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自动驾驶产业链分析:激光雷达成关键部件

导读: 在中国,ADAS市场同样前景广阔,至2020年,预计可实现500多亿人民币的市场规模。自动驾驶系统关键零部件主要包括激光雷达,毫米波雷达以及摄像头。这三种传感器各自优劣势明显,因此ADAS系统普遍采用多传感器融合的方法来实现安全的驾驶自动化。

行业概览

自动驾驶,是指在通过计算机分析系统和传感器的协同作用下实现的无需人工干预的行驶状态。根据英特尔日前发布的无人驾驶市场研究报告,预测未来无人驾驶市场将成为一个每年拥有7万亿美元的收益源。在中国,ADAS市场同样前景广阔,至2020年,预计可实现500多亿人民币的市场规模。目前,自动驾驶的技术研发和路试处于L4向L5(参照美国汽车工程师协会分级标准)的过渡时期,而消费者市场,也正在由高级辅助向高级自动驾驶过渡转换。自动驾驶主要分为两种:一是通过将车与车、车与网相关联形成车联网;二是通过单车智能化,目前以ADAS高级辅助系统和高精度地图的使用为主,来实现车辆本身对周围路况信息的实时收集、处理分析并做出反应。

目前,单车智能化是自动驾驶的主要路径,ADAS系统是最终实现L4、L5级别无人驾驶的必经途径。普遍定义的高级驾驶辅助系统主要分为三个部分:一是信号感知和数据收集,也就是激光雷达、毫米波雷达、摄像头的使用;二是通过ECU模块和GPU芯片分析处理收集回来的实时路况,前后侧方位车辆和障碍物信息以及路标识别等;最后一步是对数据分析结果做出判断并发出指令,例如减速、刹车、转向等,接收指令的部件基本为底盘制动系统和电子部件。值得关注的是,近年来国内信息技术产业如雨后春笋般涌出的ADAS初创型公司都不约而同的将目光放在了第二个环节中,尤其是在高精度地图,用户数据沉淀和深度学习的范畴。

自动驾驶产业链分析:激光雷达成关键部件

行业驱动力

截止2014年,中国前装市场ADAS新车渗透率为15%左右,主要集中在高端车型,对比欧美地区渗透率处于较低位置,仍有巨大潜力。世界各国对汽车安全需求评价不断增高,中国C-NCAP(即中国新车评价规程)在2015年提高了对汽车电子稳定控制装置(ESC)的加分,由一分提高到两分。同时,根据《中国无人驾驶技术路线图报告》中提出的“三步走”战略,目标是至2026-2030年我国每辆车都应采用无人驾驶或辅助驾驶系统。随着法规完善,政策扶持以及消费者理想转变,ADAS市场需求将急速增长,保守预计新车渗透率增速30%。

自动驾驶产业链分析:激光雷达成关键部件

零部件产业链分析

自动驾驶系统关键零部件主要包括激光雷达,毫米波雷达以及摄像头。这三种传感器各自优劣势明显,因此ADAS系统普遍采用多传感器融合的方法来实现安全的驾驶自动化。

激光雷达

激光雷达具有高精度、高分辨率的优势,同时具有建立周边3D模型的前景,然而其劣势在于对静止物体如隔离带的探测较弱且目前技术落地成本高昂。激光雷达龙头公司Velodyne的64线产品供应价格高达8万美元,相对便宜的32线和16线激光雷达的价格也分别3万美元与8,000美元,价格是激光雷达普及的最大障碍。有意思的是,今年初谷歌宣布其自动驾驶公司Waymo将独自研发无人驾驶组件,其中包括激光雷达且其成本将下降90%至7,500美元。其他供应商也相当清楚激光雷达的高昂价格将不利于产品的普及,在实现量产后成本有望大幅下降。Velodyne认为激光雷达可能会在2018年后出现大规模采购,届时可能实现50万台的销量同时带来成本的急速下降,是极有潜力的增量市场。目前降低激光雷达成本的方法主要有两种:采用低线数雷达配合其他传感器以及用固态激光雷达代替传统激光雷达。

由于激光雷达可广泛应用于ADAS系统,例如自适应巡航控制(ACC)、前车碰撞警示(FCW)及自动紧急制动(AEB),因此吸引了不少具有先进技术的初创公司竞争,同时传统供应商也积极布局投资希望能够达成战略合作关系以便快速获得先进技术。大陆公司收购了Advanced Scientific Concepts(ASC)公司的高清3D闪存激光雷达业务,博世采用风投的方式对激光雷达初创公司TetraView进行了战略投资,后者是一家致力于分析捕捉超高分辨率 3D图像的智能科技初创公司,基于 Flash激光雷达技术,提供了一种使用激光灯来观察、监测周围环境的方法。

中国市场方面,陆续有科技公司开始研发车载激光雷达产品。上海的禾赛科技最新发布的用于自动驾驶的 40线混合固态激光雷达 Pandar40,打破了自动驾驶激光雷达行业被国际巨头垄断而且需要半年以上交货周期的现状。同时进入市场的还有速腾聚创,巨星科技等,中国有较强的光机电基础,利用这一优势将拥有不小的突破机会。

毫米波雷达

与激光雷达相比,毫米波雷达具有探测距离远,不受天气状况影响以及成本低的优势。截止2015年,中国车载毫米波雷达销量为180万颗,而根据相关机构预测,到2020年,全球车载毫米波雷达的出货量可达7,200万颗,市场增量巨大。由于毫米波雷达采用硅基芯片,不会特别昂贵,也不涉及复杂工艺,同时正处于第二次工艺转型的重要时期,预计成本仍有下降空间。

目前,奔驰C级、E级、S级、R级、CLS、CL、GLK,丰田皇冠,雷克萨斯GS460、RX350,全新奥迪A4等中高端车型上均已普及毫米波雷达。跨国零部件巨头如博世,大陆等现已掌握77GHz毫米波雷达技术,国内企业的产品主要是中短距毫米波雷达。如杭州智波、芜湖森思、深圳卓泰、沈阳承泰、南京隼眼电子等,产品主要以24GHz毫米波雷达为主,对77GHz产品研发刚起步,但发展很快。其原因主要有三:一是去年工信部委托车载信息服务产业应用联盟开展77~81GHz毫米波雷达无线电频率技术研究试验工作;二是毫米波雷达芯片企业的收发片知识产权刚刚向中国放开;三是相关市场刚刚启动。中长距毫米波雷达具有巨大的市场容量,融合应用已经能满足ADAS系统的传感需求。相比激光雷达暂时高不可攀的成本以及较低的技术壁垒和自身可全天候工作的优势,毫米波雷达可以说是目前初创公司进入自动驾驶市场的一个门槛较低的入口。

摄像头

车载摄像头是最基本常见的传感器,价格低廉且应用广泛同时具备雷达无法完成的图像识别功能,不仅可以识别路牌,在自动驾驶系统的图像处理方案中也是不可或缺的一部分。Mobileye作为最大的视觉处理公司,使用摄像头捕捉到的图像进行识别和分析,其EyeQ技术已经被应用于各大汽车厂商。其优势除了低成本,相比较于雷达传感器,摄像头的可见范围更远,意味着它可以提前收集到更多周边环境信息。另外,通过摄像头探测到的路况与高精度地图数据相匹配,可以精确定位车辆所在。鉴于目前激光雷达的高成本,摄像头配合高精度地图是另一种较低成本的技术路线。除了与高精度地图配合为自动驾驶提供定位服务,摄像头还可以在地图采集过程中作为低成本且数据传输量小(摄像头捕捉的是小尺寸的2D画面)的数据收集器。Mobileye提出的REM(Road Experience Management)定位服务就是利用基数庞大的民用车辆所搭载的摄像头来收集道路数据。通过摄像头在车辆行驶过程中新捕捉到的路况、天气等实时信息结合原本的离线地图,能够提升地图静态信息同时加入动态属性。

摄像头对于ADAS系统有极强的辅助性,因此自动驾驶的发展必将带动车载摄像头市场的进一步发展。根据HIS的估算,全球车载摄像头出货量将从 2014年的 2,800万枚增长到 2020年的 8,300万枚,复合增长率达 20%。据此估算,全球车载摄像头市场规模将从2015年的 62亿人民币增长到2020年的133亿人民币,年复合增长率将达16%。消费区域主要在美洲、欧洲、亚太等地,其中亚太地区将成为增长最快的市场。

行业趋势展望

在前装产品渗透率正在寻求更大突破的当下市场环境,大部分消费者对ADAS系统及其使用场景不甚了解。根据麦肯锡2016年发布的报告《ADAS:调整与机遇共存》中一项针对中美德日韩5国4500名车主的调查显示,虽然愿意试用并购买ADAS系统的车主仅为5%~10%,但使用过ADAS系统后愿意再次购买的比例高达87%~89%,这说明消费者一旦了解并熟悉ADAS系统就会对其产生信任和依赖。因此,除了传统的前装市场,后装市场对消费者教育起到很大作用。目前ADAS前装市场主要被威伯科、大陆和博世三家国外供应商垄断,在这样的现状下,后装市场由于不需要满足全部汽车法规要求,门槛较低,可以作为普及自动驾驶系统的切入点。另一方面,在产品技术应用的迭代方向,能够提供低成本激光雷达方案的供应商将是一大突破口。

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