一文讀懂自動駕駛的環(huán)境感知技術

01.毫米波雷達

77GHz 正在取代24GHz 成為主流

毫米波雷達是一種使用天線發(fā)射波長1-10mm、頻率24-300GHz 的毫米波（Millimeter Wave，MMW）作為放射波的雷達傳感器。毫米波雷達根據接收和發(fā)射毫米波的時間差，結合毫米波傳播速度、載體速度及監(jiān)測目標速度，可以獲得汽車與其他物體相對距離、相對速度、角度及運動方向等物理環(huán)境信息。毫米波的波長介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導和光電制導的優(yōu)點。與激光雷達（LiDAR）相比，目前毫米波雷達技術更加成熟、應用更加廣泛、成本更加低廉；與可見光攝像頭相比，毫米波雷達的準確性和穩(wěn)定性更好，價格差距也在不斷縮小。尤其是全天候工作無可替代的優(yōu)勢，已成為汽車電子廠商公認的主流選擇，擁有巨大的市場需求。

車載毫米波雷達根據毫米波頻率可以分為24GHz、77GHz 和79GHz 毫米波雷達三大種類。目前各個國家對車載毫米波雷達的頻段各有不同，除了少數國家（如日本）采用60GHz 頻段外，主要集中在24GHz 和77GHz 兩個頻段。世界無線電通信大會已將77.5~78.0GHz 頻段劃分給無線電定位業(yè)務，以促進短距高分辨車用雷達的發(fā)展。由于77GHz 相對于24GHz 的諸多優(yōu)勢，未來全球車載毫米波雷達的頻段會趨同于77GHz 頻段（76-81GHz）。

各國車載毫米波頻段分配

根據探測距離的不同，毫米波雷達可分為短程毫米波雷達（SRR）、中程毫米波雷達（MRR）、遠程毫米波雷達（LRR）三種。24GHz 主要是以SRR 和MRR 雷達為主，77GHz 主要以LRR 雷達為主。一般情況下，SRR 的探測距離小于60 米，MRR 的探測距離在100 米左右，LRR 的探測距離大于200 米。

24GHz、77GHz 及79GHz 毫米波雷達

77 GHz 車載激光雷達優(yōu)勢顯著，正在逐漸替代24GHz 成為主流。（1）77GHz雷達的分辨率和精度更高：由于速度分辨率和精度與射頻成反比，更高的射頻頻率導致更好的速度分辨率和精度。77GHz 的毫米波雷達比24GHz 的速度分辨率和精度提高了3 倍；（2）77GHz 雷達的體積更小：77GHz 天線列陣的間距僅為24GHz 的三分之一，因此整個毫米雷達的體積也可以實現其三分之一。

海外廠商正主導市場，國內正起步追趕

國外毫米波雷達發(fā)展歷史悠久，國產正在逐步追趕。1973 年德國首次出現汽車防撞雷達，歐美大型毫米波雷達制造商已累積近40 年的技術經驗。早期的毫米波雷達采用高電子遷移晶體管制作集成電路，集成度低且成本高昂，直到2012年，英飛凌及飛思卡爾成功推出芯片級別的毫米波射頻芯片，降低了毫米波波雷達的技術門檻，同時降低其制造成本，推動毫米波雷達在各領域的應用。2013年，24GHz 毫米波雷達產品開始進入中國，2018 年，實現24GHz 毫米波雷達國產，但是在77GHz 毫米波雷達產品仍未實現大規(guī)模國產化，只有少數國內廠商具備77GHz 產品的量產能力，國產毫米波雷達仍在持續(xù)追趕中。

毫米波雷達的發(fā)展歷史

毫米波雷達的硬件占比約50%，主要由射頻前端（MMIC）、數字信號處理器、天線及控制電路等部分構成，軟件算法占比約50%。

? 射頻前端（MMIC）：是核心射頻部分，占總成本的25%左右。由發(fā)射器、接收器、功率放大器、低噪聲放大器、混頻器、濾波器及壓控振蕩器組成，起到調制、發(fā)射、接收及解調毫米波信號的作用。在技術趨勢上，集成度更高、體積更小的高集成趨勢下，CMOS 工藝有望成為主流。在供應商方面，加特蘭微電子、意行半導體、矽杰微電子、矽典微等本土廠商已有能力自行研發(fā)生產低頻24GHz 芯片，且價格較海外有30%以上的優(yōu)勢。但在高頻段77GHz 芯片方面，主要由恩智浦、英飛凌、德州儀器、意法半導體等供應。

? 數字信號處理器：通過嵌入不同的信號處理算法，分析前端收集的信號獲取目標信息，是保證毫米波雷達穩(wěn)定性及可靠性的核心部件，主要通過DSP 芯片或FPGA 芯片實現，占總成本的10%左右。在技術趨勢上，DSP芯片在復雜算法處理上具備優(yōu)勢，FPGA 在大數據底層算法上具備優(yōu)勢，“DSP+FPGA”融合在實時信號處理系統(tǒng)中的應用逐漸廣泛。在供應商方面，高端DSP 芯片和FPGA 芯片主要被國外企業(yè)壟斷，DSP 芯片供應商有飛思卡爾、英飛凌、亞德諾半導體、意法半導體等，FPGA 芯片供應商有賽靈思、阿爾特拉、美高森美、萊迪思等公司。

? 高頻PCB：天線是毫米波雷達發(fā)射和接收信號的重要組件，毫米波雷達可通過微帶列陣方式將多根天線集成到PCB 板上。由于毫米波頻率高，對電路尺寸精度要求高，所需印制電路板為高頻板材PCB，占總成本的10%。主要供應商為羅杰斯、Isola、施瓦茨為主，國內主要是滬電股份等公司。

博世的LRR2 和LRR3 毫米波雷達的結構

毫米波雷達成本組成

毫米波雷達上游主要供應商

博世、大陸、電裝、海拉等國外廠商占據全球毫米波雷達的七成市場份額。全球毫米波雷達主要供應商有博世、大陸、電裝、海拉、天合、安波福、奧托立夫等。博世、大陸、電裝、海拉等國外巨頭占據行業(yè)73%的市場空間，行業(yè)集中度較高。

2018 年全球毫米波雷達市場份額

中國毫米波雷達市場份額情況

維寧爾、大陸、海拉占據SRR 市場，博世、大陸、電裝等占據LRR 市場。根據佐斯汽研的數據顯示，維寧爾、大陸、海拉、安波福和法雷奧五家企業(yè)占據中國短程毫米波雷達（SRR）96.4%的市場空間，其中維寧爾排名第一，市占率32%；博世、大陸、電裝和安波福占據長距毫米波雷達（LRR）95.7%的市場空間，博世排名第一，市占率高達40%。

海外主要廠商的毫米波雷達及參數

24GHz 國產化率較高，77GHz 僅少部分國產玩家實現量產。國產廠商已實現24GHz 毫米波雷達產品市場化供貨，而僅少數玩家具備77GHz 毫米波雷達產品的量產能力，其中森思泰克是目前國內乘用車前裝77GHz 毫米波雷達市場份額排名首位的國產供應商，正在逐漸縮小與海外廠商的差距，其毫米波雷達的定點車型接近100 個，而德賽西威、華域汽車等公司也已達到77GHz 雷達的量產條件。

毫米波雷達國內主要供應商

空間測算：預計到2025 年全球市場規(guī)模380 億元，CAGR 26%

毫米波雷達作為最常用的車載傳感器之一，目前L1 或L2 級一般需要搭載0-3個左右，L3 級一般需要搭載3-6 個左右，而L4 或L5 級一般需要6-10 個左右，隨著高階輔助駕駛功能的滲透率逐漸提升，也將帶動平均單車搭載個數的提升。目前毫米波雷達正在逐漸從24GHz 朝著77GHz 遷移，24GHz 毫米波雷達平均單價300 元左右，77GHz 的在400 元左右，有望帶動平均毫米波雷達的價格提升。根據我們的測算，預計到2025 年全球毫米波雷達市場規(guī)模將達到384 億元，復合增長率為25.5%，全球毫米波雷達搭載量將達到1.1 億顆，復合增長率為23.7%。在中國市場方面，預計到2025 年，中國毫米波雷達市場規(guī)模將達到149 億元，中國毫米波雷達搭載量將達到4250 萬顆。

全球毫米波雷達市場規(guī)模（億元）

全球毫米波雷達搭載量（百萬顆）

全球毫米波雷達市場空間測算

相關公司：德賽西威、華域汽車、森思泰克

德賽西威：汽車智能化龍頭，具備24GHz/77GHz 量產能力

德賽西威是國際領先的汽車電子企業(yè)之一，聚焦智能座艙、智能駕駛和網聯服務三大領域的整合。公司擁有國際領先的制造工藝以及行業(yè)領先的制造裝備，其中24GHz/77GHz 毫米波雷達自動化生產線達到國際一流水平，77G 毫米波雷達已經獲得自主品牌車企訂單。

華域汽車：依托上汽優(yōu)質客戶資源，毫米波雷達不斷放量

華域汽車是國內最大的汽車零部件企業(yè)之一，主要業(yè)務涵蓋汽車內外飾件、金屬成型和模具、功能件、電子電器件、熱加工件、新能源等。公司控股股東為上汽集團，持有公司58%的股份。公司在24GHz 和77GHz 角雷達已經實現產業(yè)化，其中，24GHz 后向毫米波雷達實現對上汽乘用車、上汽大通等客戶的穩(wěn)定供貨。自動緊急剎車功能的77GHz 前向毫米波雷達已順利通過國家法規(guī)測試，實現對金龍客車的批產供貨。此外，華域汽車2021 年還發(fā)布了最新自主研發(fā)的4D 成像毫米波雷達產品LRR30，并計劃于今年第四季度實現量產。相較于傳統(tǒng)毫米波雷達，上汽華域LRR30 產品的探測距離提升了50%，對車輛等物體的探測距離可達300 米，對行人的探測距離亦可達150 米。

華域汽車77GHz 的4D 成像雷達

森思泰克：海康威視戰(zhàn)略投資，國內首家77GHz 量產上車

森思泰克是國內首家實現77GHz 車載毫米波雷達量產的企業(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%。公司突破國際巨頭的壟斷，于2019 年實現77GHz 毫米波雷達產品量產，并搭載于一汽紅旗HS5 上市，成為國內首個真正實現“上路”的ADAS 毫米波雷達傳感器。此外，公司的車內成員檢測毫米波雷達產品搭載于廣汽蔚來HYCAN 007 和長城汽車2021 款WEY VV6 上市，標志生命體征監(jiān)測車載毫米波雷達在國內首次實現量產上路。

公司作為國內領先的毫米波雷達傳感器研發(fā)商，擁有合資、國內一二線的多家主機廠合作伙伴，車載雷達產品已與多家知名車廠的熱銷車型配套合作，定點車型接近100個。根據佐斯汽研數據顯示，公司也是目前國內乘用車前裝77GHz毫米波雷達市場份額排名首位的國產供應商。此外，公司也于今年率先開展研發(fā)毫米波雷達的4D 成像技術，推出STA77-6 高分辨遠程雷達和STA77-8 高分辨遠程雷達兩款4D 成像雷達。

02.激光雷達

激光雷達是L3 級以上自動駕駛的必備傳感器

激光雷達，即（LiDAR， Light Detection and Ranging），是一種通過發(fā)射激光束來測量周圍環(huán)境物體的距離和方位的方法。激光雷達主要由發(fā)射模塊、處理模塊和接收模塊組成，其工作原理是向目標發(fā)射探測信號（激光束），然后將接收到的從目標反射回來的信號（目標回波）與發(fā)射信號進行比較，做適當處理后，就可獲得目標的有關信息，如目標距離、方位、高度、速度、姿態(tài)及形狀等參數，從而對障礙物、移動物體等目標進行探測、追蹤和識別。

激光雷達是當下已知的車載雷達中探測距離遠，角度測量精度極高的一種。激光雷達可以準確的感知周邊環(huán)境的三維信息，探測精度在厘米級以內。激光雷達能夠準確的識別出障礙物具體輪廓、距離成3D 點云，且不會漏判、誤判前方出現的障礙物，激光雷達普遍的有效探測距離也更遠。與毫米波雷達和攝像頭相比，激光雷達具備高分辨率、遠距離和視角廣闊等特性。

激光雷達的工作原理

激光雷達誕生于1960 年，起初用于科研及測繪項目，全球首個車規(guī)級激光雷達在2017 年實現量產。1960 年美國休斯實驗室的西奧多·梅曼發(fā)明了人類歷史上第一臺激光器，隨著激光器的發(fā)展，激光雷達逐漸發(fā)展起來。早期激光雷達主要用于科研及測繪項目，進行氣象探測以及針對海洋、森林、地表的地形測繪。2010 年，Neato 公司把激光雷達安在了掃地機器人上面，推出了NeatoXV-11，Neato 公司將單個激光雷達的成本控制在30 美元以內，解決了激光雷達的量產難題，打開了激光雷達在民用市場的空間。

而車載雷達的發(fā)展歷史可以追溯到21 世紀初，在2007 年，美國國防部組織的DARPA 無人車挑戰(zhàn)賽上，參賽的7 只隊伍，就有6 只安裝了Velodyne 的激光雷達。2010 年Ibeo 公司同法雷奧合作進行車規(guī)化激光雷達SCALA 的開發(fā)，SCALA 為基于轉鏡架構的4 線激光雷達，在2017 年成為了全球第一款車規(guī)級激光雷達，SCALA 并在當年搭載在全新的奧迪A8 上。

激光雷達的發(fā)展歷程

在測繪之外，智能駕駛、工業(yè)及服務機器人都是激光雷達的重要應用場景。在應用場景上，除了傳統(tǒng)的測繪測風之外，無人駕駛、高級輔助駕駛等智能駕駛場景正在快速成長。此外，工業(yè)及服務機器人如AGV，其應用包括無人配送、無人清掃、無人倉儲、無人巡等，都是激光雷達未來重要的應用場景。

國內外各企業(yè)激光雷達應用場景

智能駕駛將是未來五年激光雷達市場的主要增長動力。根據Yole 的預測，2019年全球激光雷達市場規(guī)模約為16 億美金，預計到2025 年全球激光雷達市場規(guī)模將達到38 億美金，年復合增長率約為20%。按照各細分應用板塊來看，智能駕駛場景未來五年的復合增長率將超過60%，將會為整個激光雷達市場提供18 億美金的增量，預計到2025 年，智能駕駛場景將占到整個激光雷達市場規(guī)模的50%，成為激光雷達市場的主要增長動力。此外，各種工業(yè)及服務機器人對激光雷達的需求也在快速增長，也將帶動整個激光雷達市場規(guī)模持續(xù)擴大。

目前主流的自動駕駛技術路徑主要分兩種：（1）以特斯拉為代表的視覺算法為主導的流派。以攝像頭主導，搭配毫米波雷達來捕捉周邊環(huán)境信息，使用先進的計算機視覺算法實現全自動駕駛。這一類方案所需的硬件成熟度較高，成本低，但毫米波雷達探測角度較小，遠距離探測能力也不足，需要優(yōu)異的算法來彌補缺點。典型代表有特斯拉，該技術路徑相對小眾；（2）以Waymo、部分車企為代表的激光雷達主導的流派。以激光雷達為主， 同時搭載毫米波雷達、超聲波傳感器和攝像頭，可以進行遠距離、全方位的探測，分辨率較強，但硬件成本較高，典型代表為谷歌Waymo、百度Apollo、文遠知行等主流無人駕駛企業(yè)。

純視覺主導與激光雷達主導的自動駕駛技術路線

激光雷達是車載攝像頭與毫米波雷達的有效補充，將是L3 級及以上自動駕駛的必備傳感器。從工作原理來看，激光雷達發(fā)射的光波的頻率比微波高出2-3個數量級，因此激光雷達具有極高的距離分辨率、角分辨率和速度分辨率，因此測量精度更高，獲得信息更為立體，同時，由于激光波長短，可發(fā)射發(fā)散角非常小的激光束，可探測低空/超低空目標，抗干擾能力強。即便是純視覺的方案從效果上能夠一定程度代替激光雷達的自動駕駛方案，但是對于高階自動駕駛而言，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，激光雷達將是L3 及以上自動駕駛的必備傳感器。

激光雷達是攝像頭與毫米波雷達的有效補充

混合固態(tài)短期會是主流，固態(tài)芯片化是終極形態(tài)

激光雷達主要由光束掃描器和探測系統(tǒng)兩個維度組成，一個負責成像，一個負責測距。按光束掃描器結構大致可劃分為三類：機械式、混合固態(tài)和固態(tài)激光雷達；按照掃描方式分為機械旋轉式、MEMS（微振鏡）、微距移動、Flash、OPA（光學相控陣）等。

各類激光雷達的原理和優(yōu)劣勢介紹

ToF 激光雷達是當前的主流，未來ToF 與FMCW 會共存。按照探測方式來分，分成了非相干測量（脈沖飛行時間測量法ToF 為代表）和相干測量（典型為FMCW 調頻連續(xù)波）。ToF 與FMCW 能夠實現室外陽光下較遠的測程（100~250m），是車載激光雷達的優(yōu)選方案。ToF 是目前市場車載中長距激光雷達的主流方案，未來隨著FMCW 激光雷達整機和上游產業(yè)鏈的成熟，ToF 和FMCW 激光雷達將在市場上并存。

混合固態(tài)方案作為當前市場的過渡期預計將存在5 年以上，終極形態(tài)的激光雷達會是低成本、高度芯片化的產品。

? 固態(tài)激光雷達是終極形態(tài)，混合固態(tài)MEMS 等方案短期內會是主流。機械式激光雷達技術本身成熟，但具有成本較高、裝配調制困難、生產周期長，且需要持續(xù)旋轉，機械部件的壽命較短，一般在1-2 年，很難應用在規(guī)模量產車型上。MEMS 混合固態(tài)激光雷達一方面具有尺寸小、可靠性高、批量生產后成本低、分辨率較高等優(yōu)勢，另一方面也存在信噪比低、有效距離短、視場角窄、工作壽命較短等缺點。MEMS 方案是當下車用激光雷達量產的最優(yōu)解，但是MEMS 微振鏡掃描角度小、振動問題與工作溫度范圍，過車規(guī)也存在挑戰(zhàn)。固態(tài)方案不用受制于機械旋轉的速度和精度，可大大壓縮雷達的結構和尺寸，提高使用壽命，并降低成本。

? 芯片化將會是激光雷達的架構趨勢。當前大部分ToF 激光雷達產品采用分立器件，即發(fā)射端使用邊發(fā)射激光器EEL 配合多通道驅動器、接收端使用線性雪崩二極管探測器（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、生產成本高、可靠性低等問題，芯片化架構的激光雷達可將數百個分立器件集成于一顆芯片，在降低物料成本的同時，省去了對每一個激光器進行獨立光學裝調的人力生產成本。此外，器件數量的減少，可以顯著降低因單一器件失效而導致系統(tǒng)失效的概率，提升了可靠性。芯片化架構的激光雷達是未來的發(fā)展方向。

激光雷達的芯片化架構設計

激光雷達成本拐點來臨，大規(guī)模商業(yè)化落地在即

激光雷達的成本構成。激光雷達本質是一個由多種部件構成的光機電系統(tǒng)，光電系統(tǒng)包括發(fā)射模組、接收模組、測時模組（TDC/ADC）和控制模組四部分構成，其中，光電系統(tǒng)成本約占激光雷達整機成本的70%。

激光雷達上游產業(yè)鏈主要包括激光器和探測器、FPGA 芯片、模擬芯片供應商，以及光學部件生產和加工商。激光器和探測器是激光雷達的重要部件，激光器和探測器的性能、成本、可靠性與激光雷達產品的性能、成本、可靠性密切相關。激光器主流供應商有歐司朗、艾邁斯半導體、魯門特姆，探測器主流供應商有濱松、安森美、索尼等。FPGA 通常被用作激光雷達的主控芯片，主流供應商有賽靈思、英特爾等，除了FPGA 之外，也可以選用MCU、DSP 等代替。MCU 的主流供應商有瑞薩、英飛凌等，DSP 的主流供應商有德州儀器、亞德諾半導體等。而在相關光學部件上，國內供應鏈已經完全實現替代海外，實現自主供應。

激光雷達上游主要供應商

從各家的Velodyne 的64 線機械式激光雷達的售價在7.5 萬美元，32 線的機械式激光雷達售價在4 萬美元左右，16 線的機械式激光雷達售價在3999 美元。而國內廠商，如禾賽科技在2020 年發(fā)布的機械式激光雷達售價為4999 美元左右，速騰聚創(chuàng)在2020 年發(fā)布的機械式激光雷達售價為1898 美元。

各家激光雷達的產品及價格

隨著相關技術和產業(yè)鏈日益成熟，激光雷達的成本拐點即將來臨。Velodyne 宣布計劃到2024 年將平均單價將下降到600 美元，華為也宣布未來計劃將激光雷達的價格控制在200 美金以內。隨著相關技術逐漸成熟和供應鏈體系的逐步完善，當前混合固態(tài)的激光雷達平均價格約在1000 美元左右，預計到2023 年左右成本有望下探到500 美元。隨著激光雷達的成本拐點逐步到來，也為大規(guī)模商用打造了充分的基礎。

2022 年有望成為激光雷達大規(guī)模商業(yè)的元年。在2021 年，如蔚來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的車型正在量產路上，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，長城最新發(fā)布的沙龍機甲龍更是配備4 顆激光雷達。這些車型大多在2022 年量產，2022 年有望成為激光雷達大規(guī)模商業(yè)的元年。

各車型在激光雷達型號的選擇

空間測算：預計到2025 年全球市場規(guī)模739 億元，CAGR 107%。

各家OEM 車廠在2022 年搭載激光雷達的車型紛紛量產，帶動車規(guī)級激光雷達市場持續(xù)放量。當前由于激光雷達相對較高，只有L2.5 和L3 以上的車型才會搭載，預計單車平均搭載數量將從1 顆逐漸提升到2030 年有望達到3 顆。預計到2025 年全球車規(guī)級激光雷達搭載量將超過3100 萬顆，保持高速增長；隨著激光雷達的大規(guī)模量產，價格有望持續(xù)下降，預計將從目前的6000 元，下降至2025 年3000 元左右；而在市場空間方面，預計到2025 年全球市場規(guī)模有望超過739 億元，復合增長率107%。中國市場方面，預計到2025 年中國激光雷達市場規(guī)模有望達到287 億元，激光雷達搭載量有望超過1200 萬顆。隨著高階自動駕駛對激光雷達的需求不斷提升，帶動激光雷達市場快速爆發(fā)，車規(guī)激光雷達將是未來五年智能傳感器市場中彈性最大的子板塊。

全球車規(guī)激光雷達市場規(guī)模（億元）

全球車規(guī)激光雷達搭載量（萬顆）

全球車規(guī)激光雷達市場空間測算

相關公司：炬光科技、速騰聚創(chuàng)、禾賽科技

全球激光雷達領域的主要玩家包括美國的Velodyne、Luminar、Aeva、Ouster，以色列的 Innoviz，德國的Ibeo，以及國內的速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、鐳神智能等。

激光雷達賽道主要玩家

炬光科技：高功率半導體激光產業(yè)先驅

炬光科技成立于2007 年，擁有半導體激光、激光光學、汽車應用（激光雷達）、光學系統(tǒng)四大業(yè)務，是國內實力最強的高功率半導體激光器品牌。炬光科技正在面向智能駕駛激光雷達、智能艙內駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)等汽車創(chuàng)新光子應用領域進行產品開發(fā)和核心能力建立，目前已通過IATF16949 質量管理體系認證、德國汽車工業(yè)協會VDA6.3 過程審核，擁有車規(guī)級激光雷達發(fā)射模組設計、開發(fā)、可靠性驗證、批量生產等核心能力，并與北美、歐洲、亞洲多家知名企業(yè)達成合作意向或建立合作項目。

炬光科技車載激光雷達產品布局

速騰聚創(chuàng)：全球領先的激光雷達供應商

速騰聚創(chuàng)成立于2014 年，是全球領先的智能激光雷達系統(tǒng)科技企業(yè)。速騰聚創(chuàng)通過激光雷達硬件、感知軟件與芯片三大核心技術閉環(huán)，為市場提供具有信息理解能力的智能激光雷達系統(tǒng)，產品技術包括MEMS 與機械式激光雷達硬件等，合作伙伴覆蓋全球各大自動駕駛科技公司、車企、一級供應商等，是目前全球唯一實現第二代智能固態(tài)激光雷達車規(guī)量產交付的企業(yè)。目前，速騰聚創(chuàng)的產品技術已廣泛應用于自動/輔助駕駛乘用車&商業(yè)車，無人物流車，智慧交通新基建等細分領域，其中前裝定點量產項目覆蓋超跑、轎跑、SUV、重卡等各類車型。目前，已經有小鵬G9，智己L7，威馬M7，廣汽埃安LX Plus 等多個車型即將搭載公司的M1 激光雷達。

速騰聚創(chuàng)的RS-LiDAR-M1 固態(tài)激光雷達

禾賽科技：全球自動駕駛激光雷達領軍企業(yè)

禾賽科技創(chuàng)立于2014 年，是全球自動駕駛及高級輔助駕駛（ADAS）激光雷達的領軍企業(yè)。禾賽主營業(yè)務為研發(fā)、制造、銷售高分辨率3D 激光雷達以及激光氣體傳感器產品，在光學、機械、電子、軟件等激光雷達核心領域有著卓越的研發(fā)能力和深厚的技術積累，在全球范圍內擁有數百項專利，其自研芯片、功能安全、主動抗干擾等技術打破了行業(yè)多項記錄。公司最新發(fā)布的AT128 作為車規(guī)級前裝量產激光雷達，已拿到了包括理想、集度、高合、路特斯等多家主機廠的定點，禾賽具備強大的車規(guī)級規(guī)?；a能力，年產能百萬臺的“麥克斯韋”超級智造中心將于2022 年全面投產。禾賽的客戶包括全球主流自動駕駛公司和頂級汽車廠商、一級供應商、機器人公司等，遍及全球30 個國家和地區(qū)、70 多個城市。

禾賽科技最新發(fā)布的AT128 車規(guī)級激光雷達安裝示意圖

03.車載攝像頭

單車攝像頭數量持續(xù)增加，天花板不斷打開

車載攝像頭是環(huán)境感知中最常見的傳感器之一。攝像頭的工作原理即目標物體通過鏡頭生成光學圖像投射到圖像傳感器上，光信號轉變?yōu)殡娦盘?，再經過A/D（模數轉換）后變?yōu)閿底謭D像信號，最后送到DSP（數字信號處理芯片）中進行加工處理，由DSP 將信號處理成特定格式的圖像傳輸到顯示屏上進行顯示。視覺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，對于自動駕駛汽車而言，攝像頭取代了人類視覺，成為了汽車獲取外界信息的重要來源。

車載攝像頭的優(yōu)點十分明顯，成本低且技術成熟，采集信息的豐富度較高，最接近人類視覺，但其缺點也十分顯著，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、大霧等能見度不足的場景下，其識別效率大大降低，此外，車載攝像頭缺乏深度信息，三維空間感不足。

車載視像頭結構組成

圖像傳感器成本占比超過五成，CMOS 為當下主流選擇。車載攝像頭的硬件結構包括光學鏡頭（光學鏡片、濾光片、保護膜）、圖像傳感器、圖像信號處理器（ISP）、串行器、連接器等器件。成本結構成上，圖像傳感器成本占比最高，成本占比達到50%，CMOS 圖像傳感器具有讀取信息方式簡單、輸出信息速率快、耗電少、集成度高、價格低等特點，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，聯創(chuàng)電子正在快速崛起。根據ICVTank 在2019 年的數據顯示，舜宇光學全球車載攝像頭出貨量第一，市占率超過30%，韓國世高光、日本關東辰美、日本富士占絕行業(yè)前四名，前四名市占率超過80%。國產方面，除舜宇之外，聯創(chuàng)電子是國內唯二具備較強競爭力的廠商，目前已經進入特斯拉、蔚來等產業(yè)鏈，正在快速崛起。

車載CIS 呈現寡頭格局，韋爾收購豪威科技一躍成為行業(yè)第二。車載CIS（CMOS Image Sensor）是當下主流的車載攝像頭圖像傳感器方案，其中安森美是絕對的車載CIS 龍頭，市占率超過六成，豪威科技位列第二，市占率約為20%，索尼和三星作為手機CIS 的龍頭，進入車載市場較晚，正在快速切入。國產廠商方面，韋爾股份收購豪威科技后，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份額

2018 年全球車載CIS 傳感器市場份額

中游模組主要由海外公司主導，國產比例仍然較低。由于車規(guī)級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雜，在競爭格局方面，主要由海外公司占據主要市場份額，松下、法雷奧、富士通、大陸、麥格納等占據市場主要地位，國產方面，舜宇光學、聯創(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域。

2019 年全球車載攝像頭模組市場份額

根據安裝位置劃分，車載攝像頭可以分為五大類：內視攝像頭、后視攝像頭、前置攝像頭、側視攝像頭、環(huán)視攝像頭等；根據結構劃分，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駕駛汽車的前視，視角一般為45 度左右，負責實現FCW、LDW、PCW、TSR、ACC 等功能，而廣角攝像頭則要用于自動駕駛汽車的后視（后視泊車輔助）、內置（閉眼提醒、DMS）、側視（盲點檢測）、以及環(huán)視（全景泊車、LDW）等多個方位多種功能。

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量持續(xù)上升。從各家最新發(fā)布的車型搭載方案來看，造車新勢力的單車搭載攝像頭數量平均已超過10 顆。2021 年最新發(fā)布的蔚來ET7 共搭載了11 顆攝像頭，小鵬計劃于2022 年量產的G9 車型預計將搭載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)造了堅實的基礎。

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 個攝像頭+12 個超聲波雷達+1 個毫米波雷達。該感知系統(tǒng)可以實現在250 米半徑內提供360 度的視野，可以在一定距離內探測軟硬物體，而且精度幾乎是以前系統(tǒng)的兩倍。包括1 個前視窄視野長焦攝像頭（FOV 25 度、最大測距250 米），1 個前視主視野中焦攝像頭（FOV50 度、最大測距150 米），1 個前視寬視野廣角攝像頭（FOV 150 度、最大測距60 米），2 個側方前視攝像頭（最大測距80 米）、2 個側方后視攝像頭（最大測距100 米）和1 個后視攝像頭（最大測距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），一顆前視窄視野長焦攝像頭（FOV 28 度），1 顆后視攝像頭（FOV 60 度），4 顆側視攝像頭（FOV 100 度），4 顆停車輔助攝像頭，1 顆DMS 內視攝像頭。

單車搭載攝像頭數量持續(xù)增加，預計到23 年有望超過平均每臺車3 顆。根據佐思汽研數據，2021Q1 中國乘用車市場車載攝像頭的總安裝量為922.3 萬顆，同比增長95.3%，2021Q1 單車的攝像頭安裝量從2020Q1 的1.559 顆提升至1.779 顆，市場對車載攝像頭的需求量持續(xù)增加。根據Yole 預測，2018 年全球汽車平均每臺搭載攝像頭的數量為1.7 顆，預計到2023 年有望增加單車3 顆左右，CAGR 達12%。而對于高端車的搭載情況，根據Yole 數據顯示，高端車型的單車攝像頭搭載數量從2014 年的5 顆提升到2020 年的8 顆，預計到2024年將超過11 顆。

此外，根據不同等級自動駕駛的要求，為了實現更準確的識別效果，每一類攝像頭會搭載不同焦段2-3 只。L1 或2 級的車輛主要以安裝倒車或環(huán)視攝像頭為主，單車攝像頭數量約在3-5 顆左右；L3 級車輛還會安裝前視攝像頭，單車攝像頭數量約在8 顆左右；L4/5 級車輛基本會囊括各種類型的攝像頭，單車攝像頭數量約在10-20 顆左右。

21Q1 中國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量（顆）

2012-2025 年單車搭載攝像頭的個數變化情況

各類型車載攝像頭快速上車，滲透率不斷提升。19-20 年我國后視攝像頭滲透率占比最高為50%，前視攝像頭滲透率30%、側視攝像頭滲透率22%，內置攝像頭滲透率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)測需求上升，DMS 攝像頭也在快速上車。根據佐思汽研的數據，2021Q1 中國乘用車市場DMS 安裝量同比增長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 中國乘用車市場各類攝像頭安裝量增速

EEA 架構集中化，有望帶動攝像頭成本下行

特斯拉剝離計算功能，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 圖像傳感器實現圖像采集，Mobileye 的EyeQ4 實現視覺處理。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 萬像素的CMOS 圖像處理器，并沒有安裝計算功能模塊，圖像處理功能則由Autopilot 來實現。

根據SystemPlus 測算，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構拆解

采孚S-Cam4 三目前視攝像頭結構拆解

EEA 架構的集中化會促使算力集中化，進而加速傳感器的硬件簡化。以特斯拉為例，Model 3 的電子電氣架構已經進入準中央架構階段，由中央計算模塊（CCM）、左車身控制模塊（BCMLH）、右車身控制模塊（BCMRH）三個部分組成，特斯拉的準中央E/E 架構已帶來了線束革命，Model S/Model X 整車線束的長度是3 公里，Model 3 整車線束的長度縮短到了1.5 公里，Model Y 進一步縮短到1 公里左右，特斯拉最終的計劃是將線束長度縮短至100 米。整個架構的不斷集中化，也帶動了整個控制和算力的集中化，也避免了過往各ECU之間的算力冗余，進一步簡化邊緣端傳感器，從而帶動邊緣段硬件成本的進一步下探。

集中式的EEA 架構

特斯拉Model 3 的電子電氣架構

車內感知需求不斷增加，DMS 有望成為標配

駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)（DMS，Driver Monitor System）是指駕駛員行駛過程中，全天候監(jiān)測駕駛員的疲勞狀態(tài)、危險駕駛行為的信息技術系統(tǒng)。在發(fā)現駕駛員出現疲勞、打哈欠、瞇眼睛及其他錯誤駕駛狀態(tài)后，DMS 系統(tǒng)將會對此類行為進行及時的分析，并進行語音燈光提示，起到警示駕駛員，糾正錯誤駕駛行為的作用。DMS 一般分為主動式DMS 和被動式DMS。被動式DMS 基于方向盤轉向和行駛軌跡特征來判斷駕駛員狀態(tài)。主動式DMS 一般基于攝像頭和近紅外技術，從眼瞼閉合、眨眼、凝視方向、打哈欠和頭部運動等，檢測駕駛員狀態(tài)。

主動DMS 系統(tǒng)從18 年開始逐漸放量，21 年1-9 月DMS 銷量同比增長244%。自2006 年起，雷克薩斯LS 460 首次配備主動DMS，隨著近年來一系列的安全事故大大提高了DMS 在自動輔助駕駛系統(tǒng)尤其是L2/L3 功能上的的重要性。從2018 年開始，隨著L2 和L3 系統(tǒng)逐漸量產，主動式DMS 系統(tǒng)開始放量。根據佐思汽研數據， 2019 年在中國主動DMS 系統(tǒng)的乘用車新車安裝量為1.02萬套，同比增長174%。2021 年1-9 月中國乘用車新車的DMS 系統(tǒng)銷量25.15萬套，同比增長244%，其中合資占比6%，本土占比94%，排名靠前的品牌有長安、小鵬、哈弗、寶馬、蔚來等。2021 年中國DMS 爆發(fā)增長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 萬輛，占整體裝配量比例38%。

主機廠對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、現代摩比斯、偉世通、維寧爾等。在中國企業(yè)中，百度、商湯科技、中科創(chuàng)達、經緯恒潤等公司的DMS 產品也已落地在各個品牌車型上。

DMS 的核心功能是監(jiān)測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+紅外攝像頭，甚至毫米波雷達，可以實現更多的功能，譬如人臉識別、年齡性別估計、情緒估計、安全帶檢測、姿勢位置、遺忘檢測、座艙異常情況檢測、幼兒檢測等。通過人臉、性別和表情的識別， 實現身份認證，以及更豐富的人車交互。目前DMS 的應用僅停留在預警階段，而一旦與ADAS/AD 系統(tǒng)結合，還可以實現個性化車身控制等功能。

海外Tier 1 方案商的DMS 產品對比

國內部分DMS 系統(tǒng)供應商產品對比

空間測算：預計到2025 年全球市場規(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量也在不斷提升。對于L2.5 和L3 級的單車而言，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，將會帶動單車攝像頭價值量的不斷提升。根據我們測算，預計到2025 年全球車載攝像頭市場規(guī)模將達1178 億元，復合增長率21.9%，全球車載攝像頭的搭載量有望突破2.45 億顆，復合增長率19.2%。在中國市場方面，預計到2025 年，中國車載攝像頭市場規(guī)模將達到457 億元，車載攝像頭搭載量有望突破9600 萬顆。

全球車載攝像頭市場規(guī)模（億元）

全球車載攝像頭搭載量（百萬顆）

全球車載攝像頭市場空間測算

審核編輯 ：李倩