预见2019:《中国无人驾驶产业全景图谱》(附产业现状、竞争格局、发展趋势)

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20 李明俊 • 2019-07-17 11:20:36  来源:前瞻产业研究院 E7914G0

无人驾驶技术(亦称自动驾驶技术)涵盖了多项前沿技术,包括毫米波雷达、激光雷达、人工智能、计算机视觉等技术。自动驾驶系统通过车载传感器和高精地图收集处理信息,识别障碍物和标志信息,来判断选择适合的行驶路径。

无人驾驶简介

无人驾驶技术(亦称自动驾驶技术)涵盖了多项前沿技术,包括毫米波雷达、激光雷达、人工智能、计算机视觉等技术。自动驾驶系统通过车载传感器和高精地图收集处理信息,识别障碍物和标志信息,来判断选择适合的行驶路径。

无人驾驶技术能够降低交通风险,提高驾驶安全性,同时提高道路交通效率,避免道路阻塞。继续延伸,由于驾驶安全性以及效率的提升带来潜在的效益包括:油耗的减低,保险维修费用的减少,环境污染排放物的减少,停车位需求的减少等。

自动驾驶技术按照目前国际标准划分为六级,一般来说只有达到L3级别以上,才能实现无人驾驶(即无需人为操控)。目前能够达到L3级以上自动驾驶的有谷歌Waymo、GM Cruise、特斯拉,奥迪,百度等几家企业,多数自动驾驶系统仍然停留在辅助驾驶上。

图表1:无人驾驶产业图谱 

图表2:无人驾驶优劣势分析 

无人驾驶发展历程

据有关资料,最早无人驾驶汽车可追溯至20世纪80年代,德国慕尼黑的德国国防科技大学科学家团队成功研制了一款“引领梦想”的奔驰机器人汽车,改款汽车能在无交通意外情况下时速达到100公里;随后欧洲委员会设立了8亿欧元的有关无人驾驶汽车的“普罗米修斯工程”,致力于欧洲高效交通和未来安全重大项目。

1987年,美国发明了第一台通过传感器自动导航的无人驾驶汽车;

1994年,德国研制出VaMP和Vita-2,被认为是真正意义上的无人驾驶汽车;

2010年,意大利研制的VIAC完成驾驶汽车上的首次洲际旅行;

2012年,谷歌获得美国首个无人驾驶车辆许可证;

2015年,百度无人驾驶汽车首次在北京五环进行测试;

2016年,特斯拉推出Autopilot辅助驾驶功能;

2018年,Waymo无人驾驶汽车正式在美国亚利桑那州推出出租车服务,无人驾驶在出租车领域首次实现商业化。

图表3:无人驾驶汽车发展历程

全球无人驾驶发展现状

——无人驾驶汽车两大阵营

无人驾驶汽车参与企业主要分为两类:互联网企业及整车厂商。

互联网代表企业包括:谷歌、苹果、Uber、百度、腾讯等;整车厂商代表企业主要包括:奥迪、日产、特斯拉、奔驰、宝马等。

互联网企业与整车厂商切入无人驾驶的方式有所不同,整车厂商技术实施阶段从L1开始,逐步推进,稳打稳扎,将安全基础放在第一位;而互联网企业一般直接从L3级自动驾驶级别开始技术研发,直接跳过L1跟L2级别自动驾驶。

目前,无论是互联网企业或是整机厂商,其无人驾驶技术等级主要为L2-L3级,行驶过程仍然需要人为干预。

互联网企业与整车厂商在无人驾驶领域互有优势,具体如下:

图表4:互联网企业与整车厂商投资无人驾驶领域优势对比 

图表5:主要无人驾驶企业车辆配置情况 

——Waymo继续领跑市场

2019年2月,美国加州机动车管理局(DMV)发布了《2018年自动驾驶接管报告》,数据显示,谷歌旗下Waymo无人驾驶汽车继续领跑市场,将传统车企远远甩在身后。

在加州拿到测试牌照的62家公司中,有48家提交了报告,其中有28家有测试结果,测试期为2017年12月1日至2018年11月30日。

从测试成绩了来看,第一名为谷歌旗下Waymo,平均每跑17846.8公里才需要人工干预一次,较2017年(5596公里/次)成绩有了较大提升。排名第二的依然为GM Cruise,平均每8327.8公里才需要干预一次,较2017年(1254公里/次)成绩有了大幅提升。

从测试报告前十五无人驾驶企业类型来看,多数为互联网企业,同时相对比2017年,出现了很多初创企业,例如小马智行、景驰科技、Nuro等。其中有两家目前已经处于清盘状态,分别为星行科技和Drive。

图表6:2018年美国加州无人驾驶测试企业每次人工干预能够行驶距离(单位:公里/次)

——2020年L4级无人驾驶汽车或进入量产

根据SAE分类,L4级别车辆将全部交给系统,L4、L5的区别主要在于是特定场景还是全场景应用。在技术实现方面,L4级别以上的无人驾驶车载摄像头数量将明显提升(从L1/2的每车2个增加到每车8-12个),激光雷达成本也需大幅下降。

从各厂商披露的计划来看,基本到2020年,各大厂商按计划将实现自动驾驶汽车(完全自动驾驶)量产,同时推进商用落地。

图表7:部分无人驾驶企业发展规划

——全球自动驾驶渗透率将快速提升

根据IHS预测,全球自动驾驶渗透率将快速提升,2016年L1/L2级功能渗透率约为5%,2020年将达40%;L3级功能也逐渐开始量产,2020预计渗透率将达5%;L4/L5级功能将在2025年左右实现量产,渗透率有望达5%;至2040年,所有新车都将配备自动驾驶功能,其中L4/L5级自动驾驶渗透率将达50%。

图表8:2016-2040年全球自动驾驶渗透率(单位:%)

中国无人驾驶发展现状

——政策助推无人驾驶产业发展

继北京、上海等城市先后就自动驾驶车辆道路测试出台管理办法和细则之后,2018年4月,全国适用的自动驾驶路试新政正式出炉,随后全国范围内发布了多张路测牌照,促进了国内无人驾驶产业发展。

2018年12月工信部发布《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》,到2020年,车联网用户渗透率达到30%以上,新车驾驶辅助系统(L2)搭载率达到30%以上,联网车载信息服务终端的新车装配率达到60%以上,构建能够支撑有条件自动驾驶(L3级)及以上的智能网联汽车技术体系。

图表9:国内主要无人驾驶相关政策解读

——整车厂商L3级自动驾驶汽车或于2020年量产

国内整机厂商在无人驾驶发展进度上,技术和战略定位等仍处在跟随国际巨头步伐阶段,L3 落地商业化殊为不易。一方面,L3 的技术存在诸多不确定性,实现L2 到L3 的跨越,不仅仅要在L2 的基础上增强系统的感知能力,同时对地图、定位精度也有了更高的要求。另一方面,由于法律法规的约束,现行条件下还不允许驾驶员放开双手驾驶车辆。

根据国内整机厂商规划,预计到2020年,L3级别自动驾驶汽车将基本实现量产下线。

图表10:整车厂商L3级别自动驾驶汽车推出计划

无人驾驶产品细分市场

——ADAS渗透率仍然较低

ADAS是无人驾驶的第一步,实现无人驾驶需要先普及ADAS。作为辅助驾驶员进行汽车驾驶的系统,高级驾驶辅助系统(ADAS)可以大大提升车辆和道路的安全性,已逐步演化为发展最快的汽车应用领域之一。目前常见的ADAS功能包括盲点检测BSD、自动泊车AP、前车防撞预警FCW、自动紧急制动AEB、车道偏离警示LDW、自适应巡航ACC、车道保持LKS等。

由于成本较高,现阶段ADAS系统在中国的装配率较低,一般仅限于40万以上的豪华车和某些高档车,整体渗透率在6%左右,其中盲点监测渗透率最高,达12.1%,未来有较大的提升空间。

图表11:中国ADAS 产品选配渗透率(单位:%)

——车载摄像头具有成本优势,但环境适应性较差

车载摄像头工作环境变化大,对帧率、稳定性和可靠性要求较高,摄像头一旦失效,将对用户生命安全造成极大威胁。因此摄像头对模组和封装要求极为严格,供应商认证壁垒较高。其中CMOS感光元件为核心单元,摄像头成本的三分之一左右。

相对比10美金左右电子消费摄像头,车载摄像头价格可达30美金左右。但是相对激光雷达成本价格来说,摄像头成本已经极为低廉了。Google无人车早期使用的64线Velodyne激光雷达本身的价格高达75000美元,几乎相当于特斯拉整车售价。相对比车载激光雷达仍处于研发试验阶段,摄像头相关技术已经相对成熟。

近年来特斯拉发生的交通事故,也暴露了摄像头作为车载传感器存在的不足:识别精度较低,容易受强光、雨幕、大雾等恶劣天气影响等。

图表12:车载摄像头元件主要供应企业 

图表13:无人驾驶系统主要传感器性能对比

——激光雷达领域国内外差距快速缩小

而从国内企业的竞争来看,国内企业目前主要专注于生产旋转式激光雷达,速腾聚创、禾赛科技、北科天绘均可接单量产,并且在精度和价格上与国外同档次产品相比拥有优势。此外,包括北科天绘、速腾聚创在内的部分国产企业在固态式激光雷达领域有所研发,分别应用于辅助驾驶和高级自动驾驶领域,加速追赶国外企业。按照产品的代差估计,国内激光雷达厂商与国外企业仅有1-2年的差距。

图表14:国内外主要激光雷达生产企业概况

——国产毫米波雷达仍处于起步阶段

由于具有分辨率高、抗干扰性能强、探测性能好等优点,毫米波雷达被广泛应用于无人驾驶领域。目前,毫米波雷达市场主要被海外巨头控制,例如博世、大陆、海拉等,核心元器件也主要为英飞凌、德州仪器、意法半导体等企业垄断。

国内车载毫米波雷达市场仍属于起步阶段。在24GHz雷达方面,国内少数企业研发已有成果,市场化产品即将问世;但在77GHz毫米波雷达方面仍属于初级阶段,国内只有极少数企业能做到77GHz雷达的样机阶段,产业化进程仍待突破。

图表15:毫米波雷达主要厂商

无人驾驶行业发展趋势——多元化应用场景

未来无人驾驶技术除了应用于汽车驾驶、出租车等个人应用领域外,还可应用于其他行业领域。其中,应用潜力最大可能就是物流行业,由于物流行业货运量大、货运范围广,因此需求货车数量也特别多。无人驾驶技术的应用能够大大提高物流公司的配送效率,降低企业运营成本。此外,工程领域、安防领域、城市维护建设领域等,均存在较大应用市场潜力。

图表16:无人驾驶多元化应用场景

更多数据来源参考前瞻产业研究院发布的《中国无人驾驶汽车行业发展前景预测与投资战略规划分析报告

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