【中微行研】无人驾驶市场行业研究(中篇)

发表于 讨论求助 2019-09-18 12:56:59


无人驾驶的市场前景空前巨大。无人驾驶是依靠车载传感器来感知周围环境,利用计算机进行操控的综合智能系统,是汽车工业的终极目标。它可以有效减少交通安全事故、降低交通拥堵程度、减少温室气体排放、帮助特殊人群出行及节约城市空间。同时,谷歌、丰田等无人驾驶巨头计划在2020年前后推出自己的无人驾驶系统。IHS预测,到2025年全球无人驾驶汽车销量将达到23万辆。



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无人驾驶的慧眼——传感层


图:汽车ADAS系统传感器性能对比



1.车载摄像头已比较成熟,基本无投资机会


车载摄像头主要有前视(安装在前挡风玻璃上)、侧视、后视摄像头,其中前视摄像头是使用频率最高的摄像头。摄像头(Camera)作为一种已普遍应用的传感器,具有成本低廉、信息采集量大等特点,现在的摄像头的分辨率也己经达到了较高水准。


2.多种传感器融合应用是未来必然趋势,毫米波雷达将率先成为ADAS系统主力传感器


汽车毫米波雷达指利用波长为毫米级(主要使用24GHz、77GHz或79GHz)的雷达,其可以快速准确获取汽车车身周围信息如相对距离、相对速度、角度、是否有物体、运动方向等,并根据所探知的信息,进行目标追踪、目标识别分类,并作出相应警示或决策。


毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光等光学导引头相比,毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强,具有全天候(大雨天除外)、全天时的特点。毫米波雷达的多项优势,其目前在汽车防撞传感器中占比较大,根据IHS的数据,毫米波/微波雷达+摄像头在汽车防撞传感器中占比达到了70%。


毫米波雷达目前主要应用于中高端车型,随着大众对汽车主动安全性能的认可度增加,ADAS相关产品将逐渐向低端车型普及。


完全实现ADAS各项功能一般需要“1长+4中短”5个毫米波雷达。目前全新奥迪A4采用5个毫米波雷达(1长+4短),奔驰的S级采用7个毫米波雷达(1长+6短)。


以自动跟车型(Stop&Go)ACC功能为例,一般需要3个毫米波雷达。车正中间一个77GHz的LRR,探测距离在150-250米之间,角度为10度左右;车两侧各一个24GHz的MRR,角度都为30度,探测距离在50-70米之间。


AEB是最有实际意义的ADAS功能,未来会成为中高档汽车的标配,需要1个77GHzLRR。


图:奔驰S级采用7个毫米波雷达“1LRR+6SRR”,基本可实现各项ADAS功能


10月20日,马斯克通过电话举行了发布会,宣布所有的特斯拉新车将装配“具有全自动驾驶功能”的硬件系统——Autopilot2.0。该系统将包含8个摄像头,覆盖360度可视范围,对周围环境的监控距离最远可达250米。除此之外,车辆配备的12个超声波传感器完善了视觉系统,探测和传感硬、软物体的距离接近上一代系统的两倍。增强版前置雷达通过冗余波长提供周围更丰富的数据,雷达波可以穿越大雨、雾、灰尘,甚至前方车辆。与上一代Autopilot最大的特点是将车载摄像头由1个增加至8个,大大提升了特斯拉的视觉能力,并通过进一步加强其超声波传感器和毫米波雷达,新的感知系统获得了更远的感知距离、更多的冗余机制、更复杂路况和天气的适应能力。


除了传感器,处理器层面也提升巨大:Autopilot2.0版本搭载了全新的车NVIDIATitanGPU,该处理器处理速度能达到每秒12万亿次,是前代的40倍,“堪比一台超级电脑”,强大的处理能力有效激活特斯拉汽车大脑:“TeslaNeuralNet”,运行特斯拉基于深度神经网络研发的视觉系统、声纳与雷达系统软件,系统为mobileye。



2.1.频率有望趋于统一,77GHz将成毫米波雷达主流


在毫米波雷达的频率选择上,各个国家主要有三种波段——24GHz、60GHz、77GHz,而目前正在向77GHz靠拢。欧洲和美国选择的是对77GHz的集中研究,而日本则选用了60GHz的频段,随着世界范围77GHz毫米波雷达的广泛应用,日本也逐渐转入了77GHz毫米波雷达的开发。


目前毫米波雷达主要是以24GHzSRR(ShortRangeRadar)系统+77GHzLRR(LongRangeRadar)系统的形式出现,24GHz毫米波雷达主要负责短距离探测,而77GHz毫米波雷达主要负责远距离探测。


77GHz雷达相对于24GHz雷达体积更小。77GHz雷达波长不到24GHz的三分之一,所以收发天线面积大幅减小,整个雷达的尺寸有效下降,对于追求小型化非常有利。


77GHz雷达可以同时满足高传输功率和宽工作带宽,同时满足这两点使得其可以同时做到长距离探测和高距离分辨率。


77GHz雷达在天线、射频电路、芯片等的设计和制造难度更大,技术成熟度较低,目前成本更高。


另外,国际电信联盟(ITU)在2015年将79GHz划归为汽车安全领域应用,此频段可检测行人并可针对多个目标,未来可能替代24GHz成为短距离雷达,被广泛应用。


2.2.毫米波雷达国外公司把持核心技术,由于长期的技术封锁,国内公司积极寻求突破。


在毫米波雷达领域,主要的生产商都是国外公司,这些公司掌握着该领域的核心技术。


毫米波雷达系统的领先厂商包括博世(Bosch)、大陆(Continental)、TRW、德尔福(Delphi)、Hella、富士通(Fujitsu-ten)、电装(Denso)等公司。博世与大陆的占有率均为22%,并列全球第一。博世的长距离探测雷达是其核心产品,由于探测距离最远的毫米波雷达,大陆比较全面,TRW的主力为24GHz雷达,同时开发下一代360度感知雷达,Hella以24GHz雷达为核心,其24GHz雷达市占率为全球第一。


目前提供汽车毫米波雷达器件的公司有飞思卡尔(Freescale)、英飞凌(Infineon)、意法半导体(STM)、TriQuint等公司。Freescale和Infineon公司主要提供收发前端集成单片(MMIC),TriQuint公司提供工作频率77GHz的低噪放、放大器、倍频器等器件。博世(Bosch)、德尔福(Delphi)等公司提供汽车毫米波收发模块。



图:汽车雷达主要厂商市场占比        图:汽车雷达传感器集成电路主要厂商市场占比


图:全球汽车微波/毫米波雷达市场需求预测



毫米波雷达方面的核心技术和厂商都集中在国外,同时由于国外对我国的技术封锁以及人才短缺、元器件进口依赖等,对于毫米波雷达尤其是77GHz毫米波雷达的技术难度大。但由于毫米波雷达市场空间大、潜力足,所以国内近期涌现出多家相关公司,有望逐步取得技术和市场上的突破。国内相关公司主要包括厦门意行半导体、沈阳承泰科技、北京行易道科技、杭州智波科技、湖南纳雷科技以及深圳卓泰达电子等。


厦门意行半导体。意行半导体是国内第一家专注于汽车雷达射频前端微波/毫米波集成电路开发的高科技企业。已独立开发出多款具有完全自主知识产权的微波/毫米波集成电路,是目前国内唯一一家提供24GHz汽车主动安全雷达射频前端MMIC解决方案的企业。公司具有自主知识产权的SG24T1、SG24R1、SG24TR1等MMIC套片,打破了国外的垄断,填补国内空白。


沈阳承泰科技。承泰科技成立于2015年4月,并立项研发77GHz汽车毫米波雷达,目前公司在研发77GHz汽车毫米波雷达上也取得突破,预计今年产品会问世。


北京行易道科技。行易道成立于2014年,目前其77GHz毫米波雷达已经应用在北汽的车型中,其与市面上博世、大陆等外资产品各项参数相当。目前已有产品应用到了北汽车型上。


杭州智波科技。杭州智波科技有限公司研发团队已研制成功了毫米波防撞雷达系统,主要涵盖了主动车距控制巡航系统、防撞预防系统、盲点侦测系统等七大功能。其研制出的24GHz和77GHz雷达感应器方案使得整个系统能够对不同的动态进行预警。2015年12月,亚太机电集团有限公司以700万元增资杭州智波科技有限公司获10%的股权。


湖南纳雷科技。湖南纳雷科技有限公司成立于2012年1月18日,已有24GHz/77GHzMMIC和系列化传感器以及SRR、LRR电扫描雷达,满足汽车主动安全和自动驾驶应用。


深圳卓泰达电子。卓泰达电子科技有限公司成立于2009年,是一家以OBD车联网、汽车防撞预警及汽车周边电子产品研发、生产、销售服务为一体的高科技公司。其已推出RCC毫米波雷达防撞预警系统。


3.激光雷达与ADAS及无人驾驶形成良好搭配,目前价格较高


激光雷达2020年市场规模有望超100亿。预计激光雷达受益于技术提升及产能提升,2020年单只激光雷达成本有望达到400元,以整车安装2-4个激光雷达(前后探测距离)测算,对应整车成本为800-1600元。按照2020年前装市场25%渗透率、后装市场5%渗透率估算,中国市场规模有望近200亿。


激光雷达的应用领域很广泛,未来所有的智能设备,一旦涉及环境感知,都需要利用激光雷达。目前国际上领先的生产激光雷达的厂商主要有Velodyne、Quanergy、Ibeo、西克(SICK)、北阳机电(Hokuyo)等。其中西克和北阳机电的激光雷达是二维激光雷达,主要用于工业领域和安全防护领域,其他三个厂商生产的激光雷达一般用于三维测距。Velodyne、Quanergy的激光雷达主要用于无人驾驶汽车,Ibeo的激光雷达受限于线型和精度,主要应用于ADAS系统。这三家激光雷达厂商都已经和一些无人驾驶汽车研究机构、车厂或Tier1的汽车供应商建立了合作关系。Velodyne已经和福特建立了合作关系,并且谷歌无人车、百度无人车和一些高校的无人驾驶汽车研究团队都使用的Velodyne公司的产品;Quanergy已经和汽车电子系统TIER1供应商德尔福展开合作;Ibeo也与汽车电子系统TIER1供应商法雷奥有合作关系。


图:世界激光雷达主流厂商


3.1.Velodyne行业第一,是谷歌、百度用的无人驾驶激光雷达


Velodyne的主打产品HDL-64有64个激光器数,最远测量范围可达100-120米,精度可以达到±2cm。扫描频率1.3M点/秒,垂直视野26.8°,水平视野360°,功率60W,作业温度-10至50℃,大小203mm×284mm,重量15kg。目前价格较高,约6-7万美元。


Velodyne不提供算法产品,向车企或者互联网企业输出的是激光雷达原始数据,用于完全无人驾驶的测试。除了位置和距离信息,Velodyne还扫描物体的密度信息,根据物体的反射率,判断对象中哪块是交通指示牌,继而可以由摄像头针对性地分析指示牌内容,从而减少算法成本。


Velodyne目前已经量产销售的激光雷达有三款,分别是HDL-64E(64线)、HDL-32E(32线)、VLP-16(16线)。除了谷歌、百度、Uber等无人驾驶汽车使用64线产品,一些车企在车上使用32线和16线产品测试。2016年1月CES上,福特展示了安装VelodyneHDL-32的混动版蒙迪欧自动驾驶研究车。荷兰NAVYA的两部全自动驾驶ARMA公交穿梭车测试了VLP-16和HDL-32,最后选用32线。Velodyne并不提供算法产品。Velodyne向车企输出的是激光雷达原始数据。



图:Velodyne三款雷达主要参数


2016年8月,福特和百度,分别向硅谷激光雷达技术厂商VelodyneLiDAR投资7500万美元。这笔资金将被用于加速下一代激光雷达的开发和制造。


3.2.Ibeo产品包含软硬件整套方案


Ibeo是一家成立于1998年的公司,2000年被传感器制造商SickAG收购。2000年至2008年公司研发了激光扫描技术、并且开始了若干自动驾驶项目的尝试。公司和欧洲委员会共同研发了十字路口安全的驾驶辅助产品,在全球范围售卖。2009年公司脱离SickAG独立,2010年和法雷奥合作开始量产可用于汽车的产品ScaLa。目前已有的Ibeo全自动驾驶测试车上,常用的多点布局组合是LUX和miniLUX两款产品。


Ibeo最早涉足车载激光雷达产品并提供路上物体追踪、识别。与Velodyne不同,Ibeo的产品包括了硬件和软件在内的整套解决方案。硬件产品涉及ADAS到自动驾驶整个进程,软件方面公司提供的激光雷达融合系统可将6个传感器采集的信息实时整合到一个ECU后,实现智能追踪识别。


3.3.Quanergy后来居上


Quanergy是一家激光雷达领域的新晋创业公司。2014年5月,公司获得来自三星电子风险投资,特斯拉创始人及清华企业家协会天使基金的种子投资。2014年12月,公司完成3000万美金的A轮融资。2015年Quanergy得到德尔福的战略投资。德尔福收购了Quanergy部分股权,目前两家公司的工程师正在努力研发LiDAR系统。


3.4.国内在激光雷达研发这块的企业则主要有北醒光子、思岚科技、镭神智能、速腾聚创、禾赛科技


国内有数家公司参与激光雷达的研发与生产,应用领域主要包括大气污染检测、三维测绘、汽车等。



表:国内主要参与激光雷达研发与生产的厂商


相比于国外企业已经具有相对成熟的成型产品,且已经和相关公司展开合作,国内公司在激光雷达的研发和生产上则只是刚刚起步。目前,国内研发生产激光雷达的公司主要有3家:华达科捷和欧镭激光(都是巨星科技子公司)、镭神智能、思岚科技、北醒光子。


激光雷达的下游应用领域核心是无人驾驶汽车、服务机器人、无人机和工业测绘领域等。从目前全球激光雷达企业的下游应用领域分布来看,居多的仍然是智能汽车和机器人领域,传统的测绘领域中,也有一批3D激光扫描仪的企业,转型向更具成长性的机器人和无人驾驶领域。


表:国内外激光雷达企业及产品应用领域


国内在激光雷达研发这块的企业则主要有北醒光子、思岚科技、镭神智能、速腾聚创、禾赛科技。


北醒光子:在2015年该公司入驻清华启迪科技园,公司目前的产品有三大系列:单线环境雷达DE-LiDAR1.0、多线长距雷达DE-LiDAR2.0和固态雷达DE3.0系列(多线长距雷达目前正在研发,可做到8到32线)。在融资方面,公司已获得IDG资本的A轮投资。


思岚科技:成立于2013年,是一家提供消费级产品领域的高性能机器人定位导航解决方案及相关核心传感器的公司。目前主要的产品有:激光测距扫描雷达、即时定位与地图构建导航系统和通用型商业机器人平台。其研发的主要是应用在服务机器人领域的三角测距雷达。目前,思岚科技已完成数千万美元的A轮融资。


镭神智能:镭神智能成立于2015年初,是一家提供机器人导航避障激光雷达、激光灭蚊炮和激光灭蚊机器人、中远距离脉冲测距激光雷达等产品及解决方案的公司。在今年7月份,该公司也宣布获得近亿元人民币的A轮融资,由招商资本领投,如山资本跟投。


速腾聚创:速腾聚创此前的产品主要用于静态测绘,现在则是专注于无人驾驶激光雷达。在十一期间刚宣布完成其混合固态的16线激光雷达研发。该公司在成立500天余天内先后获得了东方富海领投的天使轮和A轮融资以及复星昆仲的数千万的A+轮融资。


禾赛科技:该公司成立于2014年11月,其前身为2012年成立的美国硅谷禾赛仪器公司。近日已宣布完成了适用于无人车及辅助驾驶的16线激光雷达产品的研发,同时在固态雷达方面也做出了布局。融资上,目前也已完成了3轮融资。


在无人驾驶领域,激光雷达是其重要的硬件门槛。国内自主的多线激光雷达的出现或许会让国内的无人驾驶汽车的上下游企业获益。无论是百度还是乐视这样的大型互联网企业,都需要该技术的支持。


4.“激光雷达+摄像头+毫米波雷达”的传感器组合成为无人驾驶汽车主流解决方案


激光雷达最大的缺点就是易受大气的光传输效应影响,因而遇浓雾、雨、雪天气无法工作,而毫米波则可以快速获得速度信息,并且在雾天衰减率低,穿透性好,但是随着使用的增加,系统容易受到其它信号干扰;对于环境颜色信息的区分(交通标志等)则是摄像头的强项,因此现阶段“激光雷达+摄像头+毫米波雷达”的传感器组合成为无人驾驶汽车主流解决方案。


表:三种解决方案对比



无人驾驶必备组件——高精地图


各大巨头抢滩,已定局,基本无投资机会


高精地图作为无人驾驶不可或缺的部分受到各大巨头的青睐,科技公司、车企纷纷布局地图产业。德国三大汽车厂商戴姆勒、宝马和奥迪组成的财团斥资32亿美元收购Here地图以获得自主控制的导航服务,腾讯则选择以11.73亿元投资四维图新,试图将四维图新的海量交通数据和腾讯社交客户有机结合,打造全新的无人驾驶车载解决方案。


表:高精地图的收购事件


1.精度地图巨头Here公司,被奔驰、奥迪、宝马三强组成的德系车企联盟收购


2015年,由奔驰、奥迪、宝马三强组成的德系车企联盟在打败包括亚马逊、百度等众多互联网竞争对手后,以25亿欧元的价格成功收购诺基亚旗下的图商HERE。HERE作为全球第一家地理定位云服务商,凭借着近30年的地图技术和经验积累,已经收录了全球近200个国家的地图数据,为34个国家提供实时路况信息,并率先实现了真正意义上的离线浏览模式,不仅支持下载离线地图,同时支持离线搜索定位和离线GPS导航。此次有了德系车企联盟的支持,未来HERE在车联网及自动驾驶上的理念也将变得更容易实现。


目前,Here号称收录了世界上近200个国家的地图数据,在97个国家提供语音导航、在41个国家提供实时交通信息,并且每天还可以利用8万多个数据源对地图进行270万次更新。尤其在汽车车载导航市场,Here更是占据了超过80%的份额,是全球领先的地图和位置服务供应商之一。


Here的三大业务群:


汽车业务:为车厂/Tier1供应商提供三大服务:增强舒适和安全性的实时连接且个性化驾驶服务、实时道路网视图提供预判服务、高精度地图支持自动驾驶服务。


企业业务:提供车联网和数据可视化技术,为车队与物流提供服务,利用Here地图和定位工具的SDK帮助企业建立自己的app。


消费者业务:iOS、安卓、微软平台的地图app,提供离线导航、交通和公共运输的高质量地图与云服务


Here地图有多强大?


地图:Here为200个国家提供地图,为136个国家提供导航地图,为超过50个国家提供1000余个城市的路径规划。


交通:提供58个国家的实时交通、85个国家的13000个场景3D视图,预测未来12小时交通状况、兴趣点数据。


地图更新:Here每天收集数十亿探测点数据(匿名),每天百万次地图更新。


地图精度:Here拥有200激光雷达车,提供厘米级高精度地图,信息源超过8万个(每年增加3千个信息源)。


图:Here的“高精度地图+云”业务


2.TomTom—高精度地图提供商


ToC:TomTom的PND从2004年发布以来,累计销售了7800万台,贡献了数亿计的探测反馈。在50个国家提供交通信息服务。导航地图覆盖超过125个国家、40亿人。


ToB:63万职业司机使用车队管理系统WEBFLEET。


TomTom的业务主要分为四大类:

(1)面向消费者的便携式导航PND、运动手表、运动摄像机;

(2)面向车厂、Tier1供应商的地图、交通、导航;

(3)面向移动消费电子厂商、互联网公司、政府、GIS所有者的地图、交通、导航、定位许可服务;

(4)面向车队、物流公司的车队管理服务WEBFLEET。


图:TomTom的“地图+交通+导航”业务资料


3.国内高精度地图巨头四维图新,腾讯入股,阿里全资收购高德


目前中国只有12家地图供应商拥有导航电子地图甲级测绘资质。其中,四维图新、高德、百度地图、易图通及科菱航睿等占领了车载导航前装市场,凯立德则主打车载导航后装市场。

表:导航电子地图资质单位


四维图新的高精度地图研发始于2013年,2014年可以提供精度10厘米到20厘米的高精度数据。目前,四维图新已经建立了自动驾驶实验室和深度学习实验室致力于自动驾驶领域的探索;正式运营FastMap,为基础地图数据每日更新提供服务;同时也开展了高精度智能地图和传感器融合地图服务等前沿领域的研发工作。


四维图新是中国第一大、全球第四大的数字地图提供商,作为高度垄断国内前装车载导航及手机地图导航领域的双寡头之一,行业龙头地位明显。导航电子地图产品包括基础地图产品、NDS标准地图格式产品、ADAS高精度地图产品、三维地图数据、语音识别地图产品、行人导航地图产品、室内地图与停车场导航地图产品等。


四维图新数字地图产品全面服务于来自全球领先的汽车品牌客户,获得宝马、大众、奔驰、通用、沃尔沃、福特、上汽、丰田、日产、现代、标致等主流车厂的订单,并通过合作共赢的商务模式在消费电子、互联网和移动互联网市场多年占据50%以上的市场份额,汇聚了腾讯地图、百度地图、搜狗地图、HERE平台、图吧地图、老虎地图、导航犬、天地图等上千家网站地图和众多手机地图品牌。


4.国内车载地图市场呈现出寡头垄断的格局,四维图新、高德、易图通居前三位


高精地图是无人驾驶的必备条件,而在国内,受限于地图提供的资质限制,高精地图是稀缺资源。主要有以下几个壁垒:


市场准入壁垒。我国政府规定只有具备地图电子地图制作资质的企业才能合法制作导航电子地图,目前国内可以为主机厂商提供车载地图数据且拥有电子地图生产甲级资质的厂商有十二家。


技术壁垒。电子地图是现代高新技术的产物,所涉及的技术众多,需要多年导航电子地图自主开发经验和精干的导航电子地图软件开发团队,因此下游生产企业对于导航电子地图的选择相当谨慎,并设置了严格的认证程序和标准,后进企业要进入主流生产企业的供应商队伍,需要经过长期认证,这也抬高了该行业的进入壁垒。


资金壁垒。导航电子地图行业是一个资金密集型的行业,一方面由于地图数据库建设周期长,投入资金大而且需要持续滚动投入;另一方面,导航电子地图产业属于信息产品范畴,具有先发优势大,边际成本低的显著特点。


鉴于以上几点,目前我国车载地图市场呈现出寡头垄断的格局。2015年第4季度,中国前装车载地图市场四维图新、高德、易图通分别以40.2%、30.1%和28.3%占据中国前装车载地图出货量市场份额前三位,占据整个市场98%的份额。

图:2015Q4中国前装车载地图出货量市场份额



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