一文讀懂自動(dòng)駕駛的環(huán)境感知技術(shù)

森思泰克是國(guó)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)77GHz 車載毫米波雷達(dá)量產(chǎn)的企業(yè)。公司成立于2013 年，總部位于蕪湖，獲得?？低晳?zhàn)略投資，目前?？低曃涣械诙蠊蓶|，持股比例35%。公司突破國(guó)際巨頭的壟斷，于2019 年實(shí)現(xiàn)77GHz 毫米波雷達(dá)產(chǎn)品量產(chǎn)，并搭載于一汽紅旗HS5 上市，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)真正實(shí)現(xiàn)“上路”的ADAS 毫米波雷達(dá)傳感器。此外，公司的車內(nèi)成員檢測(cè)毫米波雷達(dá)產(chǎn)品搭載于廣汽蔚來(lái)HYCAN 007 和長(zhǎng)城汽車2021 款WEY VV6 上市，標(biāo)志生命體征監(jiān)測(cè)車載毫米波雷達(dá)在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)上路。

公司作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的毫米波雷達(dá)傳感器研發(fā)商，擁有合資、國(guó)內(nèi)一二線的多家主機(jī)廠合作伙伴，車載雷達(dá)產(chǎn)品已與多家知名車廠的熱銷車型配套合作，定點(diǎn)車型接近100個(gè)。根據(jù)佐斯汽研數(shù)據(jù)顯示，公司也是目前國(guó)內(nèi)乘用車前裝77GHz毫米波雷達(dá)市場(chǎng)份額排名首位的國(guó)產(chǎn)供應(yīng)商。此外，公司也于今年率先開(kāi)展研發(fā)毫米波雷達(dá)的4D 成像技術(shù)，推出STA77-6 高分辨遠(yuǎn)程雷達(dá)和STA77-8 高分辨遠(yuǎn)程雷達(dá)兩款4D 成像雷達(dá)。

02.激光雷達(dá)

激光雷達(dá)是L3 級(jí)以上自動(dòng)駕駛的必備傳感器

激光雷達(dá)，即（LiDAR， Light Detection and Ranging），是一種通過(guò)發(fā)射激光束來(lái)測(cè)量周圍環(huán)境物體的距離和方位的方法。激光雷達(dá)主要由發(fā)射模塊、處理模塊和接收模塊組成，其工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)（激光束），然后將接收到的從目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)（目標(biāo)回波）與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較，做適當(dāng)處理后，就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)及形狀等參數(shù)，從而對(duì)障礙物、移動(dòng)物體等目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、追蹤和識(shí)別。

激光雷達(dá)是當(dāng)下已知的車載雷達(dá)中探測(cè)距離遠(yuǎn)，角度測(cè)量精度極高的一種。激光雷達(dá)可以準(zhǔn)確的感知周邊環(huán)境的三維信息，探測(cè)精度在厘米級(jí)以內(nèi)。激光雷達(dá)能夠準(zhǔn)確的識(shí)別出障礙物具體輪廓、距離成3D 點(diǎn)云，且不會(huì)漏判、誤判前方出現(xiàn)的障礙物，激光雷達(dá)普遍的有效探測(cè)距離也更遠(yuǎn)。與毫米波雷達(dá)和攝像頭相比，激光雷達(dá)具備高分辨率、遠(yuǎn)距離和視角廣闊等特性。

激光雷達(dá)的工作原理

激光雷達(dá)誕生于1960 年，起初用于科研及測(cè)繪項(xiàng)目，全球首個(gè)車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)在2017 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。1960 年美國(guó)休斯實(shí)驗(yàn)室的西奧多·梅曼發(fā)明了人類歷史上第一臺(tái)激光器，隨著激光器的發(fā)展，激光雷達(dá)逐漸發(fā)展起來(lái)。早期激光雷達(dá)主要用于科研及測(cè)繪項(xiàng)目，進(jìn)行氣象探測(cè)以及針對(duì)海洋、森林、地表的地形測(cè)繪。2010 年，Neato 公司把激光雷達(dá)安在了掃地機(jī)器人上面，推出了NeatoXV-11，Neato 公司將單個(gè)激光雷達(dá)的成本控制在30 美元以內(nèi)，解決了激光雷達(dá)的量產(chǎn)難題，打開(kāi)了激光雷達(dá)在民用市場(chǎng)的空間。

而車載雷達(dá)的發(fā)展歷史可以追溯到21 世紀(jì)初，在2007 年，美國(guó)國(guó)防部組織的DARPA 無(wú)人車挑戰(zhàn)賽上，參賽的7 只隊(duì)伍，就有6 只安裝了Velodyne 的激光雷達(dá)。2010 年Ibeo 公司同法雷奧合作進(jìn)行車規(guī)化激光雷達(dá)SCALA 的開(kāi)發(fā)，SCALA 為基于轉(zhuǎn)鏡架構(gòu)的4 線激光雷達(dá)，在2017 年成為了全球第一款車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)，SCALA 并在當(dāng)年搭載在全新的奧迪A8 上。

激光雷達(dá)的發(fā)展歷程

在測(cè)繪之外，智能駕駛、工業(yè)及服務(wù)機(jī)器人都是激光雷達(dá)的重要應(yīng)用場(chǎng)景。在應(yīng)用場(chǎng)景上，除了傳統(tǒng)的測(cè)繪測(cè)風(fēng)之外，無(wú)人駕駛、高級(jí)輔助駕駛等智能駕駛場(chǎng)景正在快速成長(zhǎng)。此外，工業(yè)及服務(wù)機(jī)器人如AGV，其應(yīng)用包括無(wú)人配送、無(wú)人清掃、無(wú)人倉(cāng)儲(chǔ)、無(wú)人巡等，都是激光雷達(dá)未來(lái)重要的應(yīng)用場(chǎng)景。

國(guó)內(nèi)外各企業(yè)激光雷達(dá)應(yīng)用場(chǎng)景

智能駕駛將是未來(lái)五年激光雷達(dá)市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)動(dòng)力。根據(jù)Yole 的預(yù)測(cè)，2019年全球激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模約為16 億美金，預(yù)計(jì)到2025 年全球激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到38 億美金，年復(fù)合增長(zhǎng)率約為20%。按照各細(xì)分應(yīng)用板塊來(lái)看，智能駕駛場(chǎng)景未來(lái)五年的復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)60%，將會(huì)為整個(gè)激光雷達(dá)市場(chǎng)提供18 億美金的增量，預(yù)計(jì)到2025 年，智能駕駛場(chǎng)景將占到整個(gè)激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模的50%，成為激光雷達(dá)市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)動(dòng)力。此外，各種工業(yè)及服務(wù)機(jī)器人對(duì)激光雷達(dá)的需求也在快速增長(zhǎng)，也將帶動(dòng)整個(gè)激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。

目前主流的自動(dòng)駕駛技術(shù)路徑主要分兩種：（1）以特斯拉為代表的視覺(jué)算法為主導(dǎo)的流派。以攝像頭主導(dǎo)，搭配毫米波雷達(dá)來(lái)捕捉周邊環(huán)境信息，使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛。這一類方案所需的硬件成熟度較高，成本低，但毫米波雷達(dá)探測(cè)角度較小，遠(yuǎn)距離探測(cè)能力也不足，需要優(yōu)異的算法來(lái)彌補(bǔ)缺點(diǎn)。典型代表有特斯拉，該技術(shù)路徑相對(duì)小眾；（2）以Waymo、部分車企為代表的激光雷達(dá)主導(dǎo)的流派。以激光雷達(dá)為主， 同時(shí)搭載毫米波雷達(dá)、超聲波傳感器和攝像頭，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離、全方位的探測(cè)，分辨率較強(qiáng)，但硬件成本較高，典型代表為谷歌Waymo、百度Apollo、文遠(yuǎn)知行等主流無(wú)人駕駛企業(yè)。

純視覺(jué)主導(dǎo)與激光雷達(dá)主導(dǎo)的自動(dòng)駕駛技術(shù)路線

激光雷達(dá)是車載攝像頭與毫米波雷達(dá)的有效補(bǔ)充，將是L3 級(jí)及以上自動(dòng)駕駛的必備傳感器。從工作原理來(lái)看，激光雷達(dá)發(fā)射的光波的頻率比微波高出2-3個(gè)數(shù)量級(jí)，因此激光雷達(dá)具有極高的距離分辨率、角分辨率和速度分辨率，因此測(cè)量精度更高，獲得信息更為立體，同時(shí)，由于激光波長(zhǎng)短，可發(fā)射發(fā)散角非常小的激光束，可探測(cè)低空/超低空目標(biāo)，抗干擾能力強(qiáng)。即便是純視覺(jué)的方案從效果上能夠一定程度代替激光雷達(dá)的自動(dòng)駕駛方案，但是對(duì)于高階自動(dòng)駕駛而言，安全駕駛是其重要的一步，在感知環(huán)節(jié)的傳感器冗余能夠有限提升車輛的安全冗余，激光雷達(dá)將是L3 及以上自動(dòng)駕駛的必備傳感器。

激光雷達(dá)是攝像頭與毫米波雷達(dá)的有效補(bǔ)充

混合固態(tài)短期會(huì)是主流，固態(tài)芯片化是終極形態(tài)

激光雷達(dá)主要由光束掃描器和探測(cè)系統(tǒng)兩個(gè)維度組成，一個(gè)負(fù)責(zé)成像，一個(gè)負(fù)責(zé)測(cè)距。按光束掃描器結(jié)構(gòu)大致可劃分為三類：機(jī)械式、混合固態(tài)和固態(tài)激光雷達(dá)；按照掃描方式分為機(jī)械旋轉(zhuǎn)式、MEMS（微振鏡）、微距移動(dòng)、Flash、OPA（光學(xué)相控陣）等。

各類激光雷達(dá)的原理和優(yōu)劣勢(shì)介紹

ToF 激光雷達(dá)是當(dāng)前的主流，未來(lái)ToF 與FMCW 會(huì)共存。按照探測(cè)方式來(lái)分，分成了非相干測(cè)量（脈沖飛行時(shí)間測(cè)量法ToF 為代表）和相干測(cè)量（典型為FMCW 調(diào)頻連續(xù)波）。ToF 與FMCW 能夠?qū)崿F(xiàn)室外陽(yáng)光下較遠(yuǎn)的測(cè)程（100~250m），是車載激光雷達(dá)的優(yōu)選方案。ToF 是目前市場(chǎng)車載中長(zhǎng)距激光雷達(dá)的主流方案，未來(lái)隨著FMCW 激光雷達(dá)整機(jī)和上游產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，ToF 和FMCW 激光雷達(dá)將在市場(chǎng)上并存。

混合固態(tài)方案作為當(dāng)前市場(chǎng)的過(guò)渡期預(yù)計(jì)將存在5 年以上，終極形態(tài)的激光雷達(dá)會(huì)是低成本、高度芯片化的產(chǎn)品。

? 固態(tài)激光雷達(dá)是終極形態(tài)，混合固態(tài)MEMS 等方案短期內(nèi)會(huì)是主流。機(jī)械式激光雷達(dá)技術(shù)本身成熟，但具有成本較高、裝配調(diào)制困難、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，且需要持續(xù)旋轉(zhuǎn)，機(jī)械部件的壽命較短，一般在1-2 年，很難應(yīng)用在規(guī)模量產(chǎn)車型上。MEMS 混合固態(tài)激光雷達(dá)一方面具有尺寸小、可靠性高、批量生產(chǎn)后成本低、分辨率較高等優(yōu)勢(shì)，另一方面也存在信噪比低、有效距離短、視場(chǎng)角窄、工作壽命較短等缺點(diǎn)。MEMS 方案是當(dāng)下車用激光雷達(dá)量產(chǎn)的最優(yōu)解，但是MEMS 微振鏡掃描角度小、振動(dòng)問(wèn)題與工作溫度范圍，過(guò)車規(guī)也存在挑戰(zhàn)。固態(tài)方案不用受制于機(jī)械旋轉(zhuǎn)的速度和精度，可大大壓縮雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和尺寸，提高使用壽命，并降低成本。

? 芯片化將會(huì)是激光雷達(dá)的架構(gòu)趨勢(shì)。當(dāng)前大部分ToF 激光雷達(dá)產(chǎn)品采用分立器件，即發(fā)射端使用邊發(fā)射激光器EEL 配合多通道驅(qū)動(dòng)器、接收端使用線性雪崩二極管探測(cè)器（APD）配合多通道跨阻放大器（TIA）的方案。但分立器件仍存在零部件多、生產(chǎn)成本高、可靠性低等問(wèn)題，芯片化架構(gòu)的激光雷達(dá)可將數(shù)百個(gè)分立器件集成于一顆芯片，在降低物料成本的同時(shí)，省去了對(duì)每一個(gè)激光器進(jìn)行獨(dú)立光學(xué)裝調(diào)的人力生產(chǎn)成本。此外，器件數(shù)量的減少，可以顯著降低因單一器件失效而導(dǎo)致系統(tǒng)失效的概率，提升了可靠性。芯片化架構(gòu)的激光雷達(dá)是未來(lái)的發(fā)展方向。

激光雷達(dá)的芯片化架構(gòu)設(shè)計(jì)

激光雷達(dá)成本拐點(diǎn)來(lái)臨，大規(guī)模商業(yè)化落地在即

激光雷達(dá)的成本構(gòu)成。激光雷達(dá)本質(zhì)是一個(gè)由多種部件構(gòu)成的光機(jī)電系統(tǒng)，光電系統(tǒng)包括發(fā)射模組、接收模組、測(cè)時(shí)模組（TDC/ADC）和控制模組四部分構(gòu)成，其中，光電系統(tǒng)成本約占激光雷達(dá)整機(jī)成本的70%。

激光雷達(dá)上游產(chǎn)業(yè)鏈主要包括激光器和探測(cè)器、FPGA 芯片、模擬芯片供應(yīng)商，以及光學(xué)部件生產(chǎn)和加工商。激光器和探測(cè)器是激光雷達(dá)的重要部件，激光器和探測(cè)器的性能、成本、可靠性與激光雷達(dá)產(chǎn)品的性能、成本、可靠性密切相關(guān)。激光器主流供應(yīng)商有歐司朗、艾邁斯半導(dǎo)體、魯門特姆，探測(cè)器主流供應(yīng)商有濱松、安森美、索尼等。FPGA 通常被用作激光雷達(dá)的主控芯片，主流供應(yīng)商有賽靈思、英特爾等，除了FPGA 之外，也可以選用MCU、DSP 等代替。MCU 的主流供應(yīng)商有瑞薩、英飛凌等，DSP 的主流供應(yīng)商有德州儀器、亞德諾半導(dǎo)體等。而在相關(guān)光學(xué)部件上，國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)替代海外，實(shí)現(xiàn)自主供應(yīng)。

激光雷達(dá)上游主要供應(yīng)商

從各家的Velodyne 的64 線機(jī)械式激光雷達(dá)的售價(jià)在7.5 萬(wàn)美元，32 線的機(jī)械式激光雷達(dá)售價(jià)在4 萬(wàn)美元左右，16 線的機(jī)械式激光雷達(dá)售價(jià)在3999 美元。而國(guó)內(nèi)廠商，如禾賽科技在2020 年發(fā)布的機(jī)械式激光雷達(dá)售價(jià)為4999 美元左右，速騰聚創(chuàng)在2020 年發(fā)布的機(jī)械式激光雷達(dá)售價(jià)為1898 美元。

各家激光雷達(dá)的產(chǎn)品及價(jià)格

隨著相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈日益成熟，激光雷達(dá)的成本拐點(diǎn)即將來(lái)臨。Velodyne 宣布計(jì)劃到2024 年將平均單價(jià)將下降到600 美元，華為也宣布未來(lái)計(jì)劃將激光雷達(dá)的價(jià)格控制在200 美金以內(nèi)。隨著相關(guān)技術(shù)逐漸成熟和供應(yīng)鏈體系的逐步完善，當(dāng)前混合固態(tài)的激光雷達(dá)平均價(jià)格約在1000 美元左右，預(yù)計(jì)到2023 年左右成本有望下探到500 美元。隨著激光雷達(dá)的成本拐點(diǎn)逐步到來(lái)，也為大規(guī)模商用打造了充分的基礎(chǔ)。

2022 年有望成為激光雷達(dá)大規(guī)模商業(yè)的元年。在2021 年，如蔚來(lái)ET7、智已L7、極狐阿爾法S、哪吒S、R 汽車等都已宣布搭載激光雷達(dá)的車型正在量產(chǎn)路上，在前不久的廣州車展上，威馬M7、廣汽埃安AION LX Plus 等均宣布了搭載2~3 顆激光雷達(dá)，長(zhǎng)城最新發(fā)布的沙龍機(jī)甲龍更是配備4 顆激光雷達(dá)。這些車型大多在2022 年量產(chǎn)，2022 年有望成為激光雷達(dá)大規(guī)模商業(yè)的元年。

各車型在激光雷達(dá)型號(hào)的選擇

空間測(cè)算：預(yù)計(jì)到2025 年全球市場(chǎng)規(guī)模739 億元，CAGR 107%。

各家OEM 車廠在2022 年搭載激光雷達(dá)的車型紛紛量產(chǎn)，帶動(dòng)車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)市場(chǎng)持續(xù)放量。當(dāng)前由于激光雷達(dá)相對(duì)較高，只有L2.5 和L3 以上的車型才會(huì)搭載，預(yù)計(jì)單車平均搭載數(shù)量將從1 顆逐漸提升到2030 年有望達(dá)到3 顆。預(yù)計(jì)到2025 年全球車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)搭載量將超過(guò)3100 萬(wàn)顆，保持高速增長(zhǎng)；隨著激光雷達(dá)的大規(guī)模量產(chǎn)，價(jià)格有望持續(xù)下降，預(yù)計(jì)將從目前的6000 元，下降至2025 年3000 元左右；而在市場(chǎng)空間方面，預(yù)計(jì)到2025 年全球市場(chǎng)規(guī)模有望超過(guò)739 億元，復(fù)合增長(zhǎng)率107%。中國(guó)市場(chǎng)方面，預(yù)計(jì)到2025 年中國(guó)激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到287 億元，激光雷達(dá)搭載量有望超過(guò)1200 萬(wàn)顆。隨著高階自動(dòng)駕駛對(duì)激光雷達(dá)的需求不斷提升，帶動(dòng)激光雷達(dá)市場(chǎng)快速爆發(fā)，車規(guī)激光雷達(dá)將是未來(lái)五年智能傳感器市場(chǎng)中彈性最大的子板塊。

全球車規(guī)激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模（億元）

全球車規(guī)激光雷達(dá)搭載量（萬(wàn)顆）

全球車規(guī)激光雷達(dá)市場(chǎng)空間測(cè)算

相關(guān)公司：炬光科技、速騰聚創(chuàng)、禾賽科技

全球激光雷達(dá)領(lǐng)域的主要玩家包括美國(guó)的Velodyne、Luminar、Aeva、Ouster，以色列的 Innoviz，德國(guó)的Ibeo，以及國(guó)內(nèi)的速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、鐳神智能等。

激光雷達(dá)賽道主要玩家

炬光科技：高功率半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)先驅(qū)

炬光科技成立于2007 年，擁有半導(dǎo)體激光、激光光學(xué)、汽車應(yīng)用（激光雷達(dá)）、光學(xué)系統(tǒng)四大業(yè)務(wù)，是國(guó)內(nèi)實(shí)力最強(qiáng)的高功率半導(dǎo)體激光器品牌。炬光科技正在面向智能駕駛激光雷達(dá)、智能艙內(nèi)駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)等汽車創(chuàng)新光子應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和核心能力建立，目前已通過(guò)IATF16949 質(zhì)量管理體系認(rèn)證、德國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)VDA6.3 過(guò)程審核，擁有車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)發(fā)射模組設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、可靠性驗(yàn)證、批量生產(chǎn)等核心能力，并與北美、歐洲、亞洲多家知名企業(yè)達(dá)成合作意向或建立合作項(xiàng)目。

炬光科技車載激光雷達(dá)產(chǎn)品布局

速騰聚創(chuàng)：全球領(lǐng)先的激光雷達(dá)供應(yīng)商

速騰聚創(chuàng)成立于2014 年，是全球領(lǐng)先的智能激光雷達(dá)系統(tǒng)科技企業(yè)。速騰聚創(chuàng)通過(guò)激光雷達(dá)硬件、感知軟件與芯片三大核心技術(shù)閉環(huán)，為市場(chǎng)提供具有信息理解能力的智能激光雷達(dá)系統(tǒng)，產(chǎn)品技術(shù)包括MEMS 與機(jī)械式激光雷達(dá)硬件等，合作伙伴覆蓋全球各大自動(dòng)駕駛科技公司、車企、一級(jí)供應(yīng)商等，是目前全球唯一實(shí)現(xiàn)第二代智能固態(tài)激光雷達(dá)車規(guī)量產(chǎn)交付的企業(yè)。目前，速騰聚創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)/輔助駕駛乘用車&商業(yè)車，無(wú)人物流車，智慧交通新基建等細(xì)分領(lǐng)域，其中前裝定點(diǎn)量產(chǎn)項(xiàng)目覆蓋超跑、轎跑、SUV、重卡等各類車型。目前，已經(jīng)有小鵬G9，智己L7，威馬M7，廣汽埃安LX Plus 等多個(gè)車型即將搭載公司的M1 激光雷達(dá)。

速騰聚創(chuàng)的RS-LiDAR-M1 固態(tài)激光雷達(dá)

禾賽科技：全球自動(dòng)駕駛激光雷達(dá)領(lǐng)軍企業(yè)

禾賽科技創(chuàng)立于2014 年，是全球自動(dòng)駕駛及高級(jí)輔助駕駛（ADAS）激光雷達(dá)的領(lǐng)軍企業(yè)。禾賽主營(yíng)業(yè)務(wù)為研發(fā)、制造、銷售高分辨率3D 激光雷達(dá)以及激光氣體傳感器產(chǎn)品，在光學(xué)、機(jī)械、電子、軟件等激光雷達(dá)核心領(lǐng)域有著卓越的研發(fā)能力和深厚的技術(shù)積累，在全球范圍內(nèi)擁有數(shù)百項(xiàng)專利，其自研芯片、功能安全、主動(dòng)抗干擾等技術(shù)打破了行業(yè)多項(xiàng)記錄。公司最新發(fā)布的AT128 作為車規(guī)級(jí)前裝量產(chǎn)激光雷達(dá)，已拿到了包括理想、集度、高合、路特斯等多家主機(jī)廠的定點(diǎn)，禾賽具備強(qiáng)大的車規(guī)級(jí)規(guī)?；a(chǎn)能力，年產(chǎn)能百萬(wàn)臺(tái)的“麥克斯韋”超級(jí)智造中心將于2022 年全面投產(chǎn)。禾賽的客戶包括全球主流自動(dòng)駕駛公司和頂級(jí)汽車廠商、一級(jí)供應(yīng)商、機(jī)器人公司等，遍及全球30 個(gè)國(guó)家和地區(qū)、70 多個(gè)城市。

禾賽科技最新發(fā)布的AT128 車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)安裝示意圖

03.車載攝像頭

單車攝像頭數(shù)量持續(xù)增加，天花板不斷打開(kāi)

車載攝像頭是環(huán)境感知中最常見(jiàn)的傳感器之一。攝像頭的工作原理即目標(biāo)物體通過(guò)鏡頭生成光學(xué)圖像投射到圖像傳感器上，光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)過(guò)A/D（模數(shù)轉(zhuǎn)換）后變?yōu)閿?shù)字圖像信號(hào)，最后送到DSP（數(shù)字信號(hào)處理芯片）中進(jìn)行加工處理，由DSP 將信號(hào)處理成特定格式的圖像傳輸?shù)斤@示屏上進(jìn)行顯示。視覺(jué)是人類駕駛汽車獲取環(huán)境信息最主要的途徑，攝像頭獲取的信息更為直觀，更接近人類的視覺(jué)，對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車而言，攝像頭取代了人類視覺(jué)，成為了汽車獲取外界信息的重要來(lái)源。

車載攝像頭的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，成本低且技術(shù)成熟，采集信息的豐富度較高，最接近人類視覺(jué)，但其缺點(diǎn)也十分顯著，攝像頭受光照、環(huán)境影響十分大，難以全天候工作，尤其是在黑夜、雨雪天、大霧等能見(jiàn)度不足的場(chǎng)景下，其識(shí)別效率大大降低，此外，車載攝像頭缺乏深度信息，三維空間感不足。

車載視像頭結(jié)構(gòu)組成

圖像傳感器成本占比超過(guò)五成，CMOS 為當(dāng)下主流選擇。車載攝像頭的硬件結(jié)構(gòu)包括光學(xué)鏡頭（光學(xué)鏡片、濾光片、保護(hù)膜）、圖像傳感器、圖像信號(hào)處理器（ISP）、串行器、連接器等器件。成本結(jié)構(gòu)成上，圖像傳感器成本占比最高，成本占比達(dá)到50%，CMOS 圖像傳感器具有讀取信息方式簡(jiǎn)單、輸出信息速率快、耗電少、集成度高、價(jià)格低等特點(diǎn)，成為目前目前主流的車載圖像傳感器。

車載鏡頭舜宇排名第一，聯(lián)創(chuàng)電子正在快速崛起。根據(jù)ICVTank 在2019 年的數(shù)據(jù)顯示，舜宇光學(xué)全球車載攝像頭出貨量第一，市占率超過(guò)30%，韓國(guó)世高光、日本關(guān)東辰美、日本富士占絕行業(yè)前四名，前四名市占率超過(guò)80%。國(guó)產(chǎn)方面，除舜宇之外，聯(lián)創(chuàng)電子是國(guó)內(nèi)唯二具備較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的廠商，目前已經(jīng)進(jìn)入特斯拉、蔚來(lái)等產(chǎn)業(yè)鏈，正在快速崛起。

車載CIS 呈現(xiàn)寡頭格局，韋爾收購(gòu)豪威科技一躍成為行業(yè)第二。車載CIS（CMOS Image Sensor）是當(dāng)下主流的車載攝像頭圖像傳感器方案，其中安森美是絕對(duì)的車載CIS 龍頭，市占率超過(guò)六成，豪威科技位列第二，市占率約為20%，索尼和三星作為手機(jī)CIS 的龍頭，進(jìn)入車載市場(chǎng)較晚，正在快速切入。國(guó)產(chǎn)廠商方面，韋爾股份收購(gòu)豪威科技后，一躍成為車載CIS 龍頭，正在迅速崛起。

2019 年全球車載攝像頭鏡頭市場(chǎng)份額

2018 年全球車載CIS 傳感器市場(chǎng)份額

中游模組主要由海外公司主導(dǎo)，國(guó)產(chǎn)比例仍然較低。由于車規(guī)級(jí)攝像頭模組的安全性和穩(wěn)定性要求更高，模組封裝工藝更為復(fù)雜，在競(jìng)爭(zhēng)格局方面，主要由海外公司占據(jù)主要市場(chǎng)份額，松下、法雷奧、富士通、大陸、麥格納等占據(jù)市場(chǎng)主要地位，國(guó)產(chǎn)方面，舜宇光學(xué)、聯(lián)創(chuàng)電子等為代表的攝像頭模組企業(yè)正在快速布局車載領(lǐng)域。

2019 年全球車載攝像頭模組市場(chǎng)份額

根據(jù)安裝位置劃分，車載攝像頭可以分為五大類：內(nèi)視攝像頭、后視攝像頭、前置攝像頭、側(cè)視攝像頭、環(huán)視攝像頭等；根據(jù)結(jié)構(gòu)劃分，車載攝像頭可以分為單目攝像頭、雙目攝像頭、廣角攝像頭等。單目攝像頭和雙目攝像頭主要用于自動(dòng)駕駛汽車的前視，視角一般為45 度左右，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)FCW、LDW、PCW、TSR、ACC 等功能，而廣角攝像頭則要用于自動(dòng)駕駛汽車的后視（后視泊車輔助）、內(nèi)置（閉眼提醒、DMS）、側(cè)視（盲點(diǎn)檢測(cè)）、以及環(huán)視（全景泊車、LDW）等多個(gè)方位多種功能。

車載視像頭的類型及其功能

各家整車廠新車型的攝像頭搭載數(shù)量持續(xù)上升。從各家最新發(fā)布的車型搭載方案來(lái)看，造車新勢(shì)力的單車搭載攝像頭數(shù)量平均已超過(guò)10 顆。2021 年最新發(fā)布的蔚來(lái)ET7 共搭載了11 顆攝像頭，小鵬計(jì)劃于2022 年量產(chǎn)的G9 車型預(yù)計(jì)將搭載12 顆攝像頭，極氪001 更是搭載了15 顆攝像頭，各家車企不斷增加前視、環(huán)視、后視和內(nèi)視等各方位的攝像頭，為了高階輔助駕駛的落地創(chuàng)造了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

各家車企的車載攝像頭搭載情況

特斯拉Model 3 的感知系統(tǒng)包括了8 個(gè)攝像頭+12 個(gè)超聲波雷達(dá)+1 個(gè)毫米波雷達(dá)。該感知系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在250 米半徑內(nèi)提供360 度的視野，可以在一定距離內(nèi)探測(cè)軟硬物體，而且精度幾乎是以前系統(tǒng)的兩倍。包括1 個(gè)前視窄視野長(zhǎng)焦攝像頭（FOV 25 度、最大測(cè)距250 米），1 個(gè)前視主視野中焦攝像頭（FOV50 度、最大測(cè)距150 米），1 個(gè)前視寬視野廣角攝像頭（FOV 150 度、最大測(cè)距60 米），2 個(gè)側(cè)方前視攝像頭（最大測(cè)距80 米）、2 個(gè)側(cè)方后視攝像頭（最大測(cè)距100 米）和1 個(gè)后視攝像頭（最大測(cè)距50 米）。

Mobileye 的純攝像頭ADAS 解決方案包括了12 顆攝像頭的子系統(tǒng)。在CES 2020上，Mobileye 也發(fā)布12 個(gè)攝像頭組成的純攝像頭解決方案，包括2 顆前視攝像頭（FOV 120 度），一顆前視窄視野長(zhǎng)焦攝像頭（FOV 28 度），1 顆后視攝像頭（FOV 60 度），4 顆側(cè)視攝像頭（FOV 100 度），4 顆停車輔助攝像頭，1 顆DMS 內(nèi)視攝像頭。

單車搭載攝像頭數(shù)量持續(xù)增加，預(yù)計(jì)到23 年有望超過(guò)平均每臺(tái)車3 顆。根據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù)，2021Q1 中國(guó)乘用車市場(chǎng)車載攝像頭的總安裝量為922.3 萬(wàn)顆，同比增長(zhǎng)95.3%，2021Q1 單車的攝像頭安裝量從2020Q1 的1.559 顆提升至1.779 顆，市場(chǎng)對(duì)車載攝像頭的需求量持續(xù)增加。根據(jù)Yole 預(yù)測(cè)，2018 年全球汽車平均每臺(tái)搭載攝像頭的數(shù)量為1.7 顆，預(yù)計(jì)到2023 年有望增加單車3 顆左右，CAGR 達(dá)12%。而對(duì)于高端車的搭載情況，根據(jù)Yole 數(shù)據(jù)顯示，高端車型的單車攝像頭搭載數(shù)量從2014 年的5 顆提升到2020 年的8 顆，預(yù)計(jì)到2024年將超過(guò)11 顆。

此外，根據(jù)不同等級(jí)自動(dòng)駕駛的要求，為了實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的識(shí)別效果，每一類攝像頭會(huì)搭載不同焦段2-3 只。L1 或2 級(jí)的車輛主要以安裝倒車或環(huán)視攝像頭為主，單車攝像頭數(shù)量約在3-5 顆左右；L3 級(jí)車輛還會(huì)安裝前視攝像頭，單車攝像頭數(shù)量約在8 顆左右；L4/5 級(jí)車輛基本會(huì)囊括各種類型的攝像頭，單車攝像頭數(shù)量約在10-20 顆左右。

21Q1 中國(guó)乘用車攝像頭安裝量及單車平均安裝量

18-23 年全球汽車平均搭載攝像頭數(shù)量（顆）

2012-2025 年單車搭載攝像頭的個(gè)數(shù)變化情況

各類型車載攝像頭快速上車，滲透率不斷提升。19-20 年我國(guó)后視攝像頭滲透率占比最高為50%，前視攝像頭滲透率30%、側(cè)視攝像頭滲透率22%，內(nèi)置攝像頭滲透率7%，仍然有很大的滲透空間。隨著IACC、HWA、HWP 等各類高級(jí)ADAS 功能落地，各種攝像頭的需求量也在不斷上升，駕駛員注意力監(jiān)測(cè)需求上升，DMS 攝像頭也在快速上車。根據(jù)佐思汽研的數(shù)據(jù)，2021Q1 中國(guó)乘用車市場(chǎng)DMS 安裝量同比增長(zhǎng)554.5%，是各類車載攝像頭中增速最快的，此外環(huán)視攝像頭同比增速120.8%，前視攝像頭同比增速103.0%，行車記錄儀同比增速102.2%，后視攝像頭同比增速60.6%，各類車載攝像頭安裝量快速提升。

19-20 年各類型車載攝像頭滲透率情況

21Q1 中國(guó)乘用車市場(chǎng)各類攝像頭安裝量增速

EEA 架構(gòu)集中化，有望帶動(dòng)攝像頭成本下行

特斯拉剝離計(jì)算功能，攝像頭BOM 成本下降六成。以寶馬X5 采用的采孚三目前視攝像頭和特斯拉在Model 3 中所使用的三目前視攝像頭進(jìn)行成本比較。寶馬X5 中的采孚S-Cam4 三目前視攝像頭是由豪威（OmniVision）的CMOS 圖像傳感器實(shí)現(xiàn)圖像采集，Mobileye 的EyeQ4 實(shí)現(xiàn)視覺(jué)處理。而特斯拉在Model3 中所使用的三目前視攝像頭， 其攝像頭模塊是基于安森美（ OnSemiconductor）120 萬(wàn)像素的CMOS 圖像處理器，并沒(méi)有安裝計(jì)算功能模塊，圖像處理功能則由Autopilot 來(lái)實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)SystemPlus 測(cè)算，特斯拉Model 3 的三目前視攝像頭的BOM 成本65 美金左右，而采孚ZF S-Cam4 三目前視攝像頭的BOM 成本在165 美金左右，特斯拉在剝離了計(jì)算功能后，攝像頭BOM 成本下降了約六成。

特斯拉的三目前視攝像頭結(jié)構(gòu)拆解

采孚S-Cam4 三目前視攝像頭結(jié)構(gòu)拆解

EEA 架構(gòu)的集中化會(huì)促使算力集中化，進(jìn)而加速傳感器的硬件簡(jiǎn)化。以特斯拉為例，Model 3 的電子電氣架構(gòu)已經(jīng)進(jìn)入準(zhǔn)中央架構(gòu)階段，由中央計(jì)算模塊（CCM）、左車身控制模塊（BCMLH）、右車身控制模塊（BCMRH）三個(gè)部分組成，特斯拉的準(zhǔn)中央E/E 架構(gòu)已帶來(lái)了線束革命，Model S/Model X 整車線束的長(zhǎng)度是3 公里，Model 3 整車線束的長(zhǎng)度縮短到了1.5 公里，Model Y 進(jìn)一步縮短到1 公里左右，特斯拉最終的計(jì)劃是將線束長(zhǎng)度縮短至100 米。整個(gè)架構(gòu)的不斷集中化，也帶動(dòng)了整個(gè)控制和算力的集中化，也避免了過(guò)往各ECU之間的算力冗余，進(jìn)一步簡(jiǎn)化邊緣端傳感器，從而帶動(dòng)邊緣段硬件成本的進(jìn)一步下探。

集中式的EEA 架構(gòu)

特斯拉Model 3 的電子電氣架構(gòu)

車內(nèi)感知需求不斷增加，DMS 有望成為標(biāo)配

駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（DMS，Driver Monitor System）是指駕駛員行駛過(guò)程中，全天候監(jiān)測(cè)駕駛員的疲勞狀態(tài)、危險(xiǎn)駕駛行為的信息技術(shù)系統(tǒng)。在發(fā)現(xiàn)駕駛員出現(xiàn)疲勞、打哈欠、瞇眼睛及其他錯(cuò)誤駕駛狀態(tài)后，DMS 系統(tǒng)將會(huì)對(duì)此類行為進(jìn)行及時(shí)的分析，并進(jìn)行語(yǔ)音燈光提示，起到警示駕駛員，糾正錯(cuò)誤駕駛行為的作用。DMS 一般分為主動(dòng)式DMS 和被動(dòng)式DMS。被動(dòng)式DMS 基于方向盤轉(zhuǎn)向和行駛軌跡特征來(lái)判斷駕駛員狀態(tài)。主動(dòng)式DMS 一般基于攝像頭和近紅外技術(shù)，從眼瞼閉合、眨眼、凝視方向、打哈欠和頭部運(yùn)動(dòng)等，檢測(cè)駕駛員狀態(tài)。

主動(dòng)DMS 系統(tǒng)從18 年開(kāi)始逐漸放量，21 年1-9 月DMS 銷量同比增長(zhǎng)244%。自2006 年起，雷克薩斯LS 460 首次配備主動(dòng)DMS，隨著近年來(lái)一系列的安全事故大大提高了DMS 在自動(dòng)輔助駕駛系統(tǒng)尤其是L2/L3 功能上的的重要性。從2018 年開(kāi)始，隨著L2 和L3 系統(tǒng)逐漸量產(chǎn)，主動(dòng)式DMS 系統(tǒng)開(kāi)始放量。根據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù)， 2019 年在中國(guó)主動(dòng)DMS 系統(tǒng)的乘用車新車安裝量為1.02萬(wàn)套，同比增長(zhǎng)174%。2021 年1-9 月中國(guó)乘用車新車的DMS 系統(tǒng)銷量25.15萬(wàn)套，同比增長(zhǎng)244%，其中合資占比6%，本土占比94%，排名靠前的品牌有長(zhǎng)安、小鵬、哈弗、寶馬、蔚來(lái)等。2021 年中國(guó)DMS 爆發(fā)增長(zhǎng)主要原因是本土品牌增加了裝配車型力度。2021 年新上市車型DMS 裝配量9.67 萬(wàn)輛，占整體裝配量比例38%。

主機(jī)廠對(duì)DMS 系統(tǒng)的采用歷程

大部分Tier1 已推出DMS 完整解決方案，包括法雷奧、博世、大陸、電裝、現(xiàn)代摩比斯、偉世通、維寧爾等。在中國(guó)企業(yè)中，百度、商湯科技、中科創(chuàng)達(dá)、經(jīng)緯恒潤(rùn)等公司的DMS 產(chǎn)品也已落地在各個(gè)品牌車型上。

DMS 的核心功能是監(jiān)測(cè)駕駛員的疲勞和注意力分散程度。但是基于更多的傳感器，視覺(jué)+紅外攝像頭，甚至毫米波雷達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)更多的功能，譬如人臉識(shí)別、年齡性別估計(jì)、情緒估計(jì)、安全帶檢測(cè)、姿勢(shì)位置、遺忘檢測(cè)、座艙異常情況檢測(cè)、幼兒檢測(cè)等。通過(guò)人臉、性別和表情的識(shí)別， 實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證，以及更豐富的人車交互。目前DMS 的應(yīng)用僅停留在預(yù)警階段，而一旦與ADAS/AD 系統(tǒng)結(jié)合，還可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化車身控制等功能。

海外Tier 1 方案商的DMS 產(chǎn)品對(duì)比

國(guó)內(nèi)部分DMS 系統(tǒng)供應(yīng)商產(chǎn)品對(duì)比

空間測(cè)算：預(yù)計(jì)到2025 年全球市場(chǎng)規(guī)模近1200 億元，CAGR 22%

隨著高階輔助駕駛功能滲透率的不斷提升，平均單車攝像頭的數(shù)量也在不斷提升。對(duì)于L2.5 和L3 級(jí)的單車而言，平均車載攝像頭有望從6-7 顆提升到2030年的10 顆。隨著ADAS 攝像頭和高清攝像頭的滲透率逐漸提升，將會(huì)帶動(dòng)單車攝像頭價(jià)值量的不斷提升。根據(jù)我們測(cè)算，預(yù)計(jì)到2025 年全球車載攝像頭市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1178 億元，復(fù)合增長(zhǎng)率21.9%，全球車載攝像頭的搭載量有望突破2.45 億顆，復(fù)合增長(zhǎng)率19.2%。在中國(guó)市場(chǎng)方面，預(yù)計(jì)到2025 年，中國(guó)車載攝像頭市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到457 億元，車載攝像頭搭載量有望突破9600 萬(wàn)顆。

全球車載攝像頭市場(chǎng)規(guī)模（億元）

全球車載攝像頭搭載量（百萬(wàn)顆）

全球車載攝像頭市場(chǎng)空間測(cè)算

審核編輯 ：李倩