一、自动驾驶系统的技术架构

自动驾驶落地速度与车速、行驶环境开放程度、以及系统功能及安全性要求成正比。

近两年，带有高阶自动驾驶（ADAS）的乘用车产品逐渐落地，产品从海外旗舰车型逐渐渗透至国内品牌的中小型乘用车产品；市场普遍预计未来2年内带有TJP、HWP等L3功能的车型将会逐步落地；L4/5车型落地预计将会不早于2025年，场景从封闭驾驶环境（园区、港口、矿山、机场）逐步向城市开放道路场景发展，届时车辆将会由系统完全接管，车辆出行工具属性将会加强，消费者购车及出行方式将会因此发生重大改变。

自动驾驶系统由感知层、决策层和执行层构成，若将自动驾驶系统比作为机器人的话，感知层、决策层、执行层分别代表了机器人的眼/耳、大脑及手脚。当前自动驾驶技术的发展受限于数据、算法以及传感器、计算单元等硬件的发展。理论上讲，算法与硬件是反向关系，控制、感知算法越强、对于硬件感知能力依赖越低，但出于安全性、鲁棒性等因素考量，越高阶的自动驾驶系统将会采用更强大的高精度传感设备和计算单元保证系统的绝对安全性。

当前，主流的L2.5/3产品主要配置包括：前置摄像头、环视摄像头、毫米波雷达、超声波雷达以及专用的车载计算平台。

大部分厂商出于成本、技术成熟度等因素考量并未采用激光雷达，少量车企在其高端车型上配置了前向激光雷达/红外摄像头,激光测距传感器等传感器以保证系统鲁棒性。

当前部分主机厂商L2.5/L3产品硬件系统配置

L4产品距离量产尚远，各厂商仍在探索搭建自己的自动驾驶系统，由于算法、硬件等技术日新月异，各厂家会根据其产品应用场景不断地优化、迭代其技术方案，尝试搭配选择不同的上游厂商所提供的产品。当前L4系统整体的造价要远高于L2.5/3产品，主要是由于L4/5系统需要能够完全摆脱安全员并达到极高的安全水准，更高精度的传感器和具有超强算力的计算平台将会为系统提供足够的安全冗余，如厂商一般会搭载多台多线程激光雷达和服务器级计算设备。

二、自动驾驶主要使用的5大外部传感器

感知层主要是为自动驾驶系统获取外部行驶道路环境数据并帮助系统实现定位，当前最具代表性的传感器包括：摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、GNSS/IMU以及激光雷达等。

由于其波长特性、工作原理各不相同导致其适用的应用场景各异，所以当前大部分车辆都是采用多种传感器相融合的方式以实现对各种环境的应对，保证感知能力冗余。

三、毫米波雷达的发展现状及趋势

毫米波一般是指工作频率在30~100GHz，波长在1~10mm的电磁波，位于微波与远红外波相交叠的波长范围。毫米波雷达是指工作频段在毫米波雷达，其具有抗干扰、探测距离远（200m）、价格较低（500~1000元左右）等优势。

车载毫米波雷达主要用于测量周边障碍物相对速度、距离和方位。目前主要产品分为24GHz和77GHz两大种类，77GHz分辨率远优于24GHz产品（60cm>>3.75cm），但由于产品体积更小、工作频率更高，因此对产品制造加工工艺要求更高。

目前77GHz产品市场主要被大陆、博士和德尔福等海外厂商所主导。

毫米波雷达技术相对成熟，具有体积小、低功耗、低造价、全天候使用等特点，当前已被广泛应用于乘用车产品。

传统毫米波雷达市场被海外厂商占领，国内厂商逐渐开始对77GHz高端产品进行渗透，市场替代空间较大。

毫米波雷达主要由MMIC、基带以及PCB等组成，其中决定了雷达性能最主要的为MMIC芯片（单片微波集成芯片），也被称为射频集成电路（RFIC），这是一类高频放大器件，被广泛应用于通信和GPS等各类设备的射频、中频和本振电路中。

MMIC可以分成两大类：一类是基于硅晶体管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管（GaAs FET）的MMIC。GaAs FET类MMIC具有工作频率高、频率范围宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格昂贵，因此应用场合较少；而硅锗晶体管（SiGe）的MMIC性能优越、使用方便，而且价格低廉，因而应用非常广泛。

未来，预计采取CMOS工艺的毫米波雷达在成本、集成度等方面将会进一步提升，最终将会替代硅锗工艺。

当前，国内厂商开发能力主要集中在收发组建射频前端领域，对于信号处理芯片的开发能力较弱。

未来伴随L2/3车辆逐步放量，为毫米波雷达市场带来额外的增长空间，国产替代空间巨大。

毫米波雷达市场发展趋势包括：

•毫米波雷达芯片设计向着集成化方向发展，天线、射频以及基带等未来将会被集成在同一块芯片内，大大降低产品复杂度并节约制造成本，采用CMOS工艺硅晶体管的MMIC芯片由于具有技术成熟、制造成本低、容易集成等特点，将会成为毫米波雷达未来的主流发展方向。

•由于77GHz雷达具有探测精度高、天线体积小等特点，预计未来将会对24GHz毫米波雷达产品形成替代趋势；

•随着国内厂商77GHz雷达芯片的逐步突破，预计未来该领域将迎来国产替代浪潮。

四、激光雷达的发展现状及趋势

激光雷达发展始于上世纪60年代，一开始被应用于航空航天、测绘等领域，主要可以实现测距、环境监测以及动态、静态3D环境模型的构建。

在自动驾驶领域，由于激光波形的特性（高频短波），相比毫米波雷达，可提供更精确的环境探测数据（厘米级），构建高精度3D模型，因此被认为在高级别自动驾驶系统中具有不可或缺的位置。

车用激光雷达起步较晚，目前商业化面临诸多问题，如：考虑到功率等问题，车载产品有效测距短，产品固态化、小型化技术不够成熟，难以满足车规要求，配套产业链不成熟，难以实现量产，而产量少导致了造价高昂等问题（Velodyne HDL-64售价高达于7.5万美元），此外激光雷达由于其波形特性，雨、雪、雾等天气对其具有较强的干扰，相比起毫米波雷达来说抗干扰能力较弱。

因此，激光雷达具有获取信息丰富、精度高等特点，但由于其固态产品相关技术及加工工艺不成熟，当前较少被应用于乘用车产品。

但激光雷达未来将朝向固态化方向发展，中短期基于MEMs技术的产品更加适合车规需求，具有可观的市场应用前景。

基于乘用车应用场景下，整车厂商需要综合考虑激光雷达的激光线束数量、探测距离、功率以及造价等因素。如：高速公路场景一般需要激光雷达能能够发射100线束以上才能够实现较好的探测效果，但此类型产品往往造价高昂，解决方法如：通过将多台低线束激光雷达产品组合，可在一定程度上替代高线束激光雷达产品同时规避高昂的成本。

此外，由于传统的机械式激光雷达体积庞大、结构复杂，成本高昂而且量产能力低下，难以满足整车厂商的要求，多家厂商正在着手研制基于3D-FLASH、MEMs以及OPA等技术的激光雷达，以实现产品得小型化、轻量化发展。随着相关技术的逐渐成熟，有望将激光雷达产品造价降至千元级别。

作为视觉+毫米波的补充，部分OEM采用激光雷达为其L3系统提供安全冗余，预计在L4以上场景将会作为系统标配使用。

当前整车厂商普遍接受的主流传感器配置方案为：“摄像头+毫米波雷达+超声波雷达”，该套感知层方案可以保证对于99%的行车环境的感知。激光雷达作为其补充，基于其强大的探测精度，为其提供额外的安全冗余。

在综合考量系统对安全性需求以及当前激光雷达产品成熟度、造价等一系列因素后，我们认为激光雷达可能并不会被大量采购应用于L3系统中。当前各厂商对激光雷达的投资布局主要是瞄准未来L4及以上自动驾驶场景，届时激光雷达基于其精确地探测和丰富的信息感知能力将会为无人驾驶系统提供充分的感知能力的冗余，保障系统不会漏检行车环境中对行车安全可能会造成威胁的一切物体（Corner case）。