政策推动智能驾驶业务规模逐步扩大
　　国家政策及标准规范助推智能驾驶快速发展。“十四五”规划纲要提出提升智能（网联）汽车核心竞争力，加快研发智能（网联）汽车基础技术平台及软硬件系统、线控底盘和智能终端等关键部件；并且明确探索建立无人驾驶等领域的监管框架，完善相关法律法规和伦理审查规则。国家发改委等11部委联合印发《智能汽车创新发展战略》，在战略愿景中提出，展望2035到2050年，中国智能汽车体系全面建成、更加完善，安全、高效、绿色、文明的汽车强国愿景逐步实现，智能汽车充分满足人民日益增长的美好生活需要。标准规范方面，2021年发布的GB/T 40429-2021《汽车驾驶自动化分级》推荐性国家标准对智能驾驶等级进行了划分，为国内智能驾驶的发展提供了基础标准依据。2022年9月，工业和信息化部及相关各方修订形成了《国家车联网产业标准体系建设指南（智能网联汽车）（2022年版）》，确定了智能网联汽车标准体系建设新的原则、目标和发展愿景，提出了体系框架、整体内容及具体标准项目，明确了各项标准在智能网联汽车产业技术体系中的地位和作用。
　　智能驾驶在乘用车的渗透率持续加深。在国家及地方政府利好政策引领下，智能驾驶市场将迎来蓬勃发展。根据《国家车联网产业标准体系建设指南（智能网联汽车）（2022年版）》（征求意见稿），辅助驾驶是指L0-L2级驾驶自动化功能，自动驾驶是指L3-L5级驾驶自动化功能。我国国家智能网联汽车创新中心（CAICV）发布的《智能网联汽车技术路线图2.0》对智能驾驶在乘用车的渗透率进行了规划，目标是2020-2025年L2-L3级的智能网联汽车销量占汽车总销量的比例超过50%，在特定场景和限定区域开展L4级车辆商业化应用；2026-2030年，预计L2-L3级的智能网联汽车销量占比超过70%，L4级车辆在高速公路广泛应用，在部分城市道路规模化应用

研究报告全文：车载激光雷达技术与应用研究报告2023年中国信息通信研究院技术与标准研究所2023年9月版权声明本报告版权属于中国信息通信研究院并受法律保护转载摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的应注明来源中国信息通信研究院违反上述声明者本院将追究其相关法律责任前言按载荷平台的不同激光雷达可分为星载激光雷达机载激光雷达地基激光雷达弹载激光雷达和车载激光雷达等其中伴随汽车进入智能时代车载激光雷达引起了业界广泛关注其可弥补摄像头毫米波雷达等传统车载环境感知传感器的部分关键缺陷被业界认为是L3级以上自动驾驶必备传感器本报告基于车载激光雷达的应用背景技术体系市场空间和产业体系展开研究分析了车载激光雷达在辅助驾驶和自动驾驶等应用场景的技术需求及发展现状梳理总结了车载激光雷达的技术路线产品形态市场空间和产业链现状建议技术产业各方在技术攻关系统研发产业应用生态建设标准及测评体系建设等方面加强协作共同推动车载激光雷达技术产业发展演进助力我国智能驾驶持续高质量发展目录一汽车进入智能时代激光雷达作用凸显1一政策推动智能驾驶业务规模逐步扩大1二感知传感器是智能驾驶重要应用支撑2三激光雷达助力智能驾驶增强安全保障3二技术路线持续演进集成能力不断增强5一器件选取分支较多模组集成趋势明显5二应用算法分支繁多算法路径尚未收敛7三产品形态持续更迭固态成为未来方向8三市场空间逐步提升投资融资较为活跃10一应用规模不断扩大10二资本市场关注热点12三市场空间增速可观13四产业体系相对完备国内企业积极布局14一国内企业产业链各环节积极布局追赶14二市场份额逐步提升核心专利仍然受限16三国内外标准体系亟需进一步完善构建18五总结和建议19一加强关键技术攻关提升性能降低成本20二逐步收敛技术方案完善标准规范体系20三强化产业整合能力引导生态体系建设21图目录图1智能驾驶系统架构图3图2不同传感器之间优劣势互补4图3采用激光雷达的车企智能驾驶解决方案供应商及无人驾驶车辆运营商5图4车载激光雷达技术路线6图5激光雷达中游产业链视图15图6激光雷达下游产业链视图16图7全球车载激光雷达厂商市场份额统计图2021-202217图8车载激光雷达制造商在自动驾驶领域的专利分布图18表目录表1激光雷达光电系统组成分析7表2车载激光雷达应用算法8表3混合固态式激光雷达技术方案优劣势对比9表4固态式激光雷达技术方案对比10表52017-2023年搭载激光雷达的乘用车型统计11表62016-2022年部分汽车激光雷达企业融资历史13车载激光雷达技术与应用研究报告2023年一汽车进入智能时代激光雷达作用凸显一政策推动智能驾驶业务规模逐步扩大国家政策及标准规范助推智能驾驶快速发展十四五规划纲要提出提升智能网联汽车核心竞争力加快研发智能网联汽车基础技术平台及软硬件系统线控底盘和智能终端等关键部件并且明确探索建立无人驾驶等领域的监管框架完善相关法律法规和伦理审查规则国家发改委等11部委联合印发智能汽车创新发展战略在战略愿景中提出展望2035到2050年中国智能汽车体系全面建成更加完善安全高效绿色文明的汽车强国愿景逐步实现智能汽车充分满足人民日益增长的美好生活需要标准规范方面2021年发布的GBT40429-2021汽车驾驶自动化分级推荐性国家标准对智能驾驶等级进行了划分为国内智能驾驶的发展提供了基础标准依据2022年9月工业和信息化部及相关各方修订形成了国家车联网产业标准体系建设指南智能网联汽车2022年版确定了智能网联汽车标准体系建设新的原则目标和发展愿景提出了体系框架整体内容及具体标准项目明确了各项标准在智能网联汽车产业技术体系中的地位和作用智能驾驶在乘用车的渗透率持续加深在国家及地方政府利好政策引领下智能驾驶市场将迎来蓬勃发展根据国家车联网产业标准体系建设指南智能网联汽车2022年版征求意见稿辅助驾驶是指L0-L2级驾驶自动化功能自动驾驶是指L3-L5级驾驶自动化功能我国国家智能网联汽车创新中心CAICV发布的智能1车载激光雷达技术与应用研究报告2023年网联汽车技术路线图20对智能驾驶在乘用车的渗透率进行了规划目标是2020-2025年L2-L3级的智能网联汽车销量占汽车总销量的比例超过50在特定场景和限定区域开展L4级车辆商业化应用2026-2030年预计L2-L3级的智能网联汽车销量占比超过70L4级车辆在高速公路广泛应用在部分城市道路规模化应用二感知传感器是智能驾驶重要应用支撑智能化网联化与平台化是智能网联汽车与传统汽车的核心区别智能化即汽车搭载智能摄像头激光雷达等感知终端及智能操作系统人工智能芯片实现超视距数据采集与自动驾驶网联化即汽车通过车载单元与人车路云全面互联实现数据互联互通平台化即交通管理信息服务等涉车业务的实现逐步向云平台迁移感知是智能驾驶的先决条件其探测的精度广度与速度直接影响智能驾驶的行驶安全智能驾驶实现系统分为感知层决策层执行层见图1感知层通过感知传感器对环境信息和车辆信息进行采集与处理感知信息数据提供到决策层处理分析后执行层控制车辆完成动力供给方向控制等动作最终实现自动驾驶的目标感知层包括车辆运动感知和环境感知车辆运动感知提供车辆行驶中速度角度及高精度定位等信息环境感知提供车辆行驶中交通路况和车身环境等信息运动感知的感知传感器包括自感应传感器和定位传感器环境感知的感知传感器包括摄像头毫米波雷达超声波雷达和激光雷达等感知层获取的数据可直接影响决策层的判断与执行层的操作2车载激光雷达技术与应用研究报告2023年来源中国信息通信研究院图1智能驾驶系统架构图三激光雷达助力智能驾驶增强安全保障多传感器融合感知是智能驾驶环境感知的关键方案激光雷达是摄像头毫米波雷达与超声波雷达的有效补充智能驾驶感知主要包含纯视觉感知和多传感器融合感知方案纯视觉感知方案是以摄像头为主导感知外界信息多传感器融合感知方案是以摄像头超声波雷达毫米波雷达及激光雷达等多种传感器协同配合来感知外界信息不同传感器的优劣势可进行互补见图2激光雷达的环境感知精度高激光雷达发射的光波频率比微波高出2-3个数量级具有极高的距离分辨率角分辨率和速度分辨率激光雷达可直接获取目标的距离角度反射强度速度等信息生成目标的三维图像激光雷达抗干扰能力较强可弥补摄像头在强光或黑夜等场景下性能劣化的缺陷以及微波雷达对金属物体敏感在人车混杂的场景中不易识别出行人的缺陷3车载激光雷达技术与应用研究报告2023年来源中国信息通信研究院图2不同传感器之间优劣势互补车载激光雷达被认为是L3级以上自动驾驶必备传感器在积极拥抱智能驾驶技术发展的同时安全冗余是人们考虑的关键要素含激光雷达的多传感器融合方案是智能驾驶提速的安全保障随汽车自动化水平的提升单车激光雷达搭载数量将不断增加L3L4和L5级别自动驾驶或分别需要平均搭载1颗2-3颗和4-6颗激光雷达早期车载激光雷达成本高达几万美元近期已下探至几百美元水平为车载激光雷达的规模商用奠定了基础目前已有部分车企智能驾驶解决方案供应商及无人驾驶车辆运营商选择含激光雷达的多传感器融合感知作为智能驾驶的核心方案其中国内车企及无人驾驶运营商数量占优见图3据YOLEGroup统计截止2023年第三季度已有36家中国车企宣布使用激光雷达预计国内将有高达106款搭载激光雷达的车型上市占全球同期预计发布搭载激光雷达新车型总数量近90国内激光雷达车企的数量和规模将在未来一段时间4车载激光雷达技术与应用研究报告2023年长期领跑来源公开资料整理中国信息通信研究院图3采用激光雷达的车企智能驾驶解决方案供应商及无人驾驶车辆运营商二技术路线持续演进集成能力不断增强一器件选取分支较多模组集成趋势明显车载激光雷达可按多种维度进行分类技术路线众多从工作原理上看激光雷达分为时间飞行法TOF和调频连续波法FMCW两种测距方式从结构上看车载激光雷达由四部分组成即发射激光的发射模块对特定区域进行扫描的扫描模块探测回光的接收模块和对点云数据进行处理并反馈的控制模块其中各部分结构也细分不同的技术方案发射模块的激光器按结构可分为边发射激光器EEL垂直腔面发射激光器VCSEL及光纤激光器扫描模块的扫描部件按结构可分为机械式混合固态式和固态式当前混合固态式主要有转镜式棱镜式和MEMS式振镜式三种技术方案固态式主要有扫描式的光学相控阵OpticalPhasedArraysOPA和泛光面阵式FLASH两种技术方案接收模块按探测器类型可分为PIN型光电二极管PIN雪崩光电二极管APD单光子雪崩二极管5车载激光雷达技术与应用研究报告2023年SPAD和硅光电倍增管SiPM等控制模块的信息处理芯片可分为FPGAASIC和SoC等分类见图4不同技术路线各有优缺点技术路径持续拓宽各厂家对不同技术路线都有布局技术方案尚未统一来源中国信息通信研究院图4车载激光雷达技术路线光学芯片及其配套元器件集成化助推激光雷达降低成本激光雷达光电系统的成本约占激光雷达整机成本约70由激光发射模组激光接收模组测时模组TDCADC和控制模组四部分构成从表1可知激光收发模组在成本体积及重量方面远高于测时模组和控制模组通过将分立光学芯片及其配套元器件高度集成可带来产品形态及生产工艺的跃迁大幅度降低生产成本快速扩充产能完成从分立式激光雷达向集成式激光雷达的进化随着激光雷达线数的增加光学芯片集成化带来的优势会更加明显6车载激光雷达技术与应用研究报告2023年表1激光雷达光电系统组成分析激光雷达光电激光接收激光发射模组测时模组控制模组系统组成模组主芯片类型光学芯片光学芯片电学芯片电学芯片对应分成本303025立器件模组在整机中体积353523的占比重量353511来源公开资料整理中国信息通信研究院二应用算法分支繁多算法路径尚未收敛车载激光雷达算法众多针对同一功能类别存在多种算法应用算法按不同功能类别可分为点云分割算法目标跟踪与识别算法和即时定位与地图构建算法三类见表2点云分割算法依据数据点间距和密度等特性将点云划分为独立子集理想情况下每个子集均将用于一个实际存在的目标物体且包含物体的几何与位姿特征目标跟踪与识别算法是从点云数据中解算出探测目标的尺寸速度方向和类别等信息是智能驾驶汽车进行自主路径规划与安全避障的关键技术目标跟踪是检测具有特定特征的目标并对其跟踪目标识别是将具有相似特征的点云归为一类并根据此特征识别其具体类别即时定位与地图构建算法是车辆搭载特定传感器的在未知环境中运动时同时完成对环境的建模和对自身运动的估计7车载激光雷达技术与应用研究报告2023年表2车载激光雷达应用算法类别算法名称关键技术非模型投影法地面投影法虚拟像平面投影法点云分割算法聚类法K-meansDBSCAN和ISODATA物体级目标检测栅格单元级目标检测与跟踪目标跟踪与检测识别算法基于全局特征提取的算法和基于局分类与识别部特征提取的算法即时定位与地基于滤波器的SLAM扩展卡尔曼滤波器FastSLAM等图基于图优化的SLAM位姿图优化等来源公开资料整理中国信息通信研究院车载激光雷达应用算法路径尚未收敛缺乏统一的评判标准智能驾驶的环境复杂多变如何从庞杂的点云数据中准确快速地提取有效信息并进行分析判断是激光雷达应用算法开发的目标为及时准确感知周围环境跟踪并识别障碍物完成智能驾驶汽车定位和行驶路径规划保证其安全高效的行驶车载激光雷达的数据处理应满足实时稳定高精度等要求目前应用于智能驾驶的车载激光雷达应用算法的针对性和特殊性较强算法路径尚未收敛且缺乏统一的标准规范和评价体系面对各类复杂多变的智能驾驶场景提升算法的扩展性可移植性和自适应性尤为重要三产品形态持续更迭固态成为未来方向机械式激光雷达扫描模块及收发模块在雷达工作时持续运动车规级应用受限机械式激光雷达是由电机控制旋转可长时间内保持稳定线性的转速安装在车顶时可以对周围环境进行精度较高并且清晰稳定的360度环境重构具有扫描速度快精度较高技术成熟等优势然而机械式激光雷达内部的激光收发模组线束多需要复杂8车载激光雷达技术与应用研究报告2023年的人工调教制造周期长可靠性差导致难以量产体积过大消费者接受度不高寿命大约在1000h到3000h而车规级规范要求至少13000h因此难以形成车规级产品混合固态式激光雷达是目前主流的车规级激光雷达技术方案混合固态式分为转镜式棱镜式及MEMS式三种技术方案转镜式是当前已经经过批量上车验证的技术方案MEMS式能较好地实现性能与耐久性的平衡棱镜式激光雷达累积的扫描图案是菊花状点云数据离散度高相对速度控制得当在同一位置长时间扫描几乎可以覆盖整个区域三种方案总体上看各有优劣如表3所示目前搭载于乘用车的激光雷达以转镜式和MEMS式占多数表3混合固态式激光雷达技术方案优劣势对比技术方案优势劣势可靠性高利于车规级长期运行后稳定性和准确量产度下降转镜式成本低探测角度有限功耗低探测距离短点云密度高单个雷达的视场角较小探测距离远棱镜式对电机轴承等部件的可靠可靠性高利于车规级性提出了挑战量产运动部件少探测距离和视场角有限MEMS式体积小寿命较短成本低来源中国信息通信研究院短期内仍将以高性能混合固态为乘用车的车载激光雷达主流固态式是车载激光雷达未来发展的主要方向固态激光雷达由于没有任何旋转机构因此体积更小且稳定性更高更容易通过车规级相关标准固态式OPA和FLASH两种方案的对比如表4所示目前对OPA9车载激光雷达技术与应用研究报告2023年激光雷达实现车规级量产造成挑战的技术难题主要在于其易形成旁瓣影响光束作用距离和角分辨率并且其采用高精度集成的微阵列芯片式设计制作工艺难度高对FLASH车载激光雷达大范围应用造成挑战的主要原因在于其探测距离小当探测目标距离过大时返回的光子数有限导致探测精度降低无法准确感知目标方位而混合固态式激光雷达目前已有较为成熟的技术方案和商用产品通过不断的技术改进有望占有稳定市场份额表4固态式激光雷达技术方案对比技术方案优势劣势精度高抗环境干扰性差扫描速度快光信号覆盖有限OPA可控性好对材料和工艺要求苛刻加工难度大抗震性能好目前成本较高处于早研状态短期体积小较难大规模应用体积小功率密度低结构简单FLASH分辨率低信息量大探测距离短技术相对成熟来源中国信息通信研究院在现阶段多技术路径并行发展的态势下全国汽车标准化技术委员会TC114电子与电磁兼容分技术委员会SC29已启动车载激光雷达的细分领域汽车行业标准如QCTMEMS型车载激光雷达转镜型车载激光雷达及机械旋转型车载激光雷达的研制目前处于在研状态三市场空间逐步提升投资融资较为活跃一应用规模不断扩大激光雷达应用于辅助驾驶的规模呈增长态势2021年起已有多10车载激光雷达技术与应用研究报告2023年种乘用车搭载实际应用效果仍需市场的持续验证随着车规级激光雷达在性能成本可靠性等方面优势的提升从2021年开始激光雷达应用于乘用车的规模快速增长见表5覆盖了蔚小理等国内造车新势力车企长城吉利等国内传统车企及宝马奔驰等国际巨头从应用需求来看辅助驾驶对激光雷达的外观集成度要求较高价格相对敏感对激光雷达供应商的算法需求高车规化要求高目前车载激光雷达成本较高多搭载于中高端商用车数量在1到4颗但商业应用时间较短部分车型仍处于概念车状态并且目前上车的激光雷达多数处于预埋状态未完全启用激光雷达对汽车智能化起到的实际效用及可靠性等相关问题仍需至少3年的验证时间表52017-2023年搭载激光雷达的乘用车型统计2017年2021年2022年2023年蔚来ET5小鹏G9问界M5蔚来ET7高合HiPhiZ星纪元STERRA小鹏P5长城沙龙机甲龙ES星纪元长城WEY摩吉利路特斯STERRAET红卡长安阿维塔11旗E001红旗北汽极狐阿尔法上汽飞凡R7E202小鹏S华为HI版上汽智己L7G6小鹏P7i奥迪A8奔驰新款S级上汽R-ES33魏牌蓝山魏牌丰田雷克萨斯新广汽传祺新摩卡埃安款LSEMKOO理想HyperGT领克丰田新款L9蔚来ES7蔚08仰望U8吉Mirai来EC7哪吒S利睿蓝7合创宝马iX奥迪A82022款V09腾势N7威马M7奥迪e-tron奥迪上汽飞凡F711车载激光雷达技术与应用研究报告2023年广汽AionLXPlusA7L大众IDBUZZ本田雷克萨斯LS本田Mirai沃尔沃XC90沃尔沃EX90LucidAir极星3本田LegendHybridEX来源中国信息通信研究院激光雷达在无人驾驶出租车无人驾驶卡车等L4L5级别自动驾驶场景正逐步深化应用搭载激光雷达的无人驾驶出租车无人驾驶卡车已相继在美国中国新加坡等多地进行道路测试及小范围运营开始商用化转变并带来经济效益从应用需求来看因尚处于技术试点阶段相比于辅助驾驶自动驾驶相关应用对激光雷达的外观集成度要求较低价格相对不敏感对激光雷达供应商的算法需求低车规化要求不高二资本市场关注热点车载激光雷达受到资本市场广泛关注据IT桔子投融资数据库统计结果显示2020年全球激光雷达投融资的数量超16起国内超12起2021年全球激光雷达投融资的数量超30起国内超23起2022年截至8月全球激光雷达投融资的数量超16起国内超12起据公开资料显示2017至2021年间中国激光雷达企业融资总额超120亿元人民币其中2021年全年激光雷达领域的投资金额达56亿元同比2020年增涨4732022年激光雷达领域的市场关注12车载激光雷达技术与应用研究报告2023年度有所下滑2022年国内自动驾驶领域发生融资事件92起披露融资额累计达178亿元对比2021年同期融资起数和融资额分别下降约30和60部分公司2016年2022年投融资情况见表6表62016-2022年部分汽车激光雷达企业融资历史公司2016201720182019202020212022Velodyne150m-25m-150m-200m170mLuminar-36m114m100m154m20m420mOuster-30m-60m42m300m-Aeva-4m45m未披露-320m200mAEye3m16m40m未披露30m455m-Innoviz9m73m-170m-350m-速腾聚创未披露-45m38m--340m禾赛科技16m40m--135m370m300m图达通-30m---130m-通过SPAC公开募资来源Crunchbase等2020年开始多家激光雷达公司成功上市2020年VelodyneLuminar在美股纳斯达克通过SPAC方式完成上市2021年AevaOusterInnovizAEye在美股纳斯达克通过SPAC方式完成上市Quanergy在纽交所通过SPAC方式完成上市2022年Cepton在在美股纳斯达克通过SPAC方式完成上市2023年禾赛科技在美国纳斯达克上市三市场空间增速可观车载激光雷达车市场潜力大根据FrostSullivan的统计及预测在2025年无人驾驶领域全球激光雷达市场规模预计达到35亿美元2019年至2025年年均复合增长率达809高级辅助驾驶市13车载激光雷达技术与应用研究报告2023年场全球激光雷达市场规模预计达到461亿美元2019年至2025年年均复合增长率达837根据YoleIntelligence预计到2028年全球汽车激光雷达LiDAR市场将从2022年的317亿美元增长到4477亿美元年复增长率为55中国激光雷达市场处于高速发展阶段据麦肯锡研究报告显示中国将是全球最大的智能驾驶市场到2030年中国智能驾驶商用车数量将达到800万辆根据FrostSullivan的研究报告2021年中国激光雷达行业市场规模达63亿元较2020年增加29亿元同比增长85292022年国内激光雷达市场规模达到264亿元同比增长超300预计2025年我国激光雷达市场规模将达到431亿元四产业体系相对完备国内企业积极布局一国内企业产业链各环节积极布局追赶上游元器件国外企业优势明显国内厂家积极追赶车载激光雷达行业的上游产业链主要包括激光发射EELVCSEL光纤激光器激光接收APDSPADSiPM扫描模块MEMS微振镜扫描镜旋转电机镜头和滤光片等及信息处理FPGA芯片模拟芯片数模转换器等这些光学和电子元器件构成了激光雷达的基础上游产业链以欧美日大厂商为主国外领先厂商布局较早产品成熟度和可靠性更高而国内厂商起步较晚产业规模和产品性能仍有较大提升空间国内厂商要通过加强技术研发来加速追赶国外领先厂商中游激光雷达国外企业率先发展国内厂商积极布局车载激光雷达行业的中游产业链为集成激光雷达和软件系统提供商激光雷达14车载激光雷达技术与应用研究报告2023年在自动驾驶领域兴起之初市场基本被美国的Velodyne垄断且价格昂贵随着技术的不断成熟越来越多的中国厂商进入这个领域当前的中游产业链视图见图5在软件系统方面部分车企选择自研开发另一部分车企选择与自动驾驶解决方案供应商合作来源中国信息通信研究院图5激光雷达中游产业链视图下游应用领域国内外企业差距不断缩小车载激光雷达的下游产业链是辅助驾驶自动驾驶相关企业包括无人驾驶车辆运营公司智能驾驶解决方案供应商出行服务提供商辅助驾驶服务提供商及车辆网方案提供商等产业链视图见图6无人驾驶车辆运营公司提供无人驾驶技术整套方案或系统国外无人驾驶技术研究起步较早从车队规模技术水平以及落地速度来看相比国内仍具有一定的领先优势国内无人驾驶技术研究发展迅速不断有应用试点和项目落地据2023年6月促进新能源汽车产业高质量发展国务院政策例行15