智能驾驶——引领汽车工业新时代

来源:本站  时间:2023.08.22

       全球汽车产业加速向电动化、智能化、网联化方向转型升级,世界主要汽车大国纷纷加强战略谋划,我国将发展新能源和智能网联汽车作为国家战略,产业发展迎来战略机遇期与更加复杂的内外部发展环境。在市场空间上,基于智能驾驶汽车出货量的预测,全球智能驾驶汽车市场规模有望在2025年超过2万亿。随着汽车智能化发展格局初步形成,投资逻辑从“规模扩张”转向“价值升级”的新阶段,伴随自动驾驶、车路协同、新型传感等技术突破,汽车产业的智能化、网联化成为新的投资焦点。在竞争格局上,伴随全球科技竞争加剧,我国智能网联汽车使用的高性能计算芯片、传感器、高端设备等持续短缺受限,智能驾驶操作系统、中间件、应用软件有望实现突破,强化关键领域国产替代将成为产业发展的重要驱动力量。

    一、智能驾驶产业综述

   (一)智能驾驶将成为未来争夺汽车工业高地的决定因素

       智能驾驶是指汽车通过搭载先进的传感器、控制器、执行器、通讯模块等软硬件一体化设备协助驾驶员对车辆进行操控,最终代替驾驶员实现完全自动驾驶功能。它融合了电子信息、车辆工程、新一代通信、智慧交通、人工智能等多领域技术。目前汽车产业的转型升级与竞争已经从上半场的电动化过渡到下半场的网联化与智能化。

   (二)智能驾驶国内外发展现状与趋势

       全球智能网联汽车产业布局主要集中在北美、欧洲和亚洲地区。欧、美、日等发达国家均开始实施道路信息感知、驾驶安全、车车/车路通信及远程信息服务问题为代表的一系列智能网联汽车研究项目。欧美日国家整车、核心配套、软件、信息通信等领域企业积极探索新技术、布局新产品,展现出竞融发展的态势且主要以单车智能为主。

       国内部委层面相继出台多个文件支持智能汽车发展。同时,工信部、公安部、交通运输部等积极推进城市级智能网联测试示范区工作。地方层面,深圳、北京和武汉等智能网联先进地区持续发布相关政策法规支持区域智能网联发展。推进先行先试与智能网联跨界融合,助力智能网联场景推广。自动驾驶商用车方面,各个细分场景也有力度较大的政策支持,加速了自动驾驶商用车细分领域的商用化,促进了商业模式的形成。

   (三)智能驾驶产业图谱

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图1 智能驾驶产业链概况

(数据来源:策源资本)

       与传统的整车主导供应链体系相比,智能汽车的软硬件高度融合,多元主体深度绑定形成网状协同体系。一级/二级供应商深度参与到汽车设计、研发、制造等环节,产业链各环节相互协作,共同打造更加智能化、市场化的产品与服务。

   (四)智能驾驶产业市场空间

       基于智能驾驶汽车出货量预期的预测,全球智能驾驶汽车市场规模有望在2025年超过2万亿,2021-2025年年复合增速约27%。预计L3以及L3+可凭借突破性的驾驶体验在2027年前后占据智能驾驶汽车主导地位。

图2 全球智能驾驶汽车市场规模预测(亿元)

(数据来源:IDC,IHS Markit,Precedence Research,RCL,策源资本  

注:以1美元兑7人民币换算。)

    二、智能驾驶核心产业

   (一)产业链上游—二级供应商

        1.车载芯片

       汽车芯片是现代汽车处理数据及控制车辆的重要组成部分,支持在自动驾驶系统、智能座舱、底盘、动力总成及车身等方面的广泛应用。汽车芯片可以分为计算芯片、通信芯片、存储芯片、传感器芯片及功率芯片。其中,头部企业高算力计算芯片的发布将持续推动自动驾驶的发展与驾舱融合的趋势。

        2.感知传感器

      车载传感器作为智能驾驶系统感知外界环境的主要手段,能够检测障碍物,对目标分类、追踪和场景理解能力,在不同的路况、天气和环境中能准确地描述周围世界。单一传感器难以满足高级别自动驾驶的需求,而过多的传感器部署会较大提升整车成本,因此规划整车所需传感器的类型与数量至关重要。首先,需要多种类型的传感器相互配合,提升环境覆盖度与提供冗余;其次,传感器的种类数量要与产品的驾驶级别相匹配;最后,感知信息作为自动驾驶控制系统的输入要与控制器的处理能力相匹配。

        3.智能软件系统

      智能驾驶操作系统是汽车物理硬件与软件资源的管理控制程序,同时也是车载基础软件平台。中间件作为内核和功能软件之间的中间层软件,将内核提供的接口重新封装,并添加一些实用功能,为功能软件提供更好地服务,实现软件解耦,操作系统屏蔽的功能。功能软件提供算法调用接口支撑上层的应用实现。应用软件即最终用户能体验到的智能驾驶功能。

       4.高精度定位

      智能驾驶车辆需要知道自身的定位信息,再与地图、环境等信息进行匹配,得出较为准确的自身位置信息。智能驾驶的级别越高,需要的定位信息越精确,高精度定位是决定应用场景效果的基础性因素,目前可分为主流的卫星定位、惯导定位、传感器辅助定位以及UWB定位、蜂窝网定位等方式。主流的组合方案是由GNSS单元、RTK定位确定绝对位置,IMU确定相对位置,同时高精地图与激光雷达、摄像头等感知设备用于环境感知。

       5.高精度地图

      高精地图是高阶智能驾驶基础设施,是自动驾驶实现全局感知的重要核心之一,它能够提供更丰富的环境信息,其中也包含动态道路信息。高精度地图行业进入存在资金壁垒、技术壁垒和合规及资质壁垒。行业的壁垒与实时更新困难催生了众包采集与车路协同辅助的更新方式。

       6.车联网交互

      车联网交互是指车与外界或自身的通信,这包括了车与云(4G/5G)、车与车路人通信(LTE-V直连通信)与车内通信(车内不同域间的交互)。其中车云与车车/车路/车人通信统称V2X(Vehicle to Everything),是车联网的主要内涵。

   (二)产业链上游—一级供应商

       1.域控制器

      当前,域控制器是实现汽车集中式电子电气架构的主要载体,集成了原本需要多个ECU才能实现的核心功能。域控制器主要由主控芯片、操作系统、应用算法等软硬件构成。其中,上游包括硬件、软件供应商,中游域控总成厂商主要是国内外一级供应商,下游为整车厂。当前域控制器供应商的核心竞争力包括能否提供①全栈解决方案;②快速应对主机厂定制需求;③量产经验与工程能力;④跨域融合的布局与技术能力。

       2.自动驾驶

      自动驾驶解决方案是整车实现智能驾驶的核心,也是整车产品差异化的重要支撑。全球自动驾驶参与者大致分为两条路线,即从L1/L2起步的“渐进式”路线与直接从L4切入的“跃进式”路线。但最终只有通过商业模式,产出用户接受的产品,才是好的策略。当前自动驾驶企业的核心竞争能力,主要在于①算法工程与大规模数据并行处理能力;②成本控制能力;③与整车厂合作后实现数据闭环与有效积累的能力。

       3.线控底盘

      底盘执行机构电控化(线控化)主要依托三大核心,IBS、EPS以及ESC。IBS(智能刹车系统)、EPS(电子助力转向)和ESC(电子车身稳定系统)是保障执行机构的铁三角组合,其中IBS/ESC属于电控制动系统,EPS属于助力转向系统,均是底盘域的重要组成,目前三大核心在我国渗透率仍然较低。

   (三)产业链中游—整车厂

       整车厂运用上游提供的自动驾驶域控制器、线控底盘、智能座舱等产品与方案,生产可提供智能驾驶功能的汽车。随着用户对自动驾驶功能需求的不断升级,全球智能驾驶渗透率有望快速提升。据IHS统计,2020年全球新车智能驾驶渗透率为40%,预计2025年将达到70%。

   (四)产业链下游—应用服务生态与增值服务

       应用服务生态为汽车研发、生产、销售等环节提供技术与方案支持。在出行服务上,产生了如自动驾驶网约车、共享电车等运营生态服务。智能网联数据增值服务一般为TSP为车主提供的内容服务、网联云控平台提供的驾驶服务和主机厂提供的OTA等服务。

   (五)辅助平台

       辅助平台主要仿真测试与信息安全。仿真测试技术是应用仿真硬件和软件,通过仿真实验,模拟真实场景的各种工况,以测试系统行为或过程的一种技术。模拟仿真和数字虚拟化技术已成为汽车研发过程中的关键手段和核心技术,仿真技术可以帮助汽车在研发、制造、验证测试等环节有效缩短开发周期,降低研发成本。智能汽车的信息安全风险主要包括车外信息安全风险(包括Wi-Fi、蜂窝移动网络、V2X)、车内信息安全风险(包括总线、T-BOX、OBD、IVI)和其他信息安全风险(充电桩安全、数据泄露风险)等。



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