自動駕駛之感知模塊〡水木資本原創
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隨著人工智慧技術的全面發展，自動駕駛相關技術及應用也不斷深入。
本文將就自動駕駛的一個模塊——感知層，同大家進行分享，以探討潛在的投資機會。
我們先熟悉一下自動駕駛的分級及相關概念。
L0：代表沒有自動駕駛介入的傳統人類駕駛。
L1級：能夠對方向盤和減速中的單向操作給予支持。
L2級：能夠同時對方向盤和減速中的多項操作給與支持。
L3級：道路環境的觀察和駕駛操作都由系統來完成，人只需要對所有的系統請求進行應答。
L4級：環境觀察和駕駛操作仍然都由系統完成，人只需要在某些複雜情況進行應答。
L5級：完全的自動駕駛狀態，車上沒有方向盤、剎車、油門等。
ADAS（Advanced Driving Assistant System）是利用安裝在車上的各式各樣傳感器，在汽車行駛過程中隨時來感應周圍的環境，收集數據，進行靜態、動態物體的辨識、偵測與追蹤，並結合導航儀地圖數據，進行系統的運算與分析，從而預先讓駕駛者察覺到可能發生的危險，有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。
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L2級自動駕駛下沉趨勢
根據2018年1月的《智能汽車創新發展戰略（徵求意見稿）》，到2020年我國新車中智能汽車占比將達到30%以上。
而目前國內整車廠和集成供應商已基本具備L2級自動駕駛能力，2018年開始，自動駕駛的產品已經逐步登上舞台，部分主機廠已經實現量產，預計在2019年到2020年會更大規模的量產。
國內主要車企的自動駕駛布局：
隨著L2級自動駕駛相關功能在中低端車型中普及，自動駕駛相關產業將撬動巨大的市場。
接下來，我們來看看從普通的乘用車到自動駕駛的「智能車」都需要哪些模塊。
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自動駕駛的四大模塊
自動駕駛的實現需要四個模塊的協同合作，分別是感知層、決策層、執行層、高精地圖及物聯網的支持。
自動駕駛的實現是汽車的一次深度變革，需要各個模塊、產業的相互配合，不是單打獨鬥能夠完成的，這也就給產業鏈各個部分都帶來了機會。
順著汽車的電子化浪潮，海外率先開始自動駕駛布局，谷歌率先布局自動駕駛，隨後英偉達成立自動駕駛事業部，收購Mobileye，通用汽車併購Cruise Automation，谷歌無人駕駛項目擴展為子公司Waymo。
自動駕駛各個環節也已經出現了部分國產供應商。
傳感器：隨著L3及以上自動駕駛的實現，傳感器的需求也將加大，18年達成小規模量產的毫米波雷達公司就有德賽西威、毫米波、行易道、安智汽車等。
高精地圖：對於L3及以上級別的自動駕駛，高精地圖是必備的，目前老牌圖商進展文件，高德、百度、四維圖等均已獲得整車廠訂單，創業類公司也可以在這個領域有一番作為。
晶片領域：國內如地平線、華為均已推出L3/L4級自動駕駛計算平台。
四維圖新的MCU晶片也已計劃量產。
感知層主要是雷達等零部件，因此大型車企在選擇時對感知層更願意使用外包商的成品，而決策層由於眾多巨頭對的布局，讓其進入門檻更高。
因此接下來我們將著重討論感知層所帶來的機會與挑戰。
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感知層與傳感器
傳感器是汽車電子的重要延伸，在自動駕駛來臨之前，車用傳感器，即用於汽車電子技術、作為車載電腦（ECU）的輸入裝置，能夠將發動機、底盤、車身各個部分的運作工況以信號方式傳輸給車載電腦。
隨著ADAS的發展，多種傳感器開始共同使用。
感知層的傳感器類型一般包括雷射雷達、攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達、速度和加速度傳感器等。
圖示汽車多傳感器融合
來源：IEEE，國金證券
雷射雷達（LiDDAR）：能釋放多束雷射，接受物體反射信號，計算目標與自身的距離。
雷射雷達提供生成環境的3D點雲圖像提供一系列的（x, y, z）坐標，與已有的高精度地圖上的坐標進行對比，就可以很精確地做出車輛定位。
雷射雷達是自主發射光線並搜集反射信號，因此可以在夜間環境工作。
但當天氣條件惡劣，如大雪大霧等，會對雷射造成影響，使得準確性下降。
毫米波雷達：毫米波雷達發出和接收的是電磁波，與雷射雷達相比毫米波雷達會有很多測量短距離的場景，如側向警示、倒車警示等。
全天候工作使其不可或缺，但解析度低，同樣難以成像。
相比於雷射雷達，毫米波的技術以非常成熟，從上世紀90年代開始應用於自適應巡航。
毫米波雷達憑藉可穿透塵霧、風雪、不收惡劣天氣影響、可全天候工作的絕對優勢，成為自動駕駛不可或缺的主力傳感器。
毫米波雷達的核心硬體為MMIC(單片微波集成電路)和天線PCB板。
目前大多數車型對於毫米波雷達的安裝技術採取1個77G
+多個24G的布局。
另外79~81GHz 雷達具有高帶寬、高解析度特性，是車載場景下用以近距離測量的高端方案。
攝像頭：自動駕駛的「眼睛」，識別標識、物體，但無法點陣建模、遠距測距。
攝像頭的技術最為成熟，車載應用起步最早，在ADAS階段作為絕對主流的視覺傳感器。
進入自動駕駛時代，由於攝像頭獨有的視覺影像識別功能，是名副其實的自動駕駛的眼睛。
根據多傳感器系統的融合，攝像頭需要至少6個以上。
目前產業內的龍頭由於成本、技術和客戶等優勢，新進入者不容易獲得競爭優勢。
ADAS模塊可實現功能
毫米波雷達市場情況：被國外Tier1壟斷，國產化在即。
毫米波是指頻率位於30GHz到300GHz之間的電磁波。
近些年，隨著毫米波雷達技術水平的提升和成本的下降，毫米波雷達開始應用於ADAS，並成為自動駕駛所需的傳感器。
當前主要的毫米波段為24GHz，77GHz，79GHz是未來發展方向。
檢測距離和距離解析度是衡量車載雷達性能的要素；相比於毫米波雷達市場主流的24GHz、77GHz雷達，下一代產品79GHz雷達兼具遠測距和高解析度的特點。
77GHz是當前車載毫米波雷達的主要使用頻段，24GHz雷達嚴格意義上處於厘米波段，但在特性上接近毫米波雷達，因而也被歸類入其中。
2015年車載毫米波雷達市場份額
2018年，國內各個企業已經可以看到量產毫米波雷達出現了突破。
上市公司中:德賽西威，其24GHz毫米波雷達量產，從18年11月起給電咖提供360環視系統和後側毫米波雷達。
華域汽車：國內最早宣布進行24G雷達研發。
保隆科技：毫米波雷達在研，進入設計驗證階段。
其他非上市公司中，森思泰克、安智傑、蘇州豪米波、行易道已經進入了量產階段，且獲得主機廠小批量定點。
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多傳感器解決方案
目前來看，著名車企如特斯拉、奧迪、通用汽車等都在積極布局自動駕駛，但推動自動駕駛較為慎重，是考慮到研自動駕駛的研發不能影響現階段產品的開發和銷售。
國內的「新勢力」也紛紛布局自動駕駛。
來源：國金證券
蔚來與拜騰基本沿襲了特斯拉的解決方案，以毫米波雷達和攝像頭為主，原因是雷射雷達的成本較高，並且使用底線書雷射雷達也只能在特定場景下達到自動駕駛，和毫米波雷達+攝像頭的解決方案差距不大。
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市場痛點與機會
自2019開始，L2級自動駕駛的各車型逐漸開始量產，對傳感器的需求將增大，並隨著L3、L4級別量產車型出現，對傳感器的需求會持續不減。
L2級自動駕駛的下沉，將使車載傳感器生產商撬動巨大的市場。
從傳感器類別上來看，雷射雷達產品進入門檻較高，巨頭爭相布局，目前整體的市場格局尚不清晰，受制於高成本且存在替代方案，雷射雷達的滲透率增速有限。
雷射雷達的下一步發展，需要看新一代雷射雷達——固態雷射雷達的成本效應是否能顯著降低。
攝像頭屬於傳感器中較為成熟的部分，市場格局基本固定。
索尼、三星、豪威在全球市場的市場份額分別為35%，19%，12%，累計占比66%。
考慮到行業的增速，國產廠商可以選擇在車載領域布局。
毫米波雷達是目前中國市場可能最快「擺脫」國外壟斷的細分領域。
現有的24GHz、77Ghz毫米波雷達仍存在不少缺陷，如必須在較窄的視場角提供中遠距離的中低解析度，或者寬視場角的低解析度之間的選擇，這也使得下一代的雷達突破成為剛需。
根據興業證券預測，未來10年毫米波雷達的複合增速將達到44%。
感知層硬體廠商在相當長的一段時間內將保持一定程度的活躍及增長。
而擁有自主技術、真正解決整車感知層需求的技術型廠商將在未來脫穎而出，也讓我們拭目以待。
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