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智能驾驶革命:ADAS与激光雷达如何引领未来?
2024-09-03


车载领域

主机厂基于安全第一、产品量产等理念,技术路线较为保守,大多通过ADAS功能的拓展和完善,渐进式地实现智能驾驶。ADAS主要指乘用车通过搭载激光雷达实现高级辅助驾驶功能,如自适应巡航、自动跟车等。与智能驾驶的激光雷达相比,ADAS所应用的激光雷达对车规化的批量生产能力、可靠性有更高的要求,对成本也更敏感。

科技企业(Waymo、Momenta等)商业模式以售卖智能驾驶解决方案为主,且由于科技创新企业人才储备完善、算法实力强,技术路线相对激进,直接着手于L4/L5的智能驾驶技术研发。而激光雷达是实现L4/L5级别智能驾驶技术的核心传感器,国内外众多智能驾驶科技公司均采用激光雷达输出的点云数据作为主要决策依据。360°机械旋转式激光雷达作为主传感器,一般被放在Robotaxi或Robotruck的车顶,且一台车上通常会配置多台激光雷达,或覆盖车身两侧或长距短距兼顾,用以满足复杂道路场景的探测需求。以嬴彻科技为例,其与东风商用车联合开发的L3级Robotruck单车搭载3颗激光雷达,其中主雷达使用一颗RoboSense的MEMS激光雷达,两颗角雷达则使用一径科技的MEMS产品。

①主机厂量产车型

目前主机厂与激光雷达厂商均着力于推动激光雷达上车量产,2021年以来激光雷达前装量产加速,上海车展、广州车展期间就有多款车型宣布搭载激光雷达,激光雷达的关键性和必要性得到进一步确认。激光雷达量产车型小鹏P5、北汽极狐阿尔法S、魏派WEY摩卡接连推出,国内OEM厂商激光雷达率先上车。2021年4月14日,搭载大疆Livox激光雷达的车型小鹏P5发布;2021年4月18日,搭载华为激光雷达的北汽极狐阿尔法S发布。大部分预计搭载激光雷达的车企预计将在2021-2022年量产。

全球范围内L3级辅助驾驶量产车项目当前也处于快速开发之中:宝马预计在2022年推出具有L3级智能驾驶功能的BMW Vision iNEXT;戴姆勒首款L3级智能驾驶系统于2021年在新款S级车型上推出;沃尔沃预计在2022年推出配备激光雷达的自动驾驶量产车型,实现没有人工干预情况下的高速行驶;本田计划于2022年在其Legend车型上提供L3级自动驾驶系统。

产品实现前装量产需要经历产品迭代和生产验证流程,整个流程所需的时间在18-36个月。根据速腾聚创资料,产品需经历Demo、A样、B1样、B2样的多次迭代和最后SOP定型,在产品迭代的过程中,激光雷达厂家需要针对车规标准和OEM厂商的具体需求改良产品设计。

激光雷达认证流程

激光雷达认证流程.png

资料来源:速腾聚创

激光雷达实现前装还需要通过车规级标准,主要为ISO26262《道路车辆功能安全》国际标准。车规要求产品可以通过DV(设计验证)、PV(生产确认)以及EMC(电磁兼容性)等标准认证,并进行车规振动、冲击、温度循环等测试试验。目前已经通过全套车规标准并前装量产的仅有Valeo,RoboSense、Innoviz据称也已有产品通过车规测试。

激光雷达相关车规级标准

激光雷达相关车规级标准.png

资料来源:民生证券

目前车规级激光雷达产品整体方案设计的发展总体方向为低成本、高性能、高集成度、固态化。各厂商根据自身技术储备选择了不同的技术方案以求达到OEM厂商的需求。激光雷达厂商通过对激光雷达发射系统,接收系统,信息处理系统和扫描系统的设计组合形成特色方案。

2018年,搭载着Scala激光雷达的新款奥迪A8发布,是全球首款支持L3智能驾驶的量产车型,从此开启了激光雷达前装量产的帷幕。不过该尝试更多为试验性质,L3功能也并未完全释放,主要原因是其搭载的Scala4线激光雷达性能不佳。垂直探测视角为3.2°,垂直方向角分辨率1°,水平探测视角145°,水平方向角分辨率1°,其探测距离只有80米,点云出点数每秒6万点。Velodyne全球汽车总监John Eggert先生将其探测效果比作“一个拿着棍子挥舞的盲人”。自2020年下半年起,激光雷达上车的号角正式吹响,2020年11月本田宣布旗下最新一代豪华轿车Legend将会搭载5颗激光雷达,紧接着长城、小鹏、蔚来在随后的两个月内先后宣布激光雷达搭载方案。据不完全统计,已有多家主机厂超过25款车型宣布搭载激光雷达,2022年将成为激光雷达批量上车的元年,相信随后的几年内会有更多的激光雷达量产车型发布。

奥迪A8搭载激光雷达位置示意图


奥迪A8搭载激光雷达位置示意图.png

资料来源:Audi官网

由下表可见,国内外主机厂、造车新势力们在2022年均有激光雷达上车计划,既有新出车型也有原有车型改款,单车搭载数量在1-5颗之间,其中以1颗(主雷达)和3颗(1主雷达+2角雷达)为主流方案。硬件合作方有11家之多,由此可见头部雷达厂商并无明显竞争力,市场仍处于相对初期的开放竞争市场份额阶段。

搭载激光雷达车型统计

搭载激光雷达车型统计.png

资料来源:亿欧汽车、各主机厂官网

除激光雷达上车计划外,国内外主机厂近年来也纷纷布局入股激光雷达厂商,据不完全统计,主机厂投资事件整理如下:

主机厂投资激光雷达案例

主机厂投资激光雷达案例.png

来源:德载厚资本整理

②跨越式阵营

跨越式阵营以自动驾驶创业科技公司为主,由于发展初期覆盖场景不同,区别于传统主机厂和新势力由ADAS逐渐过渡至完全自动驾驶的渐进式发展路线。该阵营普遍采用“一步到位”策略,直接开发激光雷达作为核心传感器的L4智能驾驶技术。应用场景则相对保守,以厂区、港口、矿区、机场、高速干线等封闭或半封闭场景为主。

不同于乘用车主机厂选用激光雷达对是否通过车规级认证有严格要求,自动驾驶方案商更注重产品性能以及性价比。此外,考虑到响应速度以及客户定制化开发需求,国内自动驾驶公司更加偏好使用本土激光雷达硬件供应商的产品。

主流自动驾驶公司的激光雷达供应商(部分)

主流自动驾驶公司的激光雷达供应商(部分).png

资料来源:公开资料

智慧交通

除了智能驾驶领域,激光雷达的应用领域也在不断拓展,包括以汽车主机厂、Tier 1为代表的前装高级辅助驾驶,以智能服务机器人为代表的避障导航系统,还有随着5G技术逐渐普及而产生的智能交通车路协同应用,都为激光雷达带来了更广阔的市场。

路端激光雷达有两个主要作用,一是实现高精地图的采集,二是对路面交通进行实时监控。路端交通领域主要由政府相关部门主导,对车规级的集成要求较低,但对算法要求很高,激光雷达作为路端感知器,需要对道路使用者进行监测感知,目前以机械旋转式激光雷达为主要应用产品。应用场景主要是高速公路和十字路口。

①智慧高速市场

我国目前存量高速公路里程达16.1万公里,假设每年新建成高速公路里程0.75万公里不变,按照单台激光雷达设备覆盖200米计算,高速场景每公里需要4个激光雷达,预计在2025年渗透率能达到10%,未来5年市场规模合计约37亿元。

智慧高速市场规模预计

智慧高速市场规模预计.png

资料来源:公开资料、参编单位提供

②城市路口

我国目前城市路口约30万个,假设按对角交叉布置,每个路口需布置2个激光雷达,在2025年市场渗透率达到10%的情况下,未来5年市场空间合计约23亿元。

十字路口激光雷达市场规模预计

十字路口激光雷达市场规模预计.png

资料来源:公开资料、参编单位提供

亮道于北京房山区和河北保定应用的路端激光雷达

亮道于北京房山区和河北保定应用的路端激光雷达.png

资料来源:亮道智能


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