自動(dòng)代客泊車(chē)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析

王恒凱 杜建宇 厲健峰 李佳駿 吳崗崗

（1.中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司智能網(wǎng)聯(lián)開(kāi)發(fā)院，長(zhǎng)春130013；2.汽車(chē)振動(dòng)噪聲與安全控制綜合技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春130013）

主題詞：代客泊車(chē) AVP 自動(dòng)泊車(chē) 協(xié)同控制

AVP Automated Valet Parking

OTA Over-the-Air Technology

RPA Remote Parking Assistent

LiDAR Light Detection And Ranging

USS Ultrasonic Sensors

UWB Ultra Wide Band

SLAM Simultaneous Localization And Mapping

IRC Intelligent Rear Camera

ECU Electronic Control Unit

EPB Electronic Park Brake

EPS Electric Power Steering

ESP Electronic Stability Program

1 前言

當(dāng)前，汽車(chē)工業(yè)迎來(lái)百年未有之智能科技浪潮，自動(dòng)代客泊車(chē)（Automated Valet Parking，AVP）系統(tǒng)作為智能駕駛的重要場(chǎng)景，可以實(shí)現(xiàn)第一公里和最后一公里的全自動(dòng)駕駛，例如用戶(hù)在電梯口下車(chē)，車(chē)輛自動(dòng)駕駛泊入車(chē)位；用戶(hù)通過(guò)手機(jī)召喚車(chē)輛，車(chē)輛自動(dòng)駕駛到用戶(hù)指定位置。AVP是L4級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)技術(shù)之一。本文從自動(dòng)代客泊車(chē)市場(chǎng)需求、政策環(huán)境、技術(shù)環(huán)境、技術(shù)演進(jìn)過(guò)程、系統(tǒng)方案5個(gè)維度展開(kāi)分析，對(duì)代客泊車(chē)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)，對(duì)未來(lái)代客泊車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出建議。

2 AVP市場(chǎng)需求分析

AVP的市場(chǎng)需求主要來(lái)源于3個(gè)方面：

（1）個(gè)人用戶(hù);

（2）移動(dòng)出行運(yùn)營(yíng)商等企業(yè)用戶(hù);

（3）負(fù)責(zé)城市建設(shè)的政府部門(mén)。

2.1 個(gè)人用戶(hù)需求

個(gè)人用戶(hù)常常遇到以下場(chǎng)景：車(chē)位不足，耗費(fèi)大量時(shí)間尋找車(chē)位；取車(chē)時(shí)，忘記車(chē)停在哪里；停車(chē)場(chǎng)死角多，易發(fā)生交通事故；停車(chē)場(chǎng)陰冷昏暗，讓人感到害怕。這些場(chǎng)景是用戶(hù)的典型痛點(diǎn)。假設(shè)每個(gè)駕駛員每天出行2次，最常見(jiàn)的就是上班1次，下班1次，需要取2次車(chē)，停2次車(chē)，每次取車(chē)或停車(chē)時(shí)間平均為7～8 min，那么每天每個(gè)駕駛員浪費(fèi)在取車(chē)和停車(chē)上的時(shí)間就達(dá)到了30 min，全年是1.1萬(wàn)min，相當(dāng)于15天。通過(guò)應(yīng)用AVP，可以為每個(gè)駕駛員每年節(jié)省大約15天的自由時(shí)間。

2.2 企業(yè)用戶(hù)需求

對(duì)于企業(yè)用戶(hù)而言，移動(dòng)出行運(yùn)營(yíng)商（租車(chē)或者分時(shí)租賃）將是最大客戶(hù)。移動(dòng)出行運(yùn)營(yíng)商有大量的車(chē)和大量的用戶(hù)訂單，需要投入大量人力進(jìn)行汽車(chē)的調(diào)度、充電、洗車(chē)工作，通過(guò)應(yīng)用代客泊車(chē)系統(tǒng)，可以有效解決運(yùn)營(yíng)商調(diào)度成本高的問(wèn)題。據(jù)百度測(cè)算，可以降低運(yùn)營(yíng)商30%的運(yùn)營(yíng)成本，這是相當(dāng)可觀的降本途徑。

2.3 政府部門(mén)需求

2020年，我國(guó)汽車(chē)保有量超過(guò)2.8億輛，城市汽車(chē)與停車(chē)位比例約為1:0.5，遠(yuǎn)低于全球平均水平，停車(chē)位缺口高達(dá)6 000萬(wàn)個(gè)，與此同時(shí)，又有44%的車(chē)位利用率非常低，加劇了停車(chē)難的問(wèn)題；2021年上半年，新能源汽車(chē)保有量603萬(wàn)輛，充電樁僅187萬(wàn)個(gè)，車(chē)樁比3.2:1，充電樁嚴(yán)重不足。車(chē)與車(chē)位資源、車(chē)與充電樁資源的不匹配問(wèn)題，對(duì)智慧城市建設(shè)提出了更高的要求。通過(guò)應(yīng)用AVP系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)高效密集泊車(chē)、智能有序充電，從而解決車(chē)位不足、充電樁不足、資源不匹配的城市建設(shè)難題。

電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)在2020年的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果顯示超過(guò)80%的用戶(hù)對(duì)自動(dòng)代客泊車(chē)持期待態(tài)度，這充分說(shuō)明了社會(huì)對(duì)于AVP的迫切需求。

通過(guò)上述3個(gè)方面的需求分析，可以得出AVP具有需求廣泛、使用頻次高、市場(chǎng)潛力大的特點(diǎn)。同時(shí)，使用AVP自身車(chē)速較低、造成的安全風(fēng)險(xiǎn)較小，以及可以在限定區(qū)域下率先應(yīng)用，這些特性催生了自主代客泊車(chē)必將是最先大規(guī)模商業(yè)化落地的L4級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)之一。AVP不但能解決用戶(hù)痛點(diǎn)，而且能產(chǎn)生全新商業(yè)場(chǎng)景，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。

3 AVP政策環(huán)境分析

通過(guò)梳理過(guò)去一年多的政策，可以發(fā)現(xiàn)政府正在密集出臺(tái)系列政策，大力推進(jìn)AVP系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展應(yīng)用。

2020年2月，發(fā)改委等11部委印發(fā)《智能汽車(chē)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》，目標(biāo)到2025年，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)駕駛的智能汽車(chē)在特定環(huán)境下市場(chǎng)化應(yīng)用。2020年11月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021－2035年）》中明確提出，將引導(dǎo)推進(jìn)自動(dòng)代客泊車(chē)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用。這2項(xiàng)政策文件為發(fā)展AVP設(shè)定了明確目標(biāo)。

2021年3月，公安部印發(fā)《道路交通安全法（修訂建議稿）》新增第155條規(guī)定，明確了自動(dòng)駕駛車(chē)輛進(jìn)行道路測(cè)試和通行的有關(guān)要求。2021年4月，工信部印發(fā)《智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理指南》（征求意見(jiàn)稿），為AVP生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)品準(zhǔn)入提供了依據(jù)。這2項(xiàng)政策為AVP落地提供了基礎(chǔ)保障。

2021年5月，發(fā)改委《關(guān)于進(jìn)一步提升充換電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實(shí)施意見(jiàn)（征求意見(jiàn)）》中提出，加強(qiáng)車(chē)網(wǎng)互動(dòng)新技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，鼓勵(lì)推廣智能有序充電。這里的車(chē)網(wǎng)互動(dòng)、智能有序充電，需要自動(dòng)代客泊車(chē)技術(shù)的支持，這為AVP的落地提供了一個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景。

4 技術(shù)環(huán)境分析

目前我國(guó)建成全球最大的5G獨(dú)立組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，先進(jìn)車(chē)輛域控算力超過(guò)1 000 TOPS，固態(tài)激光雷達(dá)、4D毫米波雷達(dá)、高分辨率攝像頭、深度學(xué)習(xí)、OTA、影子模式、大數(shù)據(jù)仿真一系列相關(guān)技術(shù)進(jìn)步，為AVP自動(dòng)駕駛過(guò)程中高精度定位、高準(zhǔn)確度環(huán)境感知、低延時(shí)車(chē)場(chǎng)協(xié)同控制、算法迭代提供了基礎(chǔ)，正在驅(qū)動(dòng)AVP功能加速成熟。

5 AVP技術(shù)演進(jìn)過(guò)程

近年來(lái)，自動(dòng)泊車(chē)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展迅速，其演進(jìn)過(guò)程如圖1所示。在2016年之前均是基于超聲波雷達(dá)的半自動(dòng)泊車(chē)，系統(tǒng)僅控制方向盤(pán)，半自動(dòng)泊車(chē)處于市場(chǎng)成熟期；2018年，基于超聲波和環(huán)視的全自動(dòng)融合泊車(chē)（APA）及遙控泊車(chē)（RPA）走向市場(chǎng)，系統(tǒng)控制車(chē)輛的橫向運(yùn)動(dòng)和縱向運(yùn)動(dòng)，駕駛員可以在車(chē)外通過(guò)鑰匙或手機(jī)操控車(chē)輛，這些產(chǎn)品解決了最后10 m的自動(dòng)駕駛問(wèn)題，處于市場(chǎng)成長(zhǎng)期。今年，市場(chǎng)上出現(xiàn)了輔助代客泊車(chē)類(lèi)產(chǎn)品，雖然車(chē)輛能夠自動(dòng)駕駛100 m的距離，但仍需駕駛員監(jiān)控車(chē)輛周?chē)h(huán)境，并沒(méi)有徹底解放用戶(hù)，因此自動(dòng)駕駛等級(jí)可以歸類(lèi)到L2.5～L3之間，處于市場(chǎng)導(dǎo)入期。這類(lèi)產(chǎn)品可以說(shuō)是向全自主代客泊車(chē)發(fā)展的過(guò)渡產(chǎn)品，市場(chǎng)真正期待的是L4級(jí)別的自動(dòng)代客泊車(chē)系統(tǒng)，從而將駕駛員從取車(chē)、停車(chē)中徹底解放出來(lái)。

圖1 AVP技術(shù)演進(jìn)過(guò)程

6 AVP系統(tǒng)方案分析

按照T/CSAE—2020《自主代客泊車(chē)系統(tǒng)總體技術(shù)要求》，AVP系統(tǒng)技術(shù)路線(xiàn)可以分為3類(lèi)：

（1）基于車(chē)端智能技術(shù)路線(xiàn)；

（2）基于場(chǎng)端智能技術(shù)路線(xiàn)；

（3）車(chē)場(chǎng)融合技術(shù)路線(xiàn)。

這3者主要區(qū)別是系統(tǒng)的環(huán)境感知、規(guī)劃決策和高精定位實(shí)現(xiàn)的位置不同，具體對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 3種AVP技術(shù)方案對(duì)比

基于車(chē)端智能技術(shù)路線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)停車(chē)場(chǎng)依賴(lài)小，不改造或者簡(jiǎn)單改造停車(chē)場(chǎng)的標(biāo)志、標(biāo)線(xiàn)、光線(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，適用場(chǎng)景廣泛，更容易推廣應(yīng)用；劣勢(shì)在于對(duì)感知、計(jì)算平臺(tái)要求高，車(chē)輛成本高。一汽紅旗目前采用該技術(shù)方案，在今年6月份釋放了首版全功能代客泊車(chē)系統(tǒng)軟件。

基于場(chǎng)端智能技術(shù)路線(xiàn)優(yōu)勢(shì)在于車(chē)輛只需具備線(xiàn)控能力，對(duì)車(chē)輛要求較低；劣勢(shì)在于僅在改造過(guò)的停車(chē)場(chǎng)可用，范圍受限；停車(chē)場(chǎng)投資較大，投資回報(bào)周期長(zhǎng)；戴姆勒和博世集團(tuán)公司是該技術(shù)路線(xiàn)的實(shí)踐者，目前在S-Class車(chē)型上量產(chǎn)應(yīng)用。

基于車(chē)場(chǎng)融合技術(shù)路線(xiàn)可以降低場(chǎng)端投資，車(chē)端和場(chǎng)端都具備一定的感知、定位和規(guī)劃能力，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冗余，提高安全性；劣勢(shì)在于技術(shù)難度大，產(chǎn)業(yè)涉及利益相關(guān)方多，協(xié)同難度大，沒(méi)有統(tǒng)一的通信和地圖標(biāo)準(zhǔn)，該方案目前暫無(wú)商用案例。

AVP系統(tǒng)的總體方案如圖2所示，主要由車(chē)端、場(chǎng)端、云端和手機(jī)端4部分構(gòu)成。圖2去掉右側(cè)的場(chǎng)端部分，就是基于車(chē)端智能的技術(shù)方案，在車(chē)輛上搭載環(huán)視、前視、后視、Radar、LiDAR、USS傳感器及高算力計(jì)算平臺(tái)；圖2去掉車(chē)端的環(huán)境感知和規(guī)劃決策模塊，就是基于場(chǎng)端智能的技術(shù)方案，在場(chǎng)端布置攝像頭、激光雷達(dá)、UWB、邊緣服務(wù)器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)障礙物探測(cè)、高精度定位和規(guī)劃決策的智能化功能。車(chē)端、場(chǎng)端、云端及手機(jī)端4部分聯(lián)合，就構(gòu)成了完整的車(chē)場(chǎng)協(xié)同控制的代客泊車(chē)系統(tǒng)，車(chē)場(chǎng)協(xié)同控制因融合和車(chē)端和場(chǎng)端功能的優(yōu)勢(shì)，可以聯(lián)合自動(dòng)地鎖、自動(dòng)充電、無(wú)線(xiàn)充電、自動(dòng)洗車(chē)的基礎(chǔ)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)更加智能、安全、豐富的閉環(huán)生態(tài)場(chǎng)景，因此，車(chē)場(chǎng)協(xié)同控制是未來(lái)自動(dòng)代客泊車(chē)技術(shù)的發(fā)展方向。

圖2 AVP系統(tǒng)總體方案

7 AVP生態(tài)場(chǎng)景構(gòu)想

圖3展現(xiàn)了車(chē)場(chǎng)協(xié)同控制的代客泊車(chē)典型實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。

圖3 車(chē)場(chǎng)協(xié)同控制的代客泊車(chē)生態(tài)全景

用戶(hù)通過(guò)手機(jī)預(yù)約停車(chē)場(chǎng)車(chē)位，車(chē)輛行駛到停車(chē)場(chǎng)附近自動(dòng)下載停車(chē)場(chǎng)高精度地圖，進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)時(shí)，智能閘機(jī)開(kāi)啟，并完成與預(yù)約信息的匹配及初始定位；用戶(hù)在電梯口下車(chē)，車(chē)輛開(kāi)始自動(dòng)駕駛，場(chǎng)端規(guī)劃全局路徑并實(shí)時(shí)監(jiān)控道路情況，避開(kāi)擁堵路段，同時(shí)場(chǎng)端提供輔助定位及輔助感知結(jié)果，與車(chē)端定位感知結(jié)果相融合，確保安全；車(chē)輛到達(dá)目標(biāo)車(chē)位附近，智能地鎖自動(dòng)落下，車(chē)輛泊入預(yù)約車(chē)位；泊車(chē)入位成功后，通過(guò)無(wú)線(xiàn)充電或者自動(dòng)充電手臂方式，接入智能充電樁開(kāi)始充電，充滿(mǎn)電后，AVP車(chē)輛自動(dòng)泊入非充電車(chē)位，從而空出充電樁供其它用戶(hù)使用；用戶(hù)需要用車(chē)時(shí)，通過(guò)手機(jī)啟動(dòng)自動(dòng)接駕，車(chē)輛自動(dòng)駕駛到用戶(hù)所在位置，即反向?qū)ぼ?chē)。然后用戶(hù)駕駛車(chē)輛，閘機(jī)自動(dòng)抬起，完成停車(chē)費(fèi)用及充電費(fèi)用無(wú)感支付。

車(chē)場(chǎng)協(xié)同控制的代客泊車(chē)系統(tǒng)打通了停車(chē)場(chǎng)基礎(chǔ)服務(wù)、智能服務(wù)和充電服務(wù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車(chē)的場(chǎng)景閉環(huán)，應(yīng)用前景極為廣闊。

8 AVP產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

（1）繼續(xù)完善法律法規(guī)

2021年發(fā)布了《智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理指南》（征求意見(jiàn)稿）和《道路交通安全法（修訂建議稿）》，在法律法規(guī)層面取得了巨大的進(jìn)步，但在保險(xiǎn)、責(zé)任認(rèn)定方面仍需進(jìn)一步完善。

（2）探索商業(yè)模式，建立AVP生態(tài)圈

AVP涉及政府、停車(chē)場(chǎng)、主機(jī)廠(chǎng)、AVP方案商、圖商、移動(dòng)出行運(yùn)營(yíng)商和用戶(hù)多個(gè)利益相關(guān)方，AVP產(chǎn)品和服務(wù)如何收費(fèi)、在哪個(gè)環(huán)節(jié)收費(fèi)、收益如何分配需探索出可行的商業(yè)模式，進(jìn)而推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化落地。

（3）開(kāi)展AVP商業(yè)試點(diǎn)，推進(jìn)AVP標(biāo)準(zhǔn)制定

建議對(duì)有條件的車(chē)企和停車(chē)場(chǎng)發(fā)放AVP試點(diǎn)許可，增加消費(fèi)者對(duì)AVP的認(rèn)知程度；積累大量測(cè)試數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，逐步完善停車(chē)場(chǎng)建設(shè)、車(chē)場(chǎng)通訊和高精度地圖相關(guān)的AVP標(biāo)準(zhǔn)。

（4）車(chē)端“滲透率”與場(chǎng)端“覆蓋率”相互拉動(dòng)，場(chǎng)端建設(shè)和改造一定程度上要先行先試

以我國(guó)ETC產(chǎn)業(yè)發(fā)展為參考，1996年在首都機(jī)場(chǎng)第一條ETC車(chē)道建成，2015年實(shí)現(xiàn)全國(guó)主線(xiàn)收費(fèi)站100%覆蓋，而全國(guó)2015年的ETC用戶(hù)數(shù)僅占到當(dāng)年汽車(chē)保有量的13%，之后經(jīng)過(guò)5年的推廣，在2020年，我國(guó)ETC用戶(hù)數(shù)量超過(guò)2億，占到汽車(chē)保有量的70%以上。因此，可以參考ETC的發(fā)展路徑，率先建設(shè)改造規(guī)范化、智能化的停車(chē)場(chǎng)，當(dāng)規(guī)范化停車(chē)場(chǎng)達(dá)到一定數(shù)量，AVP車(chē)輛將會(huì)迎來(lái)爆發(fā)式增加。

9 結(jié)束語(yǔ)

（1）AVP系統(tǒng)具有用戶(hù)剛需、使用頻次高、安全風(fēng)險(xiǎn)較小、限定區(qū)域下行駛的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)催生了AVP必將是最先大規(guī)模商業(yè)化落地的L4級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)之一。

（2）從產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境和技術(shù)環(huán)境方面來(lái)分析，AVP落地的條件已日趨成熟。

（3）代客泊車(chē)輔助系統(tǒng)是向L4級(jí)AVP發(fā)展的階段性過(guò)渡產(chǎn)品，該類(lèi)產(chǎn)品雖然不屬于真正的L4級(jí)AVP系統(tǒng)，但為L(zhǎng)4級(jí)AVP的落地打下一定的基礎(chǔ)。

（4）車(chē)場(chǎng)協(xié)同控制的代客泊車(chē)系統(tǒng)一方面因其實(shí)現(xiàn)感知、定位的車(chē)場(chǎng)融合，系統(tǒng)智能化程度更高，另一方面打通了用戶(hù)停車(chē)過(guò)程相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)場(chǎng)景的閉環(huán)，因此是下一代泊車(chē)技術(shù)發(fā)展方向。

（5）要促進(jìn)AVP功能的真正大規(guī)模落地，還需繼續(xù)在法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、生態(tài)和示范運(yùn)營(yíng)多方面開(kāi)展工作。