2022年乘用车自动驾驶行业研究报告.pdf
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1、1发布时间:2022年10月乘用车自动驾驶行业研究报告ADAS智能传感器线控底盘计算芯片APEX&CONSULTING目录 序言 自动驾驶概述 自动驾驶硬软件详解 自动驾驶未来发展APEX&CONSULTINGqRyQnNoMsNtQzRvMtRmQqM6MbP9PmOqQnPsQkPqRoPiNnNxOaQqRqMwMrQoMvPnRuN序言 自动驾驶真的自动吗?自动驾驶真的安全吗?APEX&CONSULTING自动驾驶真的自动吗?4APEX&CONSULTING自动驾驶辅助驾驶智能驾驶人工驾驶自动驾驶ADAS高级辅助驾驶智能驾驶来源:灼鼎咨询什么是自动驾驶?智能驾驶?ADAS?大部分“自动
2、驾驶”其实是指汽车的自动化驾驶,并不是真正意义上的自动驾驶,虽然目前已量产智能汽车有些已经到达ADAS阶段,即高级辅助驾驶阶段,但距离真正意义上的自动驾驶还存在一定的距离。自动驾驶的实现是阶段性的目标达成,目前全球正在逐步推进智能驾驶向下一阶段进阶。智能驾驶:包含了现阶段的ADAS高级辅助驾驶及未来将逐渐实现的自动驾驶,主要是通过智能传感器,进行多融合算法处理,使汽车可以自主完成环境感知,并进行规划决策的驾驶。ADAS:Advanced Driver Assistance System,即高级辅助驾驶,需要通过驾驶员与汽车自动化系统共同完成汽车的驾驶任务。自动驾驶:汽车自动化系统在设定条件内,
3、持续地执行全部驾驶任务。自动驾驶真的安全吗?5APEX&CONSULTING来源:灼鼎咨询驾驶人为因素81.50%环境因素18.00%机动车因素0.50%人类驾驶汽车事故致因 驾驶人主观错误下导致的事故 驾驶人能力受限导致的事故未按规定让行43.4%9.7%速度过快车道的违规使用9.5%6.6%酒驾6.1%违反交通信号灯4.7%疲劳驾驶未留意其他交通参与者的行为6.2%5.9%没有保持安全距离驾驶熟练度低4.3%3.7%其他错误驾驶行为 机动车和环境因素导致的事故其他道路使用者(车辆)造车的事故73.4%11.6%其他道路使用者(行人)造车的事故车辆视线障碍4.9%4.9%道路状况、障碍物2.
4、8%技术缺陷2.4%天气、视线自动驾驶0事故自动驾驶概述 自动驾驶的出现 自动驾驶等级分类 当下自动驾驶可实现的水平 中国道路天气情况复杂 自动驾驶相关政策发展 自动驾驶安全性-技术原理APEX&CONSULTING 主流自动驾驶解决方案-感知层 主流自动驾驶解决方案-决策层 主流车企的解决方案设计主机厂 主流车企的解决方案设计OEM 主流车企当前的硬件最高配置装配情况智能驾驶的出现7APEX&CONSULTING来源:灼鼎咨询自动驾驶的出现实现了汽车安全从被动驾驶到主动安全的升级主动安全被动安全被动安全 指当事故发生时汽车的安全性,被动安全配置是指在事故发生时,用于保护车内乘员以及车外行人生
5、命安全的装置。被动安全配置 包括安全带、安全气囊、侧气帘、可溃缩式转向柱、可溃缩式踏板等。主动安全 通过汽车配置的升级、功能的提升等方式预防事故的发生。主动安全配置 指在事故可能发生但还未真正发生时,主动避免危险发生的安全装置。自动驾驶等级分类8APEX&CONSULTING来源:中华人民共和国工业和信息化部门,公开资料,灼鼎咨询级别主要内容代表功能2021年渗透率L5 完全自动驾驶完全没有运行条件限制NGP自动导航辅助驾驶NOP领航辅助驾驶NOA自动辅助导航驾驶AVP自主代客泊车-L4 高度自动驾驶可在一定场所及场景下,由汽车自动化系统完全进行车辆驾驶。L3 有条件自动驾驶L2 组合驾驶辅助
6、以功能为主,主要辅助驾驶员进行汽车驾驶,功能可以单独开启或组合开启。AEB自动紧急制动ACC自适应巡航LKA车道保持辅助APA自动泊车辅助TJA交通拥堵辅助20.0%L1 部分驾驶辅助26.9%L0 应急辅助仅提供预警功能,具体操作执行均由驾驶员完成。FCW前方碰撞预警LDW车道偏离预警53.1%是否没有设计运行条件限制,可持续执行全部动态驾驶任务和执行动态驾驶任务接管?是否在有限的运行条件限制下,执行全部动态驾驶任务和执行动态驾驶任务接管?是否在有限的运行条件限制下,执行全部动态驾驶任务,但不执行动态驾驶任务接管?是否在有限的运行条件限制下,持续执行车辆横向和纵向运动控制,但不执行全部目标和
7、时间探测与响应?是否在有限的运行条件限制下,持续执行车辆横向或纵向运动控制,但不执行全部目标和时间探测与响应?是否在有限的运行条件限制下,不执行车辆横向和纵向运动控制,但执行部分目标和时间探测与响应?是是是是是是否否否否否否无驾驶自动化当下自动驾驶可实现的水平9APEX&CONSULTING来源:东方证券,开源证券,灼鼎咨询2012201420152016201720182019202020212022L4特斯拉CybertruckL3+小鹏XPILOT3.5 G9搭载XPILOT 4.0L3长安UNIT/CS55长城P5、蔚来ET7、小鹏XPILOT3.0、华为北汽极狐阿尔法SL2+理想ON
8、E、长城哈佛F72020款、长安CS75 PLUS/CS85 COUPLE/新CS95理想新版ONE、吉利极氪001L2特斯拉ModelX特斯拉Model3沃尔沃XC90/XC60、日产ProPilot1.0蔚来FS6、长安新CS55/CS75、吉利GPILOT 2.0特斯拉MODEL Y、日产ProPilot2.0、沃尔沃XC4.0/S60/V60小鹏XPILOT2.5长城哈佛 H6 HEV、长安CS35PLUSL1特斯拉ModelS吉利GPILOT 1.0小鹏XPILOT2.0中国品牌国外品牌中国道路天气情况复杂10APEX&CONSULTING来源:中国信通院,灼鼎咨询交通复杂山路曲折大
9、雾天气雨雪天气自动驾驶相关政策发展11APEX&CONSULTING来源:中国信通院,灼鼎咨询国家车联网产业标准体系建设指南(车辆智能管理)指出到 2022 年底,完成基础性技术研究等。国家车联网产业标准体系建设指南(智能网联汽车)提出到 2020 年,初步建立能够支撑驾驶辅助及低级别自动驾驶的智能网联汽车标准体系2015年5月2021年3月2021年7月2020年4月2021年3月2017年12月2017年9月中国制造2025将无人驾驶作为汽车产业未来转型升级的重要方向之一。智能网联汽车公共道路适应性验证管理规范(试行)初稿对智能网联汽车公共道路适应性验证申请及审核流程等作了规定。智能网联汽
10、车道路测试管理规范(试行)要求相关主管部门可以根据当地实际情况,制定实施细则等。汽车驾驶自动化分级意味着汽车自动驾驶分级标准将迎来第一个对标标准。国家车联网产业标准体系建设指南(智能交通相关)指出到2022年底,将初步构建起支撑车联网应用和产业发展的标准体系道路交通安全法(修订建议稿)明确了具有自动驾驶功能的汽车开展道路测试的相关规定。2018年4月2020年3月智能网联汽车道路测试与示范应用管理规范(试行)将测试示范道路和车辆的范围增加,简化办理程序等。智能网联汽车生产企业及产品准入管理的意见强化企业主体责任;指出加强数据和网络安全管理能力等。2021年8月2022年8月关于支持建设新一代人
11、工智能示范应用场景的通知针对自动驾驶从特定道路向常规道路进一步拓展需求,包括运用车端与路端传感器融合的高准确环境感知与超视距信息共享等。自动驾驶安全性-技术原理12APEX&CONSULTING来源:中国银河证券,灼鼎咨询感知层决策层执行层通过安装在车身的各类智能传感器、地图、定位等硬件,收集车辆行驶与周边环境信息,信息获取的准确性与及时性将直接影响驾驶判断。依据感知曾获到的信息,通过算法等进行信息融合处理,决定工作模式及驾驶决策,形成轨迹规划。计算芯片的算力大小及算法的能力大小直接决定了决策的可靠性。决策层的指令下达至车身各部件,通过车身各部件的按指令行事,最终达成运动控制和执行控制。线控底
12、盘技术是当前自动驾驶领域中重点研发的方向之一,是发展高级别自动驾驶的必然要求。主流自动驾驶解决方案-感知层13APEX&CONSULTING来源:盖世汽车,国海证券,东方证券,灼鼎咨询感知层解决方案视觉主导方案激光雷达主导方案+其他融合方案以摄像头为主,配合毫米波雷达、超声波雷达等元件配合V2X+5G+高精地图+高精定位可以更加提高车辆的精确度,帮助更快速实现L4及L5的落地以激光雷达为主,配合摄像头、毫米波雷达、超声波雷达等元件类型说明特性优:成本低廉劣:易受环境、天气等影响,高技术壁垒,对算法要求高优:精度更高,可以达到L4L5对精度的要求劣:技术壁垒更高,算法难度更大优:精度较高,受天气
13、、环境影响较小,探测距离远劣:成本昂贵主流自动驾驶解决方案-决策层14APEX&CONSULTING来源:盖世汽车,国海证券,东方证券,灼鼎咨询决策层解决方案CPU+GPU+ASICCPU+ASICCPU+FPGASoC芯片架构说明中央处理器+图形处理+专用集成电路中央处理器+现场可编程门阵列中央处理器+专用集成电路发展趋势在自动驾驶算法尚未成熟固定之前,仍然是主流架构方案FPGA更适合应用于算法的开发测试,在大规模量产方面不具备成本优势自动驾驶算法成熟后,专用自动驾驶AI芯片(ASIC)因其低功耗、低成本的优势,将逐渐替代高功耗的GPU,成为未来的主流架构主流车企的解决方案设计主机厂15AP
14、EX&CONSULTING来源:天风证券,灼鼎咨询主机厂开始时间智能驾驶解决方案感知层决策层搭载车型传感器高精地图芯片及算力平台算法特斯拉2016Autopilot视觉FSD特斯拉自研Model 32019Model Y蔚来2018NOP/NAD视觉百度MobileyeQ4/NVIDIA OrinMobileye蔚来ES62020蔚来ES82020蔚来EC62020激光雷达蔚来ET7理想2019理想ADAS视觉百度MobileyeQ4Mobileye理想ONE20202021激光雷达高德征程3地平线合作理想ONE2021小鹏2017NGP/XPILOT视觉高德NVIDIA Xavier英伟达合
15、作小鹏P72018视觉MobileyeQ4Mobileye小鹏G32021激光雷达NVIDIA Xavier自研感知与决策规划算法小鹏P52022XPILOT激光雷达NVIDIA DRIVE Orin小鹏G9主流车企的解决方案设计OEM16APEX&CONSULTING来源:天风证券,灼鼎咨询OEM开始时间智能驾驶解决方案感知层决策层搭载车型传感器高精地图芯片及算力平台算法百度2013百度ANP视觉百度ACU(自研)Apollo Lite威马W6、长城摩卡华为2019Huawei ADS激光雷达华为MDC810华为ADS极狐阿尔法、长安、广汽大疆2021大疆City Assist视觉/激光雷达
16、大疆智能驾驶域控制器(自研)大疆自研上汽通用五菱、新宝骏地平线2020FCW、LDW等视觉高德征程2Horizon Matrix Mono2021领航驾驶视觉征程3Horizon Matrix Pilot理想ONE2021领航驾驶视觉/激光雷达征程5Horizon Matrix FSD主流车企当前的硬件最高配置装配情况17APEX&CONSULTING来源:各公司官网,汽车之家,百度,灼鼎咨询摄像头芯片算力激光雷达毫米波雷达搭载车型超声波雷达G9 2022款650 性能版Max12个(800万像素*2)等效96线*2个5个12个508TOPSL9 2022款L9 Max版11个(800万像素*
17、6个)128线*1个1个12个254TOPS*2个Model X 8个1个12个144TOPS5TOPS9个EC612个5个150GFLOPS6个海豹5个3个自动驾驶软硬件详解 感知层-多传感器融合感知 感知层1-激光雷达 感知层2-毫米波雷达 感知层3-超声波雷达 感知层4-车载摄像头 感知层5-高精地图+高精定位+5G+V2XAPEX&CONSULTING 决策层-架构分布 决策层1-计算平台与芯片 决策层2-自动驾驶芯片市场情况 决策层2-操作系统 执行层-线控底盘感知层-多传感器融合感知19APEX&CONSULTING来源:灼鼎咨询智能传感器探测距离/范围主要应用方向优点缺点价格激光
18、雷达 250-300m 道路提取 环境建模 障碍物识别 功能强大,信息丰富 可3D成像 探测距离远 价格贵,成本高 6000-15000元毫米波雷达 77GHz 100-150m 24GHz 30-50m 自适应巡航 自动紧急制动 不受天气影响 对障碍物识别率高 目标识别准确度较低 短距300-500元 长距400-1000元超声波雷达 3m内 自动泊车 便宜,成本低 只能做近距离探测 易受天气影响 10-100元摄像头 长焦 200m 中焦 100m 短焦 50m 环视摄像头 5m内 车道偏离预警 交通标志识别 可图像识别 可交通信号识别 易受天气影响 100-350元主流车载传感器对比感知
19、层1-激光雷达20APEX&CONSULTING来源:36氪,观研天下数据中心,灼鼎咨询激光雷达3D成像激光雷达激光雷达通过将发射信息和反射信息进行对比,构建出3D点云图,可以精确测量目标的位置(距离与角度)、形状(大小)及状态(速度、姿态),从而达到探测、识别、跟踪目标的目的,尤其在远距离探测和夜间判断有突出优势。车型上市时间搭载数量参数激光雷达厂商小鹏P52021.09.152144线览沃小鹏G92022.09.212等效96线速腾聚创蔚来ET72021.01.091等效300线(ROI范围内)Innovuasion理想L92022.06.211128线禾赛极狐阿尔法S2022.05.07
20、396线华为威马M72021.10.223等效504线速腾聚创长安阿维塔112022.08.08396线华为长城机甲龙暂未上市496线华为2021E2022E2023E2024E2025E2030EL3单车平均搭载激光雷达(颗)2.02.22.32.42.53L4&L5单车平均搭载激光雷达(颗)55.5L3整车搭载价格13000100108372618856255157L4&L5整车搭载价格123769454车载激光雷达平均单价(元)6500455036402912247517192021-2030年整车搭载激光雷达价格测算车 载 激 光 雷 达 搭 载 情 况感知层2-毫米波雷达21APEX
21、&CONSULTING来源:东吴证券,百度,灼鼎咨询毫米波雷达位置及功能示意图毫米波雷达毫米波雷达是一种通过发射和接收毫米波段电磁波进行测速测距工作的传感器,存在TOF 时间飞行模式和FMCW线性调频脉冲模式两种工作模式,是自动驾驶汽车领域必备传感器之一。雷达分类短距雷达SRR中距雷达MRR长距雷达LRR波段24GHz77/79GHz(76 81GHz)探测距离60m100m250m发展方向:从3D毫米波雷达到4D毫米波雷达发展现状:77GHz波段成为发展主流3D方位角距离俯仰角4D相对速度L3以上的场景会对成像雷达有更大的需求,从技术上来讲,4D成像毫米波雷达是必然趋势目前宣布量产4D毫米波
22、雷达企业及对应产品:Continental(ARS 540)Arbe(Phoenix)傲酷(Eagle)华为(-)福瑞泰克(-)森思泰克(STA77-6和STA77-8)采埃孚(-)Bosch(-)Oculii(-)华域(-)森思泰克(-)纵目(ZM-SDR1)感知层3-超声波雷达22APEX&CONSULTING来源:中研产业研究院,灼鼎咨询超声波雷达,俗称倒车雷达,是常见的主要用于辅助泊车的传感器,工作原理是通过发射装置向外发出超声波(机械波),到通过接收器接收到反馈的时间差来测算距离。超声波雷达成本低廉,基本只需要几十元,劣势也相对明显,在较高车速时无法实现可靠的测速功能,因此除泊车相关
23、功能外,难以拓展其他功能,随着摄像头和雷达系统的成本不断下降,超声波雷达有被取代的趋势。短程超声波(目前主流)安装位置:主要车身的前后部位检测范围:25cm-2.5m优点:由于检测距离大,多普勒效应和温度干扰小,检测更准确UPA远程超声波安装位置:主要车身的侧面检测范围:35cm-5m优点:方向性强,探头波的传播性优于UPA,不易受到其他超声波雷达的影响缺点:检测距离越远,检测误差越大APA超声波雷达竞争格局两大常见超声波雷达国际企业国内企业初创企业未来随着自动驾驶技术不断成熟,自动泊车功能得到广泛应用,APA的市场会逐渐打开。感知层4-车载摄像头23APEX&CONSULTING来源:特斯拉
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