2021年激光雷達(dá)行業(yè)深度研究報(bào)告

2021年激光雷達(dá)行業(yè)深度研究報(bào)告激光雷達(dá)賽道價(jià)值何在? 目前主流的感知傳感器均有自身性能局限性,單純從技術(shù)性能維度看,激光雷達(dá)是感知硬件的最優(yōu)解,智能化是ー個(gè)消費(fèi)屬性極其顯著的賽道,其意義在于提升消費(fèi)者的駕乘體驗(yàn)（主要指ADAS）,智能化包括感知、決策、控制三個(gè)環(huán)節(jié),激光雷達(dá)是感知層面的核心傳感器。此外,搭載激光雷達(dá)也是特斯拉以外的主機(jī)廠在智能化層面實(shí)現(xiàn)彌補(bǔ)軟件算法實(shí)現(xiàn)彎道追趕的核心。空間格局:預(yù)計(jì)全球約200億美元,全球范圍競(jìng)爭(zhēng)格局尚不清晰我們測(cè)算25/30年全球激光雷達(dá)市場(chǎng)空間將達(dá)到129/195億美元,20-25年GAGR為49.21%,25-30年GAGR為8.63%〇25/30年我國激光雷達(dá)市場(chǎng)空間將達(dá)到62.96/77.75億美元,20-25年GAGR為39.95%,25-30年GAGR為4.31%〇格局層面來看,呈現(xiàn)全球范圍充分競(jìng)爭(zhēng),國內(nèi)外企業(yè)技術(shù)差距較小,業(yè)內(nèi)廠商產(chǎn)品策略包括兩類:從機(jī)械式過渡或是直接布局固態(tài)和固態(tài)的廠商。此外,行業(yè)存在華為、大疆等科技巨頭介入,整體研發(fā)實(shí)カ較強(qiáng),研發(fā)進(jìn)度和產(chǎn)品落地速度較快。整體而言格局尚不清晰。技術(shù)趨勢(shì):激光雷達(dá)必不可少,半固體與固態(tài)是趨勢(shì)特斯拉在感知層面使用的是無激光雷達(dá)的視覺方案,我們認(rèn)為其余主機(jī)廠并不會(huì)效仿特斯拉;從產(chǎn)品形態(tài)維度來看,機(jī)械式、半固態(tài)、純固態(tài),三種形態(tài)產(chǎn)品技術(shù)同源性較弱。目前機(jī)械式激光雷達(dá)技術(shù)成熟度較高,但主要應(yīng)用在對(duì)成本較不敏感的Robotaxi/Robobus及實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域,且后期降本難度較大難過車規(guī)。中期維度看我們認(rèn)為半固態(tài)激光雷達(dá)將會(huì)是乘用車ADAS場(chǎng)景短期內(nèi)的主流解決方案,目前半固體轉(zhuǎn)鏡方案已有產(chǎn)品車規(guī),后期半固體MEMS車規(guī)級(jí)振鏡方案也將逐步有產(chǎn)品落地且降本潛カ較大。長期維度看純固態(tài)技術(shù)的成本和穩(wěn)定性都有較大潛カ,是技術(shù)上的最優(yōu)解,但是短期受限于產(chǎn)業(yè)鏈成熟度較低。ー、概況:智能駕駛核心感知部件,受供需雙重驅(qū)動(dòng)核心結(jié)論:感知、決策與控制是自動(dòng)駕駛的三個(gè)核心環(huán)節(jié),激光雷達(dá)從功能層面來看屬于感知層傳感器,其產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)尤其在高階智能駕駛階段將會(huì)逐漸體現(xiàn)。激光雷達(dá)行業(yè)發(fā)展的催化短期維度主要受到需求拖動(dòng)以及供給革新。需求側(cè)來看,智能化是主機(jī)廠產(chǎn)品性能做出差異化的核心,同時(shí)目前各主機(jī)廠在智能化量產(chǎn)進(jìn)度層面落后于特斯拉,激光雷達(dá)能夠從硬件層面幫助主機(jī)廠短期實(shí)現(xiàn)追趕,提速智能化進(jìn)展。2020-2021年期間眾多傳統(tǒng)OEM以及造車新勢(shì)カ紛紛表示將在后續(xù)量產(chǎn)車型中搭載激光雷達(dá);供給側(cè)來看,目前激光雷達(dá)行業(yè)仍處于技術(shù)迭代的初期,以華為、大疆為代表的科技巨頭進(jìn)軍激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè),推動(dòng)技術(shù)革新;此外,全球激光雷達(dá)公司陸續(xù)上市進(jìn)入資本市場(chǎng),產(chǎn)融結(jié)合助益研發(fā)投入。長期維度來看,由于高階自動(dòng)駕駛中對(duì)于傳感器的數(shù)量和精度都有更高的要求,對(duì)激光雷達(dá)的需求將隨著自動(dòng)駕駛的滲透率的增長而持續(xù)攀升。1-1激光雷達(dá)是什么?感知、決策與控制是自動(dòng)駕駛的三個(gè)核心環(huán)節(jié),激光雷達(dá)從功能層面來看屬于感知層傳感器,可配合攝像頭、毫米波雷達(dá)、高精度地圖、GPS定位等收集車身周邊信息,確定車輛周邊路況。探測(cè)原理:主要包括激光發(fā)射、激光接收和信息處理三個(gè)模塊,通過測(cè)量激光信號(hào)的時(shí)間差和相位差來確定目標(biāo)物體距離并創(chuàng)建出清晰的3D圖像。根據(jù)測(cè)距原理,激光雷達(dá)主要分為飛行時(shí)間測(cè)距法(ToF)和連續(xù)波調(diào)頻法(FMCW),前者在產(chǎn)業(yè)鏈成熟度上更領(lǐng)先,成為當(dāng)前市場(chǎng)上主要采用的方法;ToF與FMCW能夠?qū)崿F(xiàn)室外陽光下較遠(yuǎn)的測(cè)程(100?250m),穩(wěn)定性高,是車載激光雷達(dá)的優(yōu)選方案。ToF通過直接測(cè)量發(fā)射激光與回波信號(hào)的時(shí)間差,基于光在空氣中的傳播速度得到目標(biāo)距離信息。FMCW方案將發(fā)射激光的光頻進(jìn)行線性調(diào)制,通過回波信號(hào)與參考光進(jìn)行相干拍頻得到頻率差,從而間接獲得飛行時(shí)間反推目標(biāo)距離。FMCW法的優(yōu)勢(shì)在于高信噪比、抗干擾以及所需發(fā)射功率低,對(duì)人眼安全。ToF是目前市場(chǎng)車載中長距激光雷達(dá)的主流方案,未來隨著FMCW激光雷達(dá)整機(jī)和上游產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟,ToF和FMCW有望在市場(chǎng)上并存。1.2行業(yè)驅(qū)動(dòng)要素:需求拖動(dòng),供給革新,高階智能駕駛加速滲透短期維度:需求拖動(dòng),供給革新短期來看,激光雷達(dá)主要受到供、需兩個(gè)維度的持續(xù)催化:第一,需求側(cè)來看,智能化是主機(jī)廠產(chǎn)品性能做出差異化的核心,同時(shí)目前各主機(jī)廠在智能化量產(chǎn)進(jìn)度層面落后于特斯拉,激光雷達(dá)能夠從硬件層面幫助主機(jī)廠實(shí)現(xiàn)追趕,提速智能化進(jìn)展。2020-2021年期間眾多傳統(tǒng)OEM以及造車新勢(shì)カ紛紛表示將在后續(xù)量產(chǎn)車型中搭載激光雷達(dá);第二,供給側(cè)來看,目前激光雷達(dá)行業(yè)仍處于技術(shù)迭代的初期,研發(fā)投入需求較大,以華為、大疆為代表的科技巨頭進(jìn)軍激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè),推動(dòng)技術(shù)革新（性能提升,成本下降）;此外,全球激光雷達(dá)公司陸續(xù)上市進(jìn)入資本市場(chǎng),產(chǎn)融結(jié)合助益研發(fā)投入。需求維度:2021年開始較多主機(jī)廠集中布局激光雷達(dá),2021年有望成激光雷達(dá)元年。我們認(rèn)為,造車新勢(shì)カ在配置層面一直較為激進(jìn),可對(duì)行業(yè)起到ー定程度示范效應(yīng),而長城、長安、吉利等可走量的國內(nèi)ー線自主品牌的應(yīng)用代表行業(yè)的普及率有望快速提升。包括小鵬、長城、北汽、蔚來、豐田、本田、寶馬、沃爾沃、長安、吉利、廣汽等車企紛紛預(yù)計(jì)從2021年推出激光雷達(dá)量產(chǎn)車型。2021年1月1日,小鵬汽車宣布與激光雷達(dá)廠商Livox達(dá)成合作,將在2021年推出的全新量產(chǎn)車型上使用其生產(chǎn)的小鵬定制版車規(guī)級(jí)激光雷達(dá);2021年1月9日,蔚來在N10Day上發(fā)布了其新車型ET7,該車型的其中一大亮點(diǎn)便是搭載了目前線數(shù)最高的固態(tài)激光雷達(dá);2021年1月20日,長城WEY品牌全新旗艦車型摩卡線上發(fā)布,新車將在2021年第一季度上市,也將搭載固態(tài)激光雷達(dá);本田曾宣布為了搭載獲得日本國土交通省認(rèn)定的L3級(jí)自動(dòng)駕駛功能,將在2021年3月31日前上市的旗艦車型LEGEND上配置5個(gè)激光雷達(dá)。供給維度:行業(yè)處于技術(shù)革新前期,科技巨頭入局激光雷達(dá),業(yè)內(nèi)公司批量上市實(shí)現(xiàn)產(chǎn)融結(jié)合推動(dòng)研發(fā);目前激光雷達(dá)仍處于技術(shù)迭代初期,性能和成本均面臨技術(shù)瓶頸,前期研發(fā)費(fèi)用需求較大,以2017-2020Q3時(shí)間維度來看,禾賽科技（均值=77.58%）、Velody（均值=43%）、Luminar（均值二284.95%）、Innoviz（均值=2761.4%）等相關(guān)上市公司歷年研發(fā)費(fèi)用率水平均較髙。華為激光雷達(dá)研發(fā)始于2016年,激光雷達(dá)團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)“爬北坡戰(zhàn)略”。2020年12月,華為正式發(fā)布了車規(guī)級(jí)96線中長距前裝量產(chǎn)激光雷達(dá),并于北汽新能源高端品牌ARCFOX旗下的極狐HBT率先搭載,該款產(chǎn)品具備了120°X25°大視野,足以應(yīng)對(duì)城區(qū)、高速等場(chǎng)景的人、車測(cè)距訴求,全視場(chǎng)測(cè)距可達(dá)150米。同時(shí)作為車規(guī)級(jí)產(chǎn)品,此款激光雷達(dá)小體積,適合前裝量產(chǎn)車型需求。為了滿足未來激光雷達(dá)市場(chǎng)的需求,華為還建立了第一條車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)的Pilot產(chǎn)線,目前為已按照年產(chǎn)!0萬套/線在推進(jìn),后期將面向百萬級(jí)量產(chǎn)需求。大疆創(chuàng)新內(nèi)部孵化的獨(dú)立子公司Livox（覽沃科技）于2016年成立。此次Livox為小鵬量身定制的激光雷達(dá)基于Livox車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)平臺(tái)ーー浩界（Horiz）進(jìn)行開發(fā),該款激光雷達(dá)首次提出并實(shí)現(xiàn)了全新的“超幀率”激光雷達(dá)技術(shù)概念,通過旋轉(zhuǎn)棱鏡式類固態(tài)技術(shù)方案,可在10赫茲幀率下升維獲取20赫茲的點(diǎn)云效果,在沒有增加額外激光發(fā)射成本的情況下將點(diǎn)云線束效果提升至等效144線。同時(shí)該產(chǎn)品的探測(cè)距離將達(dá)到150米量程,單臺(tái)Horiz小鵬定制版的橫向F0V為120°,大廣角的點(diǎn)云視野將會(huì)極大提升整車應(yīng)對(duì)側(cè)方車輛加塞等場(chǎng)景的能力。全球頭部激光雷達(dá)企業(yè)上市融資,業(yè)務(wù)拓展持續(xù)加速。2020年海外頭部激光雷達(dá)公司Velodyne、Luminar>Innoviz陸續(xù)通過SPAC登陸美股。中國激光雷達(dá)公司禾賽科技于2021年1月向上交所科創(chuàng)板提交招股說明書,擬在科創(chuàng)板上市募資20億元,有望成為國內(nèi)首家上市的激光雷達(dá)公司。我們認(rèn)為,目前激光雷達(dá)公司的營收利潤體量均較小,而激光雷達(dá)行業(yè)目前尚處于技術(shù)革新初期,研發(fā)費(fèi)用高企,上市有望助益產(chǎn)融結(jié)合,夯實(shí)加速研發(fā)推進(jìn)和相關(guān)產(chǎn)品加速落地。長期維度:高階自動(dòng)駕駛滲透率逐步提升長期維度來看,由于高階自動(dòng)駕駛中對(duì)于傳感器的數(shù)量和精度都有更高的要求,對(duì)激光雷達(dá)的需求將隨著自動(dòng)駕駛的滲透率的增長而持續(xù)攀升。根據(jù)IHSMarkit數(shù)據(jù),L2級(jí)及以上自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在中國乘用車市場(chǎng)的滲透率已經(jīng)從2018年的3.0%增長至2019年的8.0%。預(yù)計(jì)到2025年,這ー數(shù)字將攀升至34.6%,年均復(fù)合增長率預(yù)計(jì)達(dá)到34.03%〇L3級(jí)別自動(dòng)駕駛在中國乘用車市場(chǎng)的滲透率將從2021年的0.4%增長至2025年的3.5%；L4級(jí)別的滲透率將從2023年的0.01%增長至2025年的1.2%。隨著智能駕駛級(jí)別的提升,智能駕駛汽車需要實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景越來越多,對(duì)感知部件的數(shù)量需求也隨著上升。根據(jù)麥姆斯咨詢,激光雷達(dá)在L1-L2級(jí)別中并非必不可少,但在L3級(jí)別智能駕駛開始使用,在L4-L5級(jí)別使用數(shù)量逐漸增加。在L4和L5級(jí)別中,智能駕駛汽車分別需實(shí)現(xiàn)特定場(chǎng)景的完全自動(dòng)駕駛和不限場(chǎng)景的完全自動(dòng)駕駛,激光雷達(dá)在此過程中發(fā)揮的作用愈加重要。我們認(rèn)為隨著未來高級(jí)別自動(dòng)駕駛系統(tǒng)滲透率的不斷提升,激光雷達(dá)的普及率將大幅提升。二、空間格局分析:預(yù)計(jì)全球約200億美元,全球競(jìng)爭(zhēng)格局尚不清晰2.1市場(chǎng)空間:預(yù)計(jì)25/30年全球空間129/195億美元核心結(jié)論:我們測(cè)算2025/2030年全球激光雷達(dá)市場(chǎng)空間將達(dá)到129/195億美元,2020-2025年年均復(fù)合增速為49.21%,2025-2030年年均復(fù)合增速為8.63%〇2025/2030年我國激光雷達(dá)市場(chǎng)空間將達(dá)到62.96/77.75億美元,2020-2025年年均復(fù)合增速為39.95%,2025-2030年年均復(fù)合增速為4.31%〇2025-2030年行業(yè)市場(chǎng)空間增速放緩主要由于激光雷達(dá)成本顯著下降影響。若是從激光雷達(dá)出貨量維度來看,我們測(cè)算2025/2030年全球激光雷達(dá)出貨量將達(dá)到2183/7687萬個(gè),2020-2025年年均復(fù)合增速為92.63%,2025-2030年年均復(fù)合增速為28.63%〇2025/2030年我國激光雷達(dá)出貨量將達(dá)到1093/3354萬個(gè),2020-2025年年均復(fù)合增速為75.73%,2025-2030年年均復(fù)合增速為25.15%〇基于不同場(chǎng)景拆分來看:ADAS領(lǐng)域：2025/2030年全球市場(chǎng)空間將達(dá)到105/147億美元,2020-2025年年均復(fù)合增速為59.33%, 2025-2030年年均復(fù)合增速為6.98%〇2025/2030年我國市場(chǎng)空間將達(dá)到53/64億美元,2020-2025年年均復(fù)合增速為15.38%,2025-2030年年均復(fù)合增速為29.73%〇Robotaxi/Robotruck領(lǐng)域:2025/2030年全球市場(chǎng)空間將達(dá)到24和48億美元,2020-2025年年均復(fù)合增速為43.36%,2025-2030年年均復(fù)合增速為3.99%〇2025/2030年我國市場(chǎng)空間將達(dá)到10和13億美元,2020-2025年年均復(fù)合增速為27.14%,2025-2030年年均復(fù)合增速為5.92%〇 核心參數(shù)假設(shè):第一,關(guān)于乘用車和Robotaxi/Robobus的銷量;我們假設(shè)2021-2025年全球乘用車銷量同比增速分別為15%/4%/3%/2%/2%,2025-2030年全球乘用車銷量GAGR為1%;對(duì)于Robotaxi/Robobus的量,參考Y0LE預(yù)測(cè)2025、2030年的量分別為20萬/80萬輛;我們假設(shè)2021-2025年國內(nèi)乘用車銷量同比增速分別為10%/5%/3%/3%/2%,2025-2030年國內(nèi)乘用車銷量GAGR為1.59%;由于我國Robotaxi企業(yè)提前布局且智能化整體水平高于全球,目前百度、文遠(yuǎn)知行、小馬智行等已在城市的特定區(qū)域開展Robo-taxi業(yè)務(wù)，我們預(yù)計(jì)未來我國Robotaxi數(shù)量將占全球的1/3?對(duì)于Robotaxi/Robobus的量，我們預(yù)計(jì)2025、2030年的量分別為6.67萬/26.67萬輛；第二,關(guān)于智能駕駛各級(jí)別的滲透率;參考IHS預(yù)測(cè),2025年和2030年全球L3級(jí)別滲透率為15%和30%,L4級(jí)別以上滲透率為5%和10%o考慮到國內(nèi)智能化進(jìn)展進(jìn)度快于全球水平,假設(shè)2025年和2030年我國L3級(jí)別滲透率分別為18%和35%,L4級(jí)別以上滲透率分別為8%和12%；第三,關(guān)于單車激光雷達(dá)數(shù)量;參考麥姆斯咨詢數(shù)據(jù),我們預(yù)計(jì)2025年以前L3級(jí)別ADAS系統(tǒng)平均需要1顆激光雷達(dá),L4級(jí)別以上平均需要3顆;而2030年L3級(jí)別ADAS系統(tǒng)平均需要2個(gè),L4級(jí)別以上平均需要4顆。此外,我們假設(shè)RoboticCar單車平均搭載4顆激光雷達(dá);第四,關(guān)于激光雷達(dá)單價(jià);假設(shè)2025和2030年輔助駕駛領(lǐng)域激光雷達(dá)平均單價(jià)將分別降至500美元、200美元。而Robotaxi/Robobus搭載的激光雷達(dá)平均單價(jià)于2025和2030年將降至3000美元和1500美元。2.2格局分析:當(dāng)前布局機(jī)械式和半固態(tài)廠商較多,行業(yè)存在科技巨頭入局激光雷達(dá)的產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為光學(xué)和電子元器件供應(yīng)商,中游是以Velodyne、Luminar為代表的激光雷達(dá)企業(yè),下游客戶主要是整車廠(ADAS場(chǎng)景)、出行服務(wù)商(Robotaxi/Robobus)和Tier!企業(yè)等。上游:激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)包含激光發(fā)射、激光接收、掃描系統(tǒng)和信息處理四大部分,其中應(yīng)用了大量的光學(xué)和電子元件。激光器方面,以VCSEL垂直共振腔表面放射激光器為代表的半導(dǎo)體激光器成為激光雷達(dá)應(yīng)用中的主流,主要供貨商有濱松、Lumentum、艾邁斯(ams)等。光束控制器方面,激光雷達(dá)廠商主要通過自主研發(fā)或投資并購掌握MEMS轉(zhuǎn)鏡、振鏡技術(shù),零部件提供商的代表企業(yè)則有Opus,濱松,知微傳感等。光電探測(cè)器及接收器IC市場(chǎng)目前掌握在國外巨頭如FirstSensor安森美(OnSemiconductor)濱松手中。中游:由海外廠商Velodyne,Luminar,Innoviz為首的激光雷達(dá)制造廠從技術(shù)上配合自動(dòng)駕駛主要的應(yīng)用場(chǎng)景,國內(nèi)的禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、鐳神智能等初創(chuàng)企業(yè)成為新進(jìn)參與者。除此之外,還有谷歌、華為、大疆等科技企業(yè)獨(dú)立開發(fā)激光雷達(dá)技術(shù)。下游:按應(yīng)用場(chǎng)景劃分,激光雷達(dá)下游產(chǎn)業(yè)鏈主要分為ADAS輔助駕駛系統(tǒng)、無人駕駛Robotaxi/Robobus、服務(wù)機(jī)器人和車聯(lián)網(wǎng)。高級(jí)輔助駕駛的下游企業(yè)主要包括整車廠和Tier1;無人駕駛Robotaxi/Robobus,主要包含無人駕駛公司、人工智能科技公司以及出行服務(wù)提供商,如國外的Waymo、GMCruise、Uber、Lyft等,國內(nèi)的小馬智行、文遠(yuǎn)知行、百度、商湯科技、滴滴等;服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的下游企業(yè)包括機(jī)器人公司和消費(fèi)服務(wù)業(yè)企業(yè),如國外的Nuro、DekaResearch>CanvasBuild,國內(nèi)的高仙、優(yōu)必選、新石器、阿里巴巴、京東、美團(tuán)等,具體的應(yīng)用場(chǎng)景有無人配送、無人清掃、無人倉儲(chǔ)等;車聯(lián)網(wǎng)方向的下游企業(yè)主要是車聯(lián)網(wǎng)方案提供商,如百度、金溢科技、星云互聯(lián)等。根據(jù)沙利文測(cè)算,2025年高級(jí)輔助駕駛、無人駕駛、服務(wù)機(jī)器人和車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域分別占激光雷達(dá)市場(chǎng)總規(guī)模的34.64%、26.30%、5.26%和33.81%。中游頭部激光雷達(dá)廠商布局各個(gè)技術(shù)方向,均與主機(jī)廠、Tierl有合作,相互競(jìng)爭(zhēng)激烈。海外激光雷達(dá)企業(yè)技術(shù)上具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，較有代表性的有Velodyne、Luminar.Innoviz、Ouster>Aeva等多家企業(yè)。其中Velodyne、Luminar均于2020年在納斯達(dá)克上市,Aeva、!nnoviz預(yù)計(jì)2021Q1完成上市,Ouster預(yù)計(jì)2021年上半年完成。激光雷達(dá)行業(yè)格局存在以下幾點(diǎn)特征:第一,從產(chǎn)品形態(tài)來看,分為從機(jī)械式過渡以及直接布局半固態(tài)和固態(tài)的廠商;第一類是以機(jī)械式激光雷達(dá)為主,前期產(chǎn)品主要針對(duì)Robotaxi/Robobus/Robotruck以及智能駕駛實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景,機(jī)械式激光雷達(dá)價(jià)格昂貴,前期通過量產(chǎn)獲得穩(wěn)定現(xiàn)金流,后期同步或逐步布局半固態(tài)、固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù);第二類直接瞄準(zhǔn)ADAS車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)產(chǎn)品ー一半固態(tài)或固態(tài)激光雷達(dá),預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)完善技術(shù)達(dá)到車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn);第二,行業(yè)存在華為、大疆等科技巨頭介入,整體研發(fā)實(shí)カ較強(qiáng),研發(fā)進(jìn)度和產(chǎn)品落地速度較快;第三,呈現(xiàn)全球范圍充分競(jìng)爭(zhēng)的勢(shì)態(tài),由于行業(yè)處于技術(shù)迭代初期,同時(shí)各個(gè)技術(shù)路線之間的技術(shù)同源性低,目前尚沒有出現(xiàn)具備絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的龍頭企業(yè)。前期在機(jī)械式激光雷達(dá)領(lǐng)域積累深厚,后期逐步轉(zhuǎn)型的企業(yè)包Velodyne、禾賽科技、速騰聚創(chuàng)等企業(yè)〇Velodyne在機(jī)械式激光雷達(dá)領(lǐng)域布局早,技術(shù)較為成熟,有16線、32線、64線等多類產(chǎn)品在售,官方定價(jià)分別為8千美元、4萬美元和8萬美元。在此基礎(chǔ)上,公司開發(fā)了環(huán)視混合固態(tài)激光雷達(dá)、定向固態(tài)激光雷達(dá)、圓頂固態(tài)激光雷達(dá)等產(chǎn)品,其中環(huán)視混合固態(tài)激光雷達(dá)的量產(chǎn)產(chǎn)品包括Puck、UltraPuck和AlphaPrime等系列;定向固態(tài)激光雷達(dá)量產(chǎn)的有Velarray系列;圓頂固態(tài)激光雷達(dá)的VelaDome還未量產(chǎn)。此外,公司還自研了ADAS軟件算法Vella,向主機(jī)廠提供軟硬件一體化解決方案。禾賽科技和速騰聚創(chuàng)選擇了與Velodyne相同的發(fā)展路徑。禾賽科技產(chǎn)品以機(jī)械式激光雷達(dá)為主，包括Pandar40、Pandar64、Pandari28>PandarQT、Pandora等。此外,禾賽科技也逐步向半固態(tài)激光雷達(dá)拓展,2019年禾賽科技發(fā)布了遠(yuǎn)距前向式半固態(tài)激光雷達(dá)PandarGT,自主開發(fā)高速二維振鏡系統(tǒng)和光纖激光器兩項(xiàng)核心器件。禾賽科技在滿足車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的前提下大力控制成本,其核心策略是以價(jià)格優(yōu)勢(shì)搶占Velodyne的市場(chǎng)份額。同樣線束的機(jī)械式激光雷達(dá),國產(chǎn)價(jià)格為Velodyne的三分之一至二分之一。此前Velodyne64線產(chǎn)品售價(jià)為五十至六十萬元,而禾賽科技相同線束的產(chǎn)品僅需二十多萬元,價(jià)格上有明顯優(yōu)勢(shì)。直接布局半固態(tài)、純固態(tài)產(chǎn)品的企業(yè)包括Luminar、Aeva、華為、大疆等企業(yè)Luminar專注于MEMS激光雷達(dá)核心,旗下產(chǎn)品有Iris和Hydra,其中Iris可探測(cè)80m范圍內(nèi)的道路、150n!范圍內(nèi)的車道以及250n）范圍內(nèi)的物體,最高探測(cè)距離為500m。該產(chǎn)品計(jì)劃于2022年量產(chǎn),能實(shí)現(xiàn)L3以上自動(dòng)駕駛級(jí)別的單價(jià)為!000美元,實(shí)現(xiàn)L1-L2級(jí)別的單價(jià)為500美元。公司激光雷達(dá)產(chǎn)品可用于乘用車、商用車以及Robotaxi/Robobus,截至2020年底,公司量產(chǎn)合作伙伴包括沃爾沃、戴勒姆卡車以及豐田。Aeva布局芯片化FMCW連續(xù)波調(diào)頻激光雷達(dá),目前市場(chǎng)上并無批量銷售的產(chǎn)品,已知與奧迪自動(dòng)駕駛子公司合作為乘用車提供傳感器,并于2020年宣布與ZF（采埃孚）達(dá)成生產(chǎn)合作。Aeva計(jì)劃于2021Q1完成納斯達(dá)克上市。三、技術(shù)趨勢(shì)探討:激光雷達(dá)必不可少,半固體與固態(tài)是趨勢(shì)3.1技術(shù)方案維度:用不用激光雷達(dá)?3.1.1有哪些方案?智能駕駛依托傳感器感知周圍環(huán)境。針對(duì)不同功能場(chǎng)景和自動(dòng)駕駛等級(jí),智能駕駛感知層對(duì)傳感器的需求也有所不同,其中車載攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)和激光雷達(dá)最為常見。車載攝像頭:低成本,精度較差,易受天氣影響;車載攝像頭通過鏡頭采集外部數(shù)據(jù)并根據(jù)算法進(jìn)行圖像識(shí)別,能夠感知車輛周邊的路況,實(shí)現(xiàn)前向碰撞預(yù)警,車道偏移報(bào)警和行人檢測(cè)等ADAS功能。汽車攝像頭根據(jù)攝像頭個(gè)數(shù)可以分為單目、雙目和多目,根據(jù)安裝位置可以分為前視、后視、側(cè)視、環(huán)視。目前技術(shù)成熟且價(jià)格便宜,但是精度較差,需要借助深度算法,且易受惡劣天氣影響,逆光和光影復(fù)雜環(huán)境下效果較差,難以實(shí)現(xiàn)全天候測(cè)距。毫米波雷達(dá):精度高且不受天氣影響,但對(duì)非金屬物體探測(cè)能力弱;毫米波雷達(dá)是通過發(fā)射及接收毫米波,分析折返時(shí)間測(cè)距。毫米波雷達(dá)發(fā)射出去的電磁波主要以電磁輻射為主,介于厘米波和光波之間,毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn),能夠大范圍檢測(cè)車輛的運(yùn)行情況,可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航、自動(dòng)緊急剎車等ADAS功能。其最大優(yōu)勢(shì)在于可彌補(bǔ)攝像頭的不足,具有精度高、指向性好、探測(cè)性能強(qiáng)的特點(diǎn)。此外,毫米波雷達(dá)對(duì)大氣的衰減小,穿透霧、灰塵的能力強(qiáng),因此抗干擾性較強(qiáng),還能夠全天候全天時(shí)エ作。但毫米波雷達(dá)的固有屬性使得其對(duì)行人等非金屬物體反射波較弱,難以對(duì)行人進(jìn)行識(shí)別。超聲波雷達(dá):局限于近距離低速場(chǎng)景應(yīng)用;超聲波雷達(dá)是基于超聲波固有的聲波折射、反射、干涉等基本物理特性而形成的。常見超聲波雷達(dá)有兩種:第一種是安裝在汽車前后保險(xiǎn)杠上,用于測(cè)量汽車前后障礙物的倒車?yán)走_(dá);第二種是安裝在汽車側(cè)面,用于測(cè)量側(cè)方障礙物距離。其優(yōu)勢(shì)是造價(jià)較低,可大量配置,數(shù)據(jù)處理簡單,且不受光照條件影響,不過由于超聲波散射角大,方向性較差,測(cè)量遠(yuǎn)距離目標(biāo)的回波信號(hào)較弱,只能探測(cè)近距離物體。此外,由于超聲波傳播速度較慢,當(dāng)汽車高速行駛時(shí),使用超聲波測(cè)距無法跟上汽車的車距實(shí)時(shí)變化,誤差較大。激光雷達(dá):精度高探測(cè)能力強(qiáng),易受天氣影響,當(dāng)前成本較高;激光雷達(dá)通過向被測(cè)目標(biāo)發(fā)射激光,測(cè)量反射或散射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間、強(qiáng)弱程度等數(shù)據(jù),以確定目標(biāo)的距離、方位、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及表面光學(xué)特征。激光雷達(dá)通過采取的點(diǎn)云數(shù)據(jù),利用3D建模構(gòu)建數(shù)據(jù)模型,被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高級(jí)別自動(dòng)駕駛不可或缺的傳感器。優(yōu)勢(shì)是具有極高的距離分辨率、角分辨率和速度分辨率,能有效提升車輛的高精度識(shí)別性能,大幅提高整車的感知能力。此外,相比于毫米波雷達(dá),激光雷達(dá)能加強(qiáng)對(duì)行人、靜態(tài)障礙物、小物體等障礙物的監(jiān)測(cè)能力;相比于攝像頭,激光雷達(dá)的探測(cè)距離更遠(yuǎn)。不過易受惡劣天氣、自然光和其他激光雷達(dá)影響,且目前成本相對(duì)較高。特斯拉:采用無激光雷達(dá)的視覺主導(dǎo)方案特斯拉在電動(dòng)化和智能化層面各細(xì)分領(lǐng)域技術(shù)方向?qū)τ谛袠I(yè)技術(shù)趨勢(shì)均具有前瞻意義,但目前特斯拉智能駕駛感知層面并未用到激光雷達(dá)。當(dāng)前自動(dòng)駕駛感知技術(shù)路線主要分為視覺主導(dǎo)和激光雷達(dá)主導(dǎo),視覺主導(dǎo)具有成本優(yōu)勢(shì),而激光雷達(dá)主導(dǎo)具有實(shí)現(xiàn)高階自動(dòng)駕駛的潛カ。目前大部分自動(dòng)駕駛企業(yè)都將激光雷達(dá)作為其傳感器解決方案的重點(diǎn),而特斯拉則采用低成本計(jì)算機(jī)視覺硬件搭配復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的解決方案,放棄費(fèi)用高昂的激光雷達(dá)。從特斯拉的感知硬件傳感器層面來看:特斯拉于車身周圍共裝配有1顆前置毫米波雷達(dá)、8顆車載攝像頭、12顆超聲波雷達(dá),其中含有1個(gè)三目前置攝像頭,以其為主視眼,協(xié)同其他攝像頭構(gòu)成360°環(huán)繞視野,探測(cè)距離最遠(yuǎn)達(dá)到250米,前置毫米波雷達(dá)可視范圍達(dá)160米。攝像頭攝取的環(huán)境數(shù)據(jù)在經(jīng)過視覺算法處理后,系統(tǒng)將通過深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行自我訓(xùn)練,從而達(dá)到全范圍認(rèn)知路況,增進(jìn)系統(tǒng)控制精度的目的。從原理維度來看:特斯拉智能駕駛系統(tǒng)主要包括圖像搜集、特征提取、訓(xùn)練學(xué)習(xí)、整體評(píng)估、對(duì)比改進(jìn)等五個(gè)步驟。五個(gè)步驟形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)閉環(huán),使得特斯拉Autopilot系統(tǒng)從被動(dòng)學(xué)習(xí)（從真實(shí)數(shù)據(jù)中進(jìn)行判斷）到主動(dòng)學(xué)習(xí)（通過深度學(xué)習(xí)進(jìn)行預(yù)測(cè)判斷）。第一,感知傳感器收集圖像信息;特斯拉的感知系統(tǒng)由攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、高精地圖等組成。車載輔助駕駛系統(tǒng)需要先認(rèn)識(shí)路牌、道路規(guī)則、行人等后再進(jìn)行判斷。汽車的感知系統(tǒng)負(fù)責(zé)探測(cè)車輛內(nèi)外環(huán)境,包括駕駛員操作行為、車輛定位、環(huán)境可見度、路障等;第二,通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)提取圖像特征;在車輛駕駛環(huán)境中,由于道路和駕駛情況極端復(fù)雜,輔助駕駛系統(tǒng)需要同時(shí)處理幾十乃至上百的運(yùn)算任務(wù),為了提高效率同時(shí)降低任務(wù)處理難度,特斯拉采用HydraNets架構(gòu)的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),該架構(gòu)首先將運(yùn)算任務(wù)輸入到ー個(gè)大型的共享骨干網(wǎng)絡(luò)上,骨干網(wǎng)絡(luò)共有8個(gè)小網(wǎng)絡(luò),運(yùn)算任務(wù)也將被分成8份到各個(gè)小網(wǎng)絡(luò)中,每個(gè)小網(wǎng)絡(luò)單獨(dú)訓(xùn)練和學(xué)習(xí)那一小部分的圖像和信息、提取物體外部特征、距離有效信息,以降低整體運(yùn)算難度、提升運(yùn)算效率;第三,采用PyTorch進(jìn)行分布式訓(xùn)練;隨著車輛增多、數(shù)據(jù)提取量提升,過多的數(shù)據(jù)會(huì)占用數(shù)據(jù)集容量。此外,單純的通過真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷也會(huì)隨著數(shù)據(jù)量提升而產(chǎn)生運(yùn)算壓カ。特斯拉的解決辦法是縮小數(shù)據(jù)收集范圍,且除真實(shí)數(shù)據(jù)以外還需要具備預(yù)測(cè)能力。特斯拉采用PyTorch進(jìn)行分布式訓(xùn)練,不斷訓(xùn)練計(jì)算機(jī)自主對(duì)路徑、外界物體的判斷和規(guī)劃能力,讓算法自動(dòng)從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)并判斷行為,模仿學(xué)習(xí)的使用可以很大程度減少工程師投入到路徑規(guī)劃上的工作量;第四,通過對(duì)模擬結(jié)果和實(shí)際結(jié)果評(píng)估、對(duì)比,對(duì)錯(cuò)誤部分進(jìn)行修正;特斯拉認(rèn)為需要縮小數(shù)據(jù)收集范圍,所以并非所有的數(shù)據(jù)都會(huì)被采集。特斯拉通過訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來模仿真實(shí)駕駛行為,當(dāng)車輛行駛時(shí)后臺(tái)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就開始運(yùn)行,當(dāng)模擬結(jié)果和駕駛員真實(shí)操作相違背的時(shí)候,相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)被上傳,這部分?jǐn)?shù)據(jù)是算法預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的,也是最有價(jià)值的部分。修正神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)結(jié)果并為數(shù)據(jù)打上標(biāo)簽,為下次相似操作提供更好的依據(jù),這個(gè)模式也被稱為“影子模式”。特斯拉的局限體現(xiàn)在哪些地方?特斯拉自動(dòng)駕駛方案有其局限性;特斯拉采用的視覺主導(dǎo)方案在精度、穩(wěn)定性以及視野都有局限,暫時(shí)無法滿足L3級(jí)別以上的自動(dòng)駕駛需求。主要原因是攝像頭形成二維圖像會(huì)存在失真的可能性,相比三維信息更難挖掘,需要更強(qiáng)大的算法、大量數(shù)據(jù)的訓(xùn)練以及更長期的研發(fā)投入。由于視覺主導(dǎo)方案對(duì)于數(shù)據(jù)積累和算法訓(xùn)練過于依賴,在經(jīng)過復(fù)雜少見的道路環(huán)境時(shí)安全性受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。特斯拉自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的局限性來自于三個(gè)方面:第一,視覺方案對(duì)樣本數(shù)量和深度學(xué)習(xí)算法要求高,樣本的局限性直接決定了視覺方案是否有效;第二,毫米波雷達(dá)局限性以及駕駛員監(jiān)控技術(shù)局限性;第三,攝像頭距離檢測(cè)難度大,在惡劣環(huán)境下精準(zhǔn)度難以保持；但由于攝像頭之間的相對(duì)位置在對(duì)距離檢測(cè)精確度影響很大,在車輛高速行駛的過程中任何微小顛簸都會(huì)導(dǎo)致攝像頭的相對(duì)位置產(chǎn)生變化,因此需要進(jìn)行實(shí)時(shí)標(biāo)定,難度系數(shù)高。而且多個(gè)攝像頭會(huì)放大單個(gè)攝像頭的距離測(cè)量誤差,使得預(yù)判結(jié)果與實(shí)際狀況偏離更大。此外,攝像頭易受惡劣天氣影響,逆光和光影復(fù)雜環(huán)境下效果較差,難以實(shí)現(xiàn)惡劣天氣下依舊保持精準(zhǔn)測(cè)距。關(guān)于特斯拉自動(dòng)駕駛的事故近年時(shí)有發(fā)生,2020年6月1日,ー輛處于AutoPilot開啟狀態(tài),且時(shí)速保持在110公里的特斯拉Model3徑直撞向一輛側(cè)翻的廂式貨車頂部。專家認(rèn)為事故原因:第一,貨車白色箱體對(duì)陽光具有比較劇烈的反射,影響了攝像頭的識(shí)別;第二,視覺算法訓(xùn)練數(shù)據(jù)的局限性,一般自動(dòng)駕駛視覺訓(xùn)練的是識(shí)別車輛后部、側(cè)面以及頭部,并無考慮到箱體頂部;第三,考慮到容易對(duì)墻面、橋梁、交通路牌等靜止物體產(chǎn)生誤報(bào),現(xiàn)階段AEB系統(tǒng)對(duì)毫米波雷達(dá)的置信度權(quán)重下降,感知結(jié)果以視覺感知為主,從而導(dǎo)致事故的發(fā)生?！皞渭す饫走_(dá)”方案仍不完美;特斯拉A!高級(jí)總監(jiān)AndrejKarpathy于2020年舉提出特斯拉正在研究“偽激光雷達(dá)”方案(pseudo-LiDAR)〇該方案可通過不同方向的攝像頭進(jìn)行拼接,進(jìn)行視覺深度估計(jì),再投影到鳥瞰圖,作為局部導(dǎo)航地圖使用。同時(shí),將畫面的每個(gè)像素都進(jìn)行深度估計(jì),如同激光雷達(dá)點(diǎn)云,形成3D目標(biāo)檢測(cè)?！皞渭す饫走_(dá)”方案不僅成本低廉,可縮短純視覺技術(shù)架構(gòu)與激光雷達(dá)間的性能差距,但是在實(shí)驗(yàn)效果上該方案的檢測(cè)性能還無法完全與激光雷達(dá)媲美,而且專家質(zhì)疑基于視覺的方案對(duì)圖像清晰度有很大的依賴性,對(duì)攝像頭像素以及光纖強(qiáng)弱要求很高,解決這些難題仍需時(shí)間。特斯拉采用視覺方案原因:“軟件服務(wù)商”的商業(yè)模式前期需要低成本鋪量我們認(rèn)為特斯拉前期未采用激光雷達(dá)方案,主打視覺方案的核心原因主要與其后期商業(yè)模式定位有關(guān),同時(shí)視覺方案更加能夠體現(xiàn)并構(gòu)筑特斯拉擅長的算法壁壘。第一,從商業(yè)模式維度,特斯拉定位“軟件服務(wù)商”,前期需要走量“鋪渠道”,走量的核心是低成本;第二,視覺主導(dǎo)方案“輕感知、重算法”,特斯拉在數(shù)據(jù)、算カ、算法的優(yōu)勢(shì)可以構(gòu)筑領(lǐng)先其余主機(jī)廠的相對(duì)技術(shù)壁壘。數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì):特斯拉作為最早搭載自動(dòng)輔助駕駛系統(tǒng)的電動(dòng)車品牌,擁有全球規(guī)模最大的輔助駕駛車隊(duì),截止2020年4月,特斯拉累計(jì)上路行駛里程以達(dá)到48億公里,遠(yuǎn)超其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,掌握全球最多一手資料。排名第二的Waymo截至2019年10月累計(jì)上路行駛里程約為!609萬公里,僅為特斯拉的1/30,且需重金雇傭車隊(duì),成本效益低。龐大的數(shù)據(jù)量使得特斯拉在髙精度地圖、障礙物識(shí)別等方面的數(shù)據(jù)積累顯著領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。此外,與大多數(shù)自動(dòng)駕駛初創(chuàng)公司大量采用模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行算法學(xué)習(xí)不同,特斯拉車隊(duì)采集的全部為現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)質(zhì)量更高,更加有利于算法迭代更新;算法優(yōu)勢(shì):特斯拉搭建自身的算法架構(gòu),并自研核心計(jì)算芯片,提升軟硬件協(xié)同性能。特斯拉推行的“影子模式”將甄別后的有效圖像感知數(shù)據(jù)、駕駛員行為習(xí)慣數(shù)據(jù)通過0TA回傳,增加有效的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集合,提升神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的準(zhǔn)確度。而現(xiàn)有主機(jī)廠的圖像感知算法來自于Mobileye或者英偉達(dá)等,自身并不具備較強(qiáng)的算法能力,且不容易得到圖像、駕駛員行為習(xí)慣等數(shù)據(jù)的回傳。此外,特斯拉車隊(duì)采集的全部為現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)質(zhì)量更髙,更加有利于算法迭代更新。目前,特斯拉正在研發(fā)Dojo超強(qiáng)計(jì)算機(jī),使得訓(xùn)練數(shù)據(jù)不僅停留在圖片層面,Dojo支持對(duì)大量視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行非監(jiān)督學(xué)習(xí),目標(biāo)是以較低的成本實(shí)現(xiàn)算法性能的指數(shù)級(jí)提高。若研發(fā)完成,特斯拉與其他主機(jī)廠在深度學(xué)習(xí)算法上的差距將進(jìn)一步拉大;算カ優(yōu)勢(shì):橫向看,特斯拉的FSD芯片采用14nmエ藝制造,包含3個(gè)四核Cortex-A72集群,共I2個(gè)運(yùn)行于CPU、1個(gè)運(yùn)行于GPU、2個(gè)運(yùn)行于NPUo目前,特斯拉FSD核心計(jì)算芯片單顆芯片算カ髙達(dá)72T0PS,遠(yuǎn)高于市面上已經(jīng)量產(chǎn)的其他車載芯片;縱向看,目前,特斯拉據(jù)稱與三星合作研發(fā)新款HW4.0自動(dòng)駕駛芯片,用于實(shí)現(xiàn)4DFSD（四維完全自動(dòng)駕駛）功能,芯片將采用5nmエ藝制造,預(yù)計(jì)2021年第四季度將大規(guī)模量產(chǎn),且性能將是上一代HW3.0的三倍,芯片研發(fā)迭代速度快。我們認(rèn)為,雖然特斯拉在電動(dòng)化和智能化領(lǐng)域均具備較為顯著的相對(duì)優(yōu)勢(shì),其技術(shù)路線對(duì)于行業(yè)趨勢(shì)均具備前瞻意義,但我們認(rèn)為后期其余主機(jī)廠效仿特斯拉視覺主導(dǎo)方案的可能性較小,主要基于以下幾點(diǎn)原因:第一,其余主機(jī)廠須通過激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)彎道超車（我們認(rèn)為這是最核心的原因）；第二,激光雷達(dá)降本指日可待;第三,激光雷達(dá)在L3級(jí)以上不可或缺。3.2產(chǎn)品形態(tài)維度:用什么激光雷達(dá)?從應(yīng)用場(chǎng)景劃分來看,激光雷達(dá)應(yīng)用場(chǎng)景主要包括Robotaxi/Robobus,乘用車OEM端ADAS系統(tǒng)、機(jī)器人服務(wù)領(lǐng)域等,我們主要討論汽車領(lǐng)域的Robotaxi/Robobus、乘用車OEM端ADAS系統(tǒng)。目前Robotaxi/Robobus領(lǐng)域以實(shí)現(xiàn)L4-L5級(jí)別智能駕駛為主,主要包括出行類以及科技巨頭,如谷歌、百度、圖森、文遠(yuǎn)等;乘用車ADAS目前主要以實(shí)現(xiàn)L3（L2+或し3+）級(jí)別智能駕駛為主,主要是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車、定速巡航、自適應(yīng)巡航等智能駕駛輔助功能,主要包括特斯拉等下游主機(jī)廠。在Robotaxi/Robobus領(lǐng)域（TOB端）高成本的機(jī)械式激光雷達(dá)已經(jīng)量產(chǎn),而ADAS領(lǐng)域?qū)Τ杀据^為敏感（TOC端）,機(jī)械式激光雷達(dá)由于成本問題無法應(yīng)用到ADAS領(lǐng)域,后期主要是在半固體和固態(tài)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)方案突破。從產(chǎn)品形態(tài)維度,激光雷達(dá)可以分為機(jī)械式、半固態(tài)和純固態(tài)激光雷達(dá),我們認(rèn)為能否過車規(guī)、成本是否合適將是決定哪種形態(tài)成為主流的核心影響要素。激光雷達(dá)要達(dá)到車規(guī)級(jí),需要通過車規(guī)振動(dòng)、沖擊、溫度循環(huán)等試驗(yàn),同時(shí)還要兼具壽命問題,從成本維度來看,滿足車規(guī)級(jí)的同時(shí)還需要兼?zhèn)渖习倬€速（或等效線速）、數(shù)百萬點(diǎn)頻以及百元美金價(jià)格級(jí)別;機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)是目前最為成熟的技術(shù)方案,目前已經(jīng)在Robotaxi/Robobus以及實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,但成本較高,髙線數(shù)機(jī)械激光雷達(dá)價(jià)格平均在3000美金以上,后期難以實(shí)現(xiàn)車規(guī)級(jí)。我們認(rèn)為半固態(tài)激光雷達(dá)將會(huì)是乘用車ADAS場(chǎng)景短期內(nèi)的主流解決方案,半固態(tài)激光雷達(dá)的本質(zhì)還是機(jī)械式激光雷達(dá),只是指將部分機(jī)械部件集成到單個(gè)芯片,在微觀尺度上實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射端的掃描方式的變化,較大程度地降低了成本和產(chǎn)品體積,目前僅有半固態(tài)轉(zhuǎn)鏡方案（SCALA、大疆等）可過車規(guī),而MEMS振鏡方案目前尚未過車規(guī),但從目前各個(gè)廠商的技術(shù)儲(chǔ)備來看,除了大疆、Ibeo的轉(zhuǎn)鏡方案,其余廠商儲(chǔ)備的MEMS振鏡方案較多,預(yù)期中期維度MEMS方案會(huì)是ADAS領(lǐng)域較為主流的技術(shù)方案。從長期技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來看,最佳的方案是高度集成化的純固態(tài)激光雷達(dá),固態(tài)激光雷達(dá)是指將所有光學(xué)器件集成到芯片上的一體化方案,能夠進(jìn)ー步提升可靠性并且控制成本,通過半導(dǎo)體的工藝把核心部件集成在芯片上,從而達(dá)到成本可控和可量產(chǎn)的成熟度,純固態(tài)技術(shù)由于上游核心電子元件、技術(shù)支持不成熟,距離大規(guī)模量產(chǎn)尚有距離。但長期來看,純固態(tài)技術(shù)的成本和穩(wěn)定性都有較大潛カ,是技術(shù)上的最優(yōu)解。0PA方案的純固態(tài)激光雷達(dá)盡管有著可控性好、成本低的優(yōu)點(diǎn),但其生產(chǎn)難度較高;而Flash雷達(dá)雖然穩(wěn)定性和成本上有優(yōu)勢(shì),但其探測(cè)距離較近。這兩種方案都是未來激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的方向。整體來看,機(jī)械式,半固體,純固體三種類型激光雷達(dá)的技術(shù)同源性較弱,存在不同的技術(shù)壁壘,導(dǎo)致迭代路徑差異較大。3.2.1機(jī)械式激光雷達(dá):高精度高成本,無法過車規(guī)原理:整體旋轉(zhuǎn);通過電機(jī)帶動(dòng)光機(jī)結(jié)構(gòu)整體旋轉(zhuǎn)的機(jī)械式方案,激光脈沖發(fā)射器、接收器等元器件都會(huì)隨著掃描模塊進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn),從而生成一個(gè)立體點(diǎn)云,實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的感知掃描。性能優(yōu)劣勢(shì):精度高成本高;優(yōu)點(diǎn)是可以單臺(tái)實(shí)現(xiàn)360度掃描,信噪比高,精度高。但由于物理極限和成本高等因素限制,裝配和調(diào)制困難,掃描頻率低,生產(chǎn)周期長,成本居高不下。增加線束可增加精度,即增加激光發(fā)射器和接收器數(shù)量,因此成本與精度成正比。技術(shù)難點(diǎn):標(biāo)定矯正;理想狀態(tài)下,多線束激光從坐標(biāo)系原點(diǎn)射出,但實(shí)際應(yīng)用中每個(gè)激光雷達(dá)安裝位置不同,光束的水平方位角也有差異。為了解決這個(gè)問題,每個(gè)激光器都有一組校準(zhǔn)標(biāo)定參數(shù),對(duì)每個(gè)激光束的位置和方向進(jìn)行標(biāo)定。以Velodyne的64線產(chǎn)品為例,出廠時(shí)對(duì)每束激光校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定,使用時(shí)還須對(duì)該校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行重新標(biāo)定。機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)的應(yīng)用需要大量重復(fù)的校準(zhǔn)エ作,在校正不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的情況下,嚴(yán)重限制了產(chǎn)量和成本潛カ。能否過車規(guī):否;由于其機(jī)械部件壽命不長（1000-3000小時(shí)）,旋轉(zhuǎn)機(jī)械式激光雷達(dá)只能用于自動(dòng)駕駛的研發(fā)領(lǐng)域,難以滿足車規(guī)級(jí)要求（10000小時(shí)以上）。再加上價(jià)格高昂和維護(hù)成本高等因素,目前沒有旋轉(zhuǎn)機(jī)械式激光雷達(dá)滿足車規(guī)級(jí)要求。量產(chǎn)進(jìn)度:自動(dòng)駕駛研發(fā);谷歌、百度、Uber研發(fā)的無人駕駛汽車皆搭載了Velodyne的64線高精度機(jī)械雷達(dá)HDL-64E（8萬美金）,福特FusionHybrid搭載了!6線激光雷達(dá)VLP-16（7999美金）。當(dāng)前成本和后期預(yù)期下降成本:成本高難降本;Velodyne生產(chǎn)的16、32、64線激光雷達(dá)售價(jià)分別為4千美金、4萬美金、8萬美金。速騰聚創(chuàng)生產(chǎn)的16線、32線雷達(dá)售價(jià)分別在3萬人民幣、13萬人民幣。鐳神智能的16線、32線雷達(dá)售價(jià)分別為1.2萬人民幣、3萬人民幣。由于人工成本與光源數(shù)量直接相關(guān),高線數(shù)機(jī)械式雷達(dá)成本居高不下,未來降價(jià)空間較小。另外、由于使用中掃描模塊不停旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致感知精度在出廠0.5-1年后大幅降低,還需要考慮返廠、維護(hù)成本。行業(yè)認(rèn)為,純機(jī)械雷達(dá)的價(jià)格區(qū)間決定了其不適用于量產(chǎn)車載的應(yīng)用。代表廠商:除去行業(yè)龍頭的Velodyne以外,生產(chǎn)機(jī)械式激光雷達(dá)的廠家還有法雷奧、禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、Waymo等。3.2.2半固態(tài)-轉(zhuǎn)鏡方案:當(dāng)前主流的ADAS場(chǎng)景技術(shù)路線,已過車規(guī)原理:部分機(jī)械元件可動(dòng);取代了傳統(tǒng)的機(jī)械式方案,收發(fā)模塊保持不動(dòng),通過旋轉(zhuǎn)光鏡或棱鏡的方式實(shí)現(xiàn)特定軌跡的掃描。性能優(yōu)劣勢(shì)：體積小不穩(wěn)定;其優(yōu)勢(shì)在于減少了需要的光源,同時(shí)提高關(guān)鍵區(qū)域的掃描密度,從而解決了機(jī)械式方案笨重、體積大的痛點(diǎn)。但轉(zhuǎn)鏡方案中電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式造成了一定不穩(wěn)定性,對(duì)光源功率要求也較髙,該技術(shù)仍有提升的空間。技術(shù)難點(diǎn)：光學(xué)系統(tǒng)控制機(jī)制和轉(zhuǎn)軸精度;技術(shù)難點(diǎn)在于光學(xué)系統(tǒng)的控制機(jī)制和轉(zhuǎn)軸的精密度,光鏡旋轉(zhuǎn)的頻率和幅度都會(huì)影響光路。為了實(shí)現(xiàn)精密度高的掃描效果需要控制轉(zhuǎn)軸的精密度。能否過車規(guī)：已過；轉(zhuǎn)鏡激光雷達(dá)是目前唯一滿足車規(guī)級(jí)要求的方案。量產(chǎn)進(jìn)度:已量產(chǎn)；201?年奧迪發(fā)布了全球首款搭載激光雷達(dá)的量產(chǎn)汽車奧迪A8,使用了法雷奧和!beo聯(lián)合開發(fā)的首個(gè)車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)SCALA（轉(zhuǎn)鏡方案）。2020年,鐳神智能自主研發(fā)的CH32混合固態(tài)雷達(dá)成為全球第二個(gè)獲車規(guī)認(rèn)證的激光雷達(dá)。此后,大疆Livox發(fā)布了小鵬定制版車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)Horiz,成為第一個(gè)量產(chǎn)的國產(chǎn)激光雷達(dá)。當(dāng)前成本和后期預(yù)期下降成本;由于使用了更少的激光收發(fā)元件,轉(zhuǎn)鏡激光雷達(dá)較機(jī)械式激光雷達(dá)有較大幅度的成本優(yōu)勢(shì)。大疆發(fā)布的轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)Horizon和Tele-15售價(jià)分別為6499、8999元人民幣。長期來看,半固態(tài)轉(zhuǎn)鏡激光雷達(dá)的穩(wěn)態(tài)價(jià)格將在1000美金左右。代表廠商:法雷奧、Innovusion、大疆Livox、Luminar、禾賽科技、北科天繪、鐳神科技等。小鵬x大疆Livox覽沃科技:應(yīng)用雙光楔棱鏡掃描器的半固態(tài)轉(zhuǎn)鏡雷達(dá)2021年1月1日,小鵬汽車宣布與大疆孵化的Livox覽沃科技達(dá)成合作,將在2021年推出的全新量產(chǎn)車型上使用其生產(chǎn)的小鵬定制版車規(guī)級(jí)激光雷達(dá),Livox也正式成為小鵬汽車在激光雷達(dá)領(lǐng)域的首家合作伙伴。原理:雙光楔棱鏡結(jié)構(gòu);應(yīng)用了RPUPS棱鏡系統(tǒng),根據(jù)折射定律通過兩棱鏡的繞軸獨(dú)立旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)出射光束的指向調(diào)整。此方案有著結(jié)構(gòu)緊湊、準(zhǔn)確性高、速度快、偏轉(zhuǎn)角度大、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)。除了掃描器,其他部分與傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)基本沒有差別。這類激光雷達(dá)掃描出的點(diǎn)云是花瓣形的,中央密度高,外圍密度低。它的特性與人的眼睛類似,越靠近中央的信息密度越高,這是典型的非重復(fù)掃描,掃描的時(shí)間越長,點(diǎn)云密度就越高。性能及優(yōu)劣勢(shì):精度高但延遲大;累計(jì)掃描的激光雷達(dá)可以穿透灰塵、雨雪、大霧等不受天氣影響。本次Livox供給小鵬汽車的是基于Horizon的定制產(chǎn)品Horiz?該產(chǎn)品將探測(cè)距離由90米提升至150米,點(diǎn)云密度也提升近2倍,達(dá)到等效144線水平。更密集的點(diǎn)云輸出可以更快檢測(cè)到遠(yuǎn)處路面細(xì)小的目標(biāo)物體,環(huán)境感知的精度達(dá)到了車規(guī)水平。缺點(diǎn)在于缺乏實(shí)時(shí)性,掃描時(shí)間越長效果越好,以及點(diǎn)云數(shù)據(jù)離散度高。這就意味著無法壓縮數(shù)據(jù),只能以原始數(shù)據(jù)處理,對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算系統(tǒng)要求比較高,需要單獨(dú)開發(fā)算法。量產(chǎn)進(jìn)度:年產(chǎn)!0萬臺(tái);Livox宣稱,供給小鵬的Horiz激光雷達(dá)組裝線本身將實(shí)現(xiàn)!0萬臺(tái)級(jí)別的年均產(chǎn)能,并可基于前裝量產(chǎn)客戶的增長需求在3個(gè)月之內(nèi)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)線擴(kuò)能。3.2.3半固態(tài)ーMEMS振鏡方案:后期有望過車規(guī),降本潛カ大原理:微振鏡掃描;MEMS激光雷達(dá)通過硅基芯片上微振鏡以一定諧波頻率的振蕩來反射激光器的光線,從而以超高的掃描速度形成高密度的點(diǎn)云圖,由此改變單個(gè)發(fā)射器的發(fā)射角度進(jìn)行掃描,形成較廣的掃描角度和較大的掃描范圍。性能優(yōu)劣勢(shì):性能高但探測(cè)面積受限制；相比機(jī)械式,MEMS激光雷達(dá)還具有芯片化、無機(jī)械組件等優(yōu)點(diǎn),兼顧車規(guī)量產(chǎn)與高性能的需求。但MEMS激光功率較低,有效距離較短,且激光掃描范圍受微振鏡面積限制,視野FOV相對(duì)較窄。技術(shù)難點(diǎn):振鏡小型化、