摘要:激光雷达(LiDAR)的发展历史悠久且丰富,最早可追溯到1960年。1960年,TheodoreH.Maiman发明了第一台红宝石激光器,这是激光雷达技术的重要基础。仅仅两年后,1962年,美国麻省理工学院使用激光雷达成功测量了地球与月球之间的距离。到了1971年,Apollo15号更是使用了激光雷达来测量月球表面。
激光雷达(LiDAR)的发展历史悠久且丰富,最早可追溯到1960年。1960年,TheodoreH.Maiman发明了第一台红宝石激光器,这是激光雷达技术的重要基础。仅仅两年后,1962年,美国麻省理工学院使用激光雷达成功测量了地球与月球之间的距离。到了1971年,Apollo15号更是使用了激光雷达来测量月球表面。
1995年,以激光三维扫描仪为代表的激光雷达开始实现商业化,这标志着激光雷达技术的重大突破。
在2004年,DARPA组织的无人车挑战赛中,激光雷达首次在自动驾驶领域亮相。
2007年,Velodyne发明的HDL-64激光雷达使得激光雷达迈入了多线3D领域。两年后的2009年,谷歌开始自动驾驶研究,搭载的正是VelodyneHDL-64激光雷达。进入2015年,Waymo搭载自研的激光雷达公开进行了测试。
随后,激光雷达技术在商业消费电子产品中也开始得到应用。2017年,Apple的IPADPro首次搭载了FlashLIDAR。2018年,AudiAB首次搭载了多线LiDAR-Scala1打造了L3级别的自动驾驶功能。
此后,激光雷达在资本市场上也展露风头。2019年,Luminar成为车载激光雷达的第一股正式登陆纳斯达克。
到了2021年,国内首款搭载激光雷达的小鹏P5正式上市,进一步推动了激光雷达技术的应用和普及。
自动驾驶的发展历程可以追溯到1984年,这是探索前行的阶段,始于美国DAPAR与美国陆军合作的ALV计划。随后,在2004到2007年,美国DARPA举行了三场自动驾驶挑战赛,这些挑战赛的参赛队伍绝大部分来自美国的高等教育机构。
之后进入2009至2015年,这个阶段是自动驾驶领域的头部科技公司开始进入的时期。2009年,谷歌宣布旗下XLAB创始人SebastianThrun将领导组建一支团队,开始了无人驾驶的研究。到了2015年,中国的百度也开始了在自动驾驶领域的研究,并在硅谷和北京两地组建了研发团队,投入了大量的资金。
接下来的2015至2019年,是初创公司在自动驾驶领域遍地开花的阶段。在中国,小马智行推出了Robotaxi;在法国,Navya开始研发无人穿梭巴士;而在美国,ArgoAI也推出了他们的Robotaxi。
自2019年以来,自动驾驶技术已经开始被广泛地应用在乘用车量产中。在美国,特斯拉的Autopilot和FSD系统已经被广泛使用;在中国,小鹏汽车的Xpilot和华为的HuaweiInside也开始在市场上占有一席之地。
在2004至2005年间,DAPAR车队使用的是Sick品牌的单线激光雷达,该设备以多颗组合形态呈现,那时只有工业级的单线激光雷达产品。
随后,在2007至2013年的阶段,DAPAR车队改为使用了专为自动驾驶设计的Velodyne64线激光雷达,但是,这个阶段的激光雷达产品相对单一。
时至2013年,雷达的规格开始多元化了起来,但都还非车规级,如16线Velodyne雷达,32线速腾雷达,40线禾赛雷达,128线的不同规格的不同厂商的雷达,同时Waymo还应用了短距补盲雷达,雷达的规格和厂商都出现了井喷式的增长;
再往后,依靠自动驾驶的逐渐成熟,雷达上车的需求也开始显现,激光雷达的发展也慢慢发展出了车规级和工规级的区别,车规级的前装量产激光雷达,如ValeoScala1等;工规级的也开始向低成本,规格差异化发展,如图中所示的LivoxMid-70;
激光雷达集成方式已从早期以Bumper(保险杠)为主要安装位置向多样化形态发展,车顶和风挡后正逐渐成为新的趋势。
可以看到,2008年-2021年,基本都还是以前保险杠安装方式为主:2008年上市的沃尔沃XC60搭载了一颗ContiSRL121*,安装于风挡后;而2018年发布的奥迪A8则配备了一颗ValeoScala1,位于前保险杠。2021年上市的LexusLS则采用了一颗Denso激光雷达和三颗ContiHFL110,分布在前后保险杠和翼子板上。同年,BenzS-Class搭载了一颗ValeoScala2,位于保险杠。我们可以从中看到以保险杠为安装位置的早期主流形态。在2021年,HondaL3车型配置了五颗ValeoScala1,分布在前后保险杠(正前方和四个角落)。同样在2021年,小鹏P5搭载了一颗LivoxHAP,安装在前保险杠两侧角落。
而2022年开始,安装位置开始出现多元化,车顶,翼子板,风挡开始出现在大家视野前;2022年,长安阿维塔则选择了一颗华为的激光雷达,分布在前保险杠和翼子板上。此外,2022年的蔚来ET7/ET5搭载了一颗图达通Falcon,安装在车顶。而在2023年,Volvo的新款车型将搭载一颗LuminarIris,同样位于车顶。可以窥见,激光雷达安装位置趋向多元,车顶、风档后逐渐成为新的“潮流”。
这里需要说明的是,单帧仅输出3个测距点,更准确意义上SRL121仅是测距仪,和一般意义上的多线激光雷达性能存在较大差距。
在面向车载前装激光雷达领域,全球共有大约60家激光雷达公司,其中,中国、美国、欧洲的公司数量占据了前三位。这些公司分布在美国、中国、欧洲(德国、法国、比利时、以色列等)、日本、加拿大、韩国、澳大利亚等地区。
中国是车载前装激光雷达领域的一个重要市场,目前已有28家公司在该领域深耕,这些公司包括禾赛、速腾聚餐、挚感光子、华为、一径科技、探维等。
而美国在该领域也有16家公司,如LUMINAR、Innovusion、VelodyneLidar、CEPTON、AEVA等。
欧洲的市场也不容小觑,有11家公司,包括ibeo、Valeo、Continental等知名公司。
此外,加拿大也有一家公司,即LeddarTech公司,参与了车载前装激光雷达领域的竞争。
根据报告统计,中国共有28家车载前装激光雷达公司,主要集中在深圳、北京、上海和杭州等地。其中,北京拥有的激光雷达公司数量最多,包括一径、探维、北科天绘等9家公司;而上海则分布有禾赛和华为两家公司;深圳地区的激光雷达企业包括速腾聚创和Livox等7家公司。在杭州,有洛微和光珀智能等4家公司。
初创企业比例较高,超过80%是2014年(含)之后成立的,如一径、探维等在2017年成立,奥锐达、天眸光电、国科光芯在2019年成立,视光半导体在2020年成立。另外Livox、华为、昂纳等公司也是母公司孵化的新产品线。
从技术路线来看,目前呈现多种技术路线并行、百花齐放的状态,主流路线有MEMS、转镜以及1550nmToF方案。例如一径采用了1550nmToF+MEMS技术路线,探维和速腾聚创则采用了MEMS扫描技术路线。此外,转镜扫描技术路线在众多企业中也得到了应用,如北科天绘、万集、锐驰智光,以及禾赛和华为等。
与此同时,FMCW(调频连续波)技术正成为下一代研究热点方向。在这方面,摩尔芯光采用了FMCW+OPA技术路线,光勺科技则采用了FMCW+机械镜技术路线。洛微和视光半导体分别采用了FMCW+OPA和FMCW+LABS技术路线,挚感光子则专注于FMCW技术路线。
相比海外车企,中国车企激光雷达应用时间偏晚,大多都是自2021年年底起才开始大量将激光雷达运用在汽车上。2022年全年推出了多款搭载激光雷达的量产车型,如小鹏P5、G9;蔚来ET5、ET7等,每辆车配备的激光雷达的数量为1-3颗。供应商以禾塞、华为、速腾为主。
从2022年开始,激光雷达的使用率大幅度上升,出现了急剧增长。超过13款搭载激光雷达车型在2022年上市,尤其是以新势力为代表引领了这一趋势,推动中国正成为全球智能驾驶量产的核心地带,且这些OEM绝大部分选择了非传统Tier1的本土激光雷达供应商,其高性能激光雷达的车规能力有明显突破。
中国车企在激光雷达配置上采用“高举高打”的策略。从激光雷达的型号选择到每辆车激光雷达的数量配备都在追求比海外车企更高的水平,部分原因是因为中国车企希望借助智能驾驶这一模块来实现对海外车企的“弯道超车”,实现品类领先。
车载激光雷达的安装位置拥有更多选择。现在普遍以前保险杠+其他位置和车顶组装两个安装方向为主流,让激光雷达的集成方式更加多样化。
海外激光雷达的使用率并未达到预期。海外车企目前搭载激光雷达的车型中几乎均是豪华车型,平均售价超过了50万人民币。奥迪A8和雷克萨斯LS甚至超过了百万人民币。高昂的车价导致了车辆销售数量有限,激光雷达的使用率也因此受到牵连。
激光雷达与L3级自动驾驶的普及受制于法规难以落地。激光雷达的使用目的更多是为了提升其高端品牌科技属性,在技术上构成了冗余,虽然对外宣称使能L3智驾功能,但受限于法律法规等约束条件(如需要在特定路段行驶,以及需要配备驾驶员等条件)导致了L3级自动驾驶难以真正落地使用
绝大部分海外车企在激光雷达数量选择上相对较为保守。绝大多数车辆只配备了1颗激光雷达,用于正前向感知。原因主要是因为激光雷达较高的成本,在保证车辆成本的前提下,每辆车上所能配备的激光雷达数量有限。
2021年以前激光雷达供应商主要为传统Tier1,型号主要为ValeoScala1。如奥迪的A系列、Q7、Q8以及E-tron等,配备的都是1颗ValeoScala1激光雷达。传统Tier1虽然指标偏低,但车规能力积累深厚,早期Startup产品指标高,但车规能力尚不具备。
海外车企正在追求更加高性能的车载激光雷达。从2021年开始,以Lucid、Volvo为代表开始搭载高性能的波段为1550nm的激光雷达。Startup公司致力于开发出性能更加完善,功能更加为全面、效果更加完美的激光雷达,海外市场正在经历剧烈变化,激光雷达的市场发展变得更加迅速,激光雷达更新换代的速度也越来越快。
车载前装激光雷达随车上市是从2018年AudiA8搭载ValeoScala1正式开始,
可以看到从2018年到2021年,激光雷达发货量几乎没有太大变化,都在6万颗级别;市面上只有奥迪的车型搭载了多线激光雷达,包括A8、A7、A6、Q8、Q7、E-tron等,对应的顶配车型均搭载了1颗Scala1,主要原因是激光雷达仅搭载于顶配车型,且受限于法规等因素并没有展现预期的独特价值。
而从2022年开始,可以看到发货量开始巨大增长,厂商玩家也多了起来,发货量从之前的6万多颗直接跃升到17万颗左右,增长几乎200%;同时国产激光雷达供应商发货量首次超过海外供应商,占据市场主导地位,其中图达通Falcon和禾赛AT128均发货超过4万颗。
根据报告的预测,全球搭载前装激光雷达的乘用车渗透率将从2021年的0.12%,提升到2027年的1.5%,中国区的渗透率将接近10%。
搭载前装LiDAR的乘用车主要集中在销售价超过20万的高端/豪华车区间,低于20万的车型对于硬件成本较为敏感,渗透率较低。
预计2023年将迎来一次跃增,包括传统主机厂在内的各大主机厂也将上市激光雷达车型,全球发货量有望超过30万颗。
预计2027年,全球LiDAR发货量将接近300万台,年复合增长率CAGR达到76%,呈现快速增长态势,全球市场容量近60亿人民币。
其中,中国区为激光雷达增长的主导地区,中国市场激光雷达发货量将持续占据主导地位,占据全球市场的70%以上,复合年均增长率达到79%,成为智驾技术应用的主要市场,而海外激光雷达前装市场则主要集中在欧洲、美国和东亚地区。
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