能網聯汽車測試道路的正式開放，這是上海市首次開放了城中心的自動駕駛道路測試［13］。

可以看出，國內L4 級自動駕駛技術發展良好，廣泛采用5G 技術、深度學習等，且已開始進行公開載人示范應用。同時我國的自動駕駛體系采用的“單車智能+車路協同”策略以及使用智慧城市建設有利于降低L4 級自動駕駛系統對算力的要求，有利于促進L4 級自動駕駛技術落地。當然，成本問題仍是限制L4 級車輛發展的一個重要因素。

3 L4 級自動駕駛汽車發展的機遇與挑戰

3.1 機遇

L4 級自動駕駛技術的發展面臨許多機遇，包含國家支持、社會需求、法律法規等方面。

國家支持：我國將智能網聯汽車上升至國家發展戰略高度，從政策扶持、制定道路測試法規、建設示范區、基礎數據平臺、產業創新聯盟和批準重點項目等多方面推進我國智能網聯汽車的發展［3］。

社會需求：在疫情期間人與人接觸的貨運以及配送方式對于疫情防控存在一定的不利影響，而L4 級無人貨運車輛則可以有效降低配送中交叉感染風險，保證貨物運輸；同時還可以“不帶情緒”工作，更不會感到“累”與“困”，提高了城市物流運輸的效率，減少運營成本。因此L4 級自動駕駛技術的發展對于應對此類社會公共事件有很大的優勢，這也必將促進L4 級自動駕駛技術的發展。

法律法規：相比于早期國內沒有關于自動駕駛技術相關法規的狀況，《深圳經濟特區智能網聯汽車管理條例》雖然是一部地方性法規，但它的發布意味著國家對于自動駕駛領域相關法規立法的開端。隨著相關法規的逐步確立，對于自動駕駛車輛出現事故后的責任劃分以及其他方面便有法可依，這對于L4 級自動駕駛技術的發展是一大機遇。

與L3 級自動駕駛的對比：按自動駕駛等級劃分來說，L2 級（組合駕駛輔助）與L4 級（高度自動駕駛）之間仍有L3 級（有條件自動駕駛），人們大多希望的是L2+這樣的漸進式發展路線，認為應該是首先實現L2，再實現L3，最后是L4，國家相關部門的配套政策亦是如此。然而暫且拋開《深圳經濟特區智能網聯汽車管理條例》不談，從事故責任問題來說，L2 與L4 事故責任明確，L2級車輛出現事故由駕駛員承擔，L4 級車輛出現事故由運營商負責，而L3 級車輛由于存在駕駛員介入，因此事故責任較難界定。

再談深圳通過的《條例》，雖然對自動駕駛級別和規范有了明確規定：有駕駛人的自動駕駛汽車若是發生交通事故造成損害，由駕駛人承擔賠償責任；若是完全自動駕駛的汽車，在無駕駛人期間發生交通事故造成損害，則由自動駕駛車輛的所有人、管理人承擔賠償責任，這就意味著對于車主（認為是駕駛員）來說，無論何種事故情況都需承擔一定責任。因此，相比L3 級車輛，L4級車輛更易被大眾接受。

3.2 挑戰

L4 級自動駕駛技術除面臨上述發展機遇外，仍面臨許多挑戰，主要包括車路協同方面、算力方面、造價方面、有人駕駛車輛影響、法規方面等。

車路協同方面：實現L4 級的自動駕駛并非單純的車輛技術問題，還需要考慮到道路的實際問題，因為道路情況非常復雜，在現有的道路系統中，實現自動駕駛存在很大的安全隱患，要想完成車輛駕駛的完全自動化，必須解決車路協同的問題，這是一項非常巨大的工程。同時信號基站難以全方位覆蓋，由于停車位、小區內道路、鄉村道路以及偏遠地方信號較差，因此在所有場景實現L4 級自動駕駛存在一定挑戰。

算力方面：要想實現高度自動化駕駛，算力方面是一個很高的門檻，必須要擁有高性能的智能計算平臺，算力系統就如同人的大腦，對傳感系統接收到的環境數據進行高速的計算，并且做出正確的預判，需要有AI 芯片等精密硬件的支持。

造價方面：現有傳感器技術雖然已經達到自動駕駛標準，但造價成本過高，若在商用車方面推廣，必然存在較大的困難。此外，執行裝置的改裝也將需要對現有車輛架構進行改造，這也將提高車輛造價，同時，架構改造或將衍生出其他新問題，這也不利于L4 級自動駕駛技術的落地。

有人駕駛車輛影響：單車實現L4 后，若需要與道路上有人駕駛的車輛或其他有人駕駛的非機動車共享道路，由于人的行為難以預測，這將提高L4 自動駕駛技術的要求。

法規方面：受限于相關政策與法律等，國內對于自動駕駛的測試大多集中在封閉測試，僅有少數開展高速公路的編隊測試，而封閉路況測試的數據并不適用于所有路況［15］。這意味著為了促進L4 級自動駕駛行業的發展，相關法規仍有一長段路要走。

4 結語

L4 級自動駕駛汽車是降低交通事故概率、實現安全、環保出行的一項有效方案，它的發展是大勢所趨。目前通過使用云計算、5G 技術，同時借助多源傳感器融合等技術，L4 級自動駕駛車輛已實現上路行駛的能力。雖然現階段L4 級自動駕駛面臨機遇與挑戰，但隨著相關法規的逐步完善以及技術的不斷發展，相信在不遠的將來，L4 級別自動駕駛車輛將實現大規模量產并得以普及。

參考文獻：

［1］韓旭L4 級自動駕駛的進展和展望［J］智能網聯汽車，2019（1）：60

［2］埃尼阿克L4 級自動駕駛技術及應用場景行業研究報告［R］艾瑞咨詢系列研究報告，2018

［3］程增木智能網聯汽車技術入門一本通［M］北京：機械工業出版社，2022

［4］禾雨戴姆勒卡車持續推進自動駕駛重卡開發及商業化［J］汽車與配件，2022（10）：44-45

［5］德國將于2022 年允許L4 級無人車上路［J］重型汽車，2021（3）：47

［6］李泯泯，高宏美國允許自動駕駛汽車取消方向盤對我國L4 級自動駕駛的影響［J］智能網聯汽車，2022（3）：66-69

［7］劉岸澤L4 級自動駕駛進入商用領域無人貨運即將到來？［J］智能網聯汽車，2021（4）：66-67

［8］林月德邦快遞與自動駕駛公司元戎啟行合作［EB/OL］https：//wwwdsbcn/189516html

［9］曹博，季雅琪，劉曉琛，等武漢、重慶率先試點全無人自動駕駛商業化來了？［EB/OL］https：//chinacnrcn/gdgg/20220810/t20220810_525958619shtml

［10］許潔，靳衛星江鈴汽車第一執行副總裁金文輝：江鈴商用車L4級無人駕駛車明年量產乘用車將轉型電動汽車［N］證券日報，2022-09-01：A04

［11］肖獻法宇通客車：發布L4 級微循環公交車20 版，全明星車型亮相2020 運輸展［J］商用汽車，2020（12）：97-99

［12］“智”耀上海助力冬奧福田歐輝發布L4 級自動駕駛MINI 客車［J］城市公共交通，2021（5）：90-91

［13］木米上海浦東首次開放自動駕駛路測，AutoX 開啟無人駕駛載人服務［EB/OL］https：//wwwpcautocomcn/hj/article/1575891html

［14］《深圳經濟特區智能網聯汽車管理條例》解讀［J］智能網聯汽車，2022（4）：8-12

［15］朱雷，魏希勍，姬治高速測試缺失，我國自動駕駛卡車商用化落后半拍［EB/OL］http：//cesaescncomcn/news/show-1096297html

作者簡介：

李凱，男，1994 年生，助理工程師，研究方向為主動安全道路測試。