解析自动驾驶的各类激光雷达原理和优劣势

01.毫米波雷达

77GHz 正在取代24GHz 成为主流

毫米波雷达是一种使用天线发射波长1-10mm、频率24-300GHz 的毫米波（Millimeter Wave，MMW）作为放射波的雷达传感器。毫米波雷达根据接收和发射毫米波的时间差，结合毫米波传播速度、载体速度及监测目标速度，可以获得汽车与其他物体相对距离、相对速度、角度及运动方向等物理环境信息。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。与激光雷达（LiDAR）相比，目前毫米波雷达技术更加成熟、应用更加广泛、成本更加低廉；与可见光摄像头相比，毫米波雷达的准确性和稳定性更好，价格差距也在不断缩小。尤其是全天候工作无可替代的优势，已成为汽车电子厂商公认的主流选择，拥有巨大的市场需求。

车载毫米波雷达根据毫米波频率可以分为24GHz、77GHz 和79GHz 毫米波雷达三大种类。目前各个国家对车载毫米波雷达的频段各有不同，除了少数国家（如日本）采用60GHz 频段外，主要集中在24GHz 和77GHz 两个频段。世界无线电通信大会已将77.5~78.0GHz 频段划分给无线电定位业务，以促进短距高分辨车用雷达的发展。由于77GHz 相对于24GHz 的诸多优势，未来全球车载毫米波雷达的频段会趋同于77GHz 频段（76-81GHz）。详情请关注公众号【车端】

各国车载毫米波频段分配

根据探测距离的不同，毫米波雷达可分为短程毫米波雷达（SRR）、中程毫米波雷达（MRR）、远程毫米波雷达（LRR）三种。24GHz 主要是以SRR 和MRR 雷达为主，77GHz 主要以LRR 雷达为主。一般情况下，SRR 的探测距离小于60 米，MRR 的探测距离在100 米左右，LRR 的探测距离大于200 米。

24GHz、77GHz 及79GHz 毫米波雷达

77 GHz 车载激光雷达优势显著，正在逐渐替代24GHz 成为主流。（1）77GHz雷达的分辨率和精度更高：由于速度分辨率和精度与射频成反比，更高的射频频率导致更好的速度分辨率和精度。77GHz 的毫米波雷达比24GHz 的速度分辨率和精度提高了3 倍；（2）77GHz 雷达的体积更小：77GHz 天线列阵的间距仅为24GHz 的三分之一，因此整个毫米雷达的体积也可以实现其三分之一。

海外厂商正主导市场，国内正起步追赶

国外毫米波雷达发展历史悠久，国产正在逐步追赶。1973 年德国首次出现汽车防撞雷达，欧美大型毫米波雷达制造商已累积近40 年的技术经验。早期的毫米波雷达采用高电子迁移晶体管制作集成电路，集成度低且成本高昂，直到2012年，英飞凌及飞思卡尔成功推出芯片级别的毫米波射频芯片，降低了毫米波波雷达的技术门槛，同时降低其制造成本，推动毫米波雷达在各领域的应用。2013年，24GHz 毫米波雷达产品开始进入中国，2018 年，实现24GHz 毫米波雷达国产，但是在77GHz 毫米波雷达产品仍未实现大规模国产化，只有少数国内厂商具备77GHz 产品的量产能力，国产毫米波雷达仍在持续追赶中。

毫米波雷达的发展历史

毫米波雷达的硬件占比约50%，主要由射频前端（MMIC）、数字信号处理器、天线及控制电路等部分构成，软件算法占比约50%。

 射频前端（MMIC）：是核心射频部分，占总成本的25%左右。由发射器、接收器、功率放大器、低噪声放大器、混频器、滤波器及压控振荡器组成，起到调制、发射、接收及解调毫米波信号的作用。在技术趋势上，集成度更高、体积更小的高集成趋势下，CMOS 工艺有望成为主流。在供应商方面，加特兰微电子、意行半导体、矽杰微电子、矽典微等本土厂商已有能力自行研发生产低频24GHz 芯片，且价格较海外有30%以上的优势。但在高频段77GHz 芯片方面，主要由恩智浦、英飞凌、德州仪器、意法半导体等供应。

 数字信号处理器：通过嵌入不同的信号处理算法，分析前端收集的信号获取目标信息，是保证毫米波雷达稳定性及可靠性的核心部件，主要通过DSP 芯片或FPGA 芯片实现，占总成本的10%左右。在技术趋势上，DSP芯片在复杂算法处理上具备优势，FPGA 在大数据底层算法上具备优势，“DSP+FPGA”融合在实时信号处理系统中的应用逐渐广泛。在供应商方面，高端DSP 芯片和FPGA 芯片主要被国外企业垄断，DSP 芯片供应商有飞思卡尔、英飞凌、亚德诺半导体、意法半导体等，FPGA 芯片供应商有赛灵思、阿尔特拉、美高森美、莱迪思等公司。

 高频PCB：天线是毫米波雷达发射和接收信号的重要组件，毫米波雷达可通过微带列阵方式将多根天线集成到PCB 板上。由于毫米波频率高，对电路尺寸精度要求高，所需印制电路板为高频板材PCB，占总成本的10%。主要供应商为罗杰斯、Isola、施瓦茨为主，国内主要是沪电股份等公司。

博世的LRR2 和LRR3 毫米波雷达的结构

毫米波雷达成本组成

毫米波雷达上游主要供应商

博世、大陆、电装、海拉等国外厂商占据全球毫米波雷达的七成市场份额。全球毫米波雷达主要供应商有博世、大陆、电装、海拉、天合、安波福、奥托立夫等。博世、大陆、电装、海拉等国外巨头占据行业73%的市场空间，行业集中度较高。

2018 年全球毫米波雷达市场份额

中国毫米波雷达市场份额情况

维宁尔、大陆、海拉占据SRR 市场，博世、大陆、电装等占据LRR 市场。根据佐斯汽研的数据显示，维宁尔、大陆、海拉、安波福和法雷奥五家企业占据中国短程毫米波雷达（SRR）96.4%的市场空间，其中维宁尔排名第一，市占率32%；博世、大陆、电装和安波福占据长距毫米波雷达（LRR）95.7%的市场空间，博世排名第一，市占率高达40%。

海外主要厂商的毫米波雷达及参数

24GHz 国产化率较高，77GHz 仅少部分国产玩家实现量产。国产厂商已实现24GHz 毫米波雷达产品市场化供货，而仅少数玩家具备77GHz 毫米波雷达产品的量产能力，其中森思泰克是目前国内乘用车前装77GHz 毫米波雷达市场份额排名首位的国产供应商，正在逐渐缩小与海外厂商的差距，其毫米波雷达的定点车型接近100 个，而德赛西威、华域汽车等公司也已达到77GHz 雷达的量产条件。

毫米波雷达国内主要供应商

空间测算：预计到2025 年全球市场规模380 亿元，CAGR 26%

毫米波雷达作为最常用的车载传感器之一，目前L1 或L2 级一般需要搭载0-3个左右，L3 级一般需要搭载3-6 个左右，而L4 或L5 级一般需要6-10 个左右，随着高阶辅助驾驶功能的渗透率逐渐提升，也将带动平均单车搭载个数的提升。目前毫米波雷达正在逐渐从24GHz 朝着77GHz 迁移，24GHz 毫米波雷达平均单价300 元左右，77GHz 的在400 元左右，有望带动平均毫米波雷达的价格提升。根据我们的测算，预计到2025 年全球毫米波雷达市场规模将达到384 亿元，复合增长率为25.5%，全球毫米波雷达搭载量将达到1.1 亿颗，复合增长率为23.7%。在中国市场方面，预计到2025 年，中国毫米波雷达市场规模将达到149 亿元，中国毫米波雷达搭载量将达到4250 万颗。

全球毫米波雷达市场规模（亿元）

全球毫米波雷达搭载量（百万颗）

全球毫米波雷达市场空间测算

相关公司：德赛西威、华域汽车、森思泰克

德赛西威：汽车智能化龙头，具备24GHz/77GHz 量产能力

德赛西威是国际领先的汽车电子企业之一，聚焦智能座舱、智能驾驶和网联服务三大领域的整合。公司拥有国际领先的制造工艺以及行业领先的制造装备，其中24GHz/77GHz 毫米波雷达自动化生产线达到国际一流水平，77G 毫米波雷达已经获得自主品牌车企订单。

华域汽车：依托上汽优质客户资源，毫米波雷达不断放量

华域汽车是国内最大的汽车零部件企业之一，主要业务涵盖汽车内外饰件、金属成型和模具、功能件、电子电器件、热加工件、新能源等。公司控股股东为上汽集团，持有公司58%的股份。公司在24GHz 和77GHz 角雷达已经实现产业化，其中，24GHz 后向毫米波雷达实现对上汽乘用车、上汽大通等客户的稳定供货。自动紧急刹车功能的77GHz 前向毫米波雷达已顺利通过国家法规测试，实现对金龙客车的批产供货。此外，华域汽车2021 年还发布了最新自主研发的4D 成像毫米波雷达产品LRR30，并计划于今年第四季度实现量产。相较于传统毫米波雷达，上汽华域LRR30 产品的探测距离提升了50%，对车辆等物体的探测距离可达300 米，对行人的探测距离亦可达150 米。

华域汽车77GHz 的4D 成像雷达

森思泰克：海康威视战略投资，国内首家77GHz 量产上车

森思泰克是国内首家实现77GHz 车载毫米波雷达量产的企业。公司成立于2013 年，总部位于芜湖，获得海康威视战略投资，目前海康威视位列第二大股东，持股比例35%。公司突破国际巨头的垄断，于2019 年实现77GHz 毫米波雷达产品量产，并搭载于一汽红旗HS5 上市，成为国内首个真正实现“上路”的ADAS 毫米波雷达传感器。此外，公司的车内成员检测毫米波雷达产品搭载于广汽蔚来HYCAN 007 和长城汽车2021 款WEY VV6 上市，标志生命体征监测车载毫米波雷达在国内首次实现量产上路。

公司作为国内领先的毫米波雷达传感器研发商，拥有合资、国内一二线的多家主机厂合作伙伴，车载雷达产品已与多家知名车厂的热销车型配套合作，定点车型接近100个。根据佐斯汽研数据显示，公司也是目前国内乘用车前装77GHz毫米波雷达市场份额排名首位的国产供应商。此外，公司也于今年率先开展研发毫米波雷达的4D 成像技术，推出STA77-6 高分辨远程雷达和STA77-8 高分辨远程雷达两款4D 成像雷达。

02.激光雷达

激光雷达是L3 级以上自动驾驶的必备传感器

激光雷达，即（LiDAR, Light Detection and Ranging），是一种通过发射激光束来测量周围环境物体的距离和方位的方法。激光雷达主要由发射模块、处理模块和接收模块组成，其工作原理是向目标发射探测信号（激光束），然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较，做适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态及形状等参数，从而对障碍物、移动物体等目标进行探测、追踪和识别。

激光雷达是当下已知的车载雷达中探测距离远，角度测量精度极高的一种。激光雷达可以准确的感知周边环境的三维信息，探测精度在厘米级以内。激光雷达能够准确的识别出障碍物具体轮廓、距离成3D 点云，且不会漏判、误判前方出现的障碍物，激光雷达普遍的有效探测距离也更远。与毫米波雷达和摄像头相比，激光雷达具备高分辨率、远距离和视角广阔等特性。

激光雷达的工作原理

激光雷达诞生于1960 年，起初用于科研及测绘项目，全球首个车规级激光雷达在2017 年实现量产。1960 年美国休斯实验室的西奥多·梅曼发明了人类历史上第一台激光器，随着激光器的发展，激光雷达逐渐发展起来。早期激光雷达主要用于科研及测绘项目，进行气象探测以及针对海洋、森林、地表的地形测绘。2010 年，Neato 公司把激光雷达安在了扫地机器人上面，推出了NeatoXV-11，Neato 公司将单个激光雷达的成本控制在30 美元以内，解决了激光雷达的量产难题，打开了激光雷达在民用市场的空间。

而车载雷达的发展历史可以追溯到21 世纪初，在2007 年，美国国防部组织的DARPA 无人车挑战赛上，参赛的7 只队伍，就有6 只安装了Velodyne 的激光雷达。2010 年Ibeo 公司同法雷奥合作进行车规化激光雷达SCALA 的开发，SCALA 为基于转镜架构的4 线激光雷达，在2017 年成为了全球第一款车规级激光雷达，SCALA 并在当年搭载在全新的奥迪A8 上。

激光雷达的发展历程

在测绘之外，智能驾驶、工业及服务机器人都是激光雷达的重要应用场景。在应用场景上，除了传统的测绘测风之外，无人驾驶、高级辅助驾驶等智能驾驶场景正在快速成长。此外，工业及服务机器人如AGV，其应用包括无人配送、无人清扫、无人仓储、无人巡等，都是激光雷达未来重要的应用场景。

国内外各企业激光雷达应用场景

智能驾驶将是未来五年激光雷达市场的主要增长动力。根据Yole 的预测，2019年全球激光雷达市场规模约为16 亿美金，预计到2025 年全球激光雷达市场规模将达到38 亿美金，年复合增长率约为20%。按照各细分应用板块来看，智能驾驶场景未来五年的复合增长率将超过60%，将会为整个激光雷达市场提供18 亿美金的增量，预计到2025 年，智能驾驶场景将占到整个激光雷达市场规模的50%，成为激光雷达市场的主要增长动力。此外，各种工业及服务机器人对激光雷达的需求也在快速增长，也将带动整个激光雷达市场规模持续扩大。

目前主流的自动驾驶技术路径主要分两种：（1）以特斯拉为代表的视觉算法为主导的流派。以摄像头主导，搭配毫米波雷达来捕捉周边环境信息，使用先进的计算机视觉算法实现全自动驾驶。这一类方案所需的硬件成熟度较高，成本低，但毫米波雷达探测角度较小，远距离探测能力也不足，需要优异的算法来弥补缺点。典型代表有特斯拉，该技术路径相对小众；（2）以Waymo、部分车企为代表的激光雷达主导的流派。以激光雷达为主， 同时搭载毫米波雷达、超声波传感器和摄像头，可以进行远距离、全方位的探测，分辨率较强，但硬件成本较高，典型代表为谷歌Waymo、百度Apollo、文远知行等主流无人驾驶企业。

纯视觉主导与激光雷达主导的自动驾驶技术路线

激光雷达是车载摄像头与毫米波雷达的有效补充，将是L3 级及以上自动驾驶的必备传感器。从工作原理来看，激光雷达发射的光波的频率比微波高出2-3个数量级，因此激光雷达具有极高的距离分辨率、角分辨率和速度分辨率，因此测量精度更高，获得信息更为立体，同时，由于激光波长短，可发射发散角非常小的激光束，可探测低空/超低空目标，抗干扰能力强。即便是纯视觉的方案从效果上能够一定程度代替激光雷达的自动驾驶方案，但是对于高阶自动驾驶而言，安全驾驶是其重要的一步，在感知环节的传感器冗余能够有限提升车辆的安全冗余，激光雷达将是L3 及以上自动驾驶的必备传感器。

激光雷达是摄像头与毫米波雷达的有效补充

混合固态短期会是主流，固态芯片化是终极形态

激光雷达主要由光束扫描器和探测系统两个维度组成，一个负责成像，一个负责测距。按光束扫描器结构大致可划分为三类：机械式、混合固态和固态激光雷达；按照扫描方式分为机械旋转式、MEMS（微振镜）、微距移动、Flash、OPA（光学相控阵）等。

各类激光雷达的原理和优劣势介绍

ToF 激光雷达是当前的主流，未来ToF 与FMCW 会共存。按照探测方式来分，分成了非相干测量（脉冲飞行时间测量法ToF 为代表）和相干测量（典型为FMCW 调频连续波）。ToF 与FMCW 能够实现室外阳光下较远的测程（100~250m），是车载激光雷达的优选方案。ToF 是目前市场车载中长距激光雷达的主流方案，未来随着FMCW 激光雷达整机和上游产业链的成熟，ToF 和FMCW 激光雷达将在市场上并存。

混合固态方案作为当前市场的过渡期预计将存在5 年以上，终极形态的激光雷达会是低成本、高度芯片化的产品。

 固态激光雷达是终极形态，混合固态MEMS 等方案短期内会是主流。机械式激光雷达技术本身成熟，但具有成本较高、装配调制困难、生产周期长，且需要持续旋转，机械部件的寿命较短，一般在1-2 年，很难应用在规模量产车型上。MEMS 混合固态激光雷达一方面具有尺寸小、可靠性高、批量生产后成本低、分辨率较高等优势，另一方面也存在信噪比低、有效距离短、视场角窄、工作寿命较短等缺点。MEMS 方案是当下车用激光雷达量产的最优解，但是MEMS 微振镜扫描角度小、振动问题与工作温度范围，过车规也存在挑战。固态方案不用受制于机械旋转的速度和精度，可大大压缩雷达的结构和尺寸，提高使用寿命，并降低成本。

 芯片化将会是激光雷达的架构趋势。当前大部分ToF 激光雷达产品采用分立器件，即发射端使用边发射激光器EEL 配合多通道驱动器、接收端使用线性雪崩二极管探测器（APD）配合多通道跨阻放大器（TIA）的方案。但分立器件仍存在零部件多、生产成本高、可靠性低等问题，芯片化架构的激光雷达可将数百个分立器件集成于一颗芯片，在降低物料成本的同时，省去了对每一个激光器进行独立光学装调的人力生产成本。此外，器件数量的减少，可以显著降低因单一器件失效而导致系统失效的概率，提升了可靠性。芯片化架构的激光雷达是未来的发展方向。

激光雷达的芯片化架构设计

激光雷达成本拐点来临，大规模商业化落地在即

激光雷达的成本构成。激光雷达本质是一个由多种部件构成的光机电系统，光电系统包括发射模组、接收模组、测时模组（TDC/ADC）和控制模组四部分构成，其中，光电系统成本约占激光雷达整机成本的70%。

激光雷达上游产业链主要包括激光器和探测器、FPGA 芯片、模拟芯片供应商，以及光学部件生产和加工商。激光器和探测器是激光雷达的重要部件，激光器和探测器的性能、成本、可靠性与激光雷达产品的性能、成本、可靠性密切相关。激光器主流供应商有欧司朗、艾迈斯半导体、鲁门特姆，探测器主流供应商有滨松、安森美、索尼等。FPGA 通常被用作激光雷达的主控芯片，主流供应商有赛灵思、英特尔等，除了FPGA 之外，也可以选用MCU、DSP 等代替。MCU 的主流供应商有瑞萨、英飞凌等，DSP 的主流供应商有德州仪器、亚德诺半导体等。而在相关光学部件上，国内供应链已经完全实现替代海外，实现自主供应。

激光雷达上游主要供应商

从各家的Velodyne 的64 线机械式激光雷达的售价在7.5 万美元，32 线的机械式激光雷达售价在4 万美元左右，16 线的机械式激光雷达售价在3999 美元。而国内厂商，如禾赛科技在2020 年发布的机械式激光雷达售价为4999 美元左右，速腾聚创在2020 年发布的机械式激光雷达售价为1898 美元。

各家激光雷达的产品及价格

随着相关技术和产业链日益成熟，激光雷达的成本拐点即将来临。Velodyne 宣布计划到2024 年将平均单价将下降到600 美元，华为也宣布未来计划将激光雷达的价格控制在200 美金以内。随着相关技术逐渐成熟和供应链体系的逐步完善，当前混合固态的激光雷达平均价格约在1000 美元左右，预计到2023 年左右成本有望下探到500 美元。随着激光雷达的成本拐点逐步到来，也为大规模商用打造了充分的基础。

2022 年有望成为激光雷达大规模商业的元年。在2021 年，如蔚来ET7、智已L7、极狐阿尔法S、哪吒S、R 汽车等都已宣布搭载激光雷达的车型正在量产路上，在前不久的广州车展上，威马M7、广汽埃安AION LX Plus 等均宣布了搭载2~3 颗激光雷达，长城最新发布的沙龙机甲龙更是配备4 颗激光雷达。这些车型大多在2022 年量产，2022 年有望成为激光雷达大规模商业的元年。

各车型在激光雷达型号的选择

空间测算：预计到2025 年全球市场规模739 亿元，CAGR 107%。

各家OEM 车厂在2022 年搭载激光雷达的车型纷纷量产，带动车规级激光雷达市场持续放量。当前由于激光雷达相对较高，只有L2.5 和L3 以上的车型才会搭载，预计单车平均搭载数量将从1 颗逐渐提升到2030 年有望达到3 颗。预计到2025 年全球车规级激光雷达搭载量将超过3100 万颗，保持高速增长；随着激光雷达的大规模量产，价格有望持续下降，预计将从目前的6000 元，下降至2025 年3000 元左右；而在市场空间方面，预计到2025 年全球市场规模有望超过739 亿元，复合增长率107%。中国市场方面，预计到2025 年中国激光雷达市场规模有望达到287 亿元，激光雷达搭载量有望超过1200 万颗。随着高阶自动驾驶对激光雷达的需求不断提升，带动激光雷达市场快速爆发，车规激光雷达将是未来五年智能传感器市场中弹性最大的子板块。

全球车规激光雷达市场规模（亿元）

全球车规激光雷达搭载量（万颗）

全球车规激光雷达市场空间测算

相关公司：炬光科技、速腾聚创、禾赛科技

全球激光雷达领域的主要玩家包括美国的Velodyne、Luminar、Aeva、Ouster，以色列的 Innoviz，德国的Ibeo，以及国内的速腾聚创、禾赛科技、镭神智能等。

激光雷达赛道主要玩家

炬光科技：高功率半导体激光产业先驱

炬光科技成立于2007 年，拥有半导体激光、激光光学、汽车应用（激光雷达）、光学系统四大业务，是国内实力最强的高功率半导体激光器品牌。炬光科技正在面向智能驾驶激光雷达、智能舱内驾驶员监控系统等汽车创新光子应用领域进行产品开发和核心能力建立，目前已通过IATF16949 质量管理体系认证、德国汽车工业协会VDA6.3 过程审核，拥有车规级激光雷达发射模组设计、开发、可靠性验证、批量生产等核心能力，并与北美、欧洲、亚洲多家知名企业达成合作意向或建立合作项目。

炬光科技车载激光雷达产品布局

速腾聚创：全球领先的激光雷达供应商

速腾聚创成立于2014 年，是全球领先的智能激光雷达系统科技企业。速腾聚创通过激光雷达硬件、感知软件与芯片三大核心技术闭环，为市场提供具有信息理解能力的智能激光雷达系统，产品技术包括MEMS 与机械式激光雷达硬件等，合作伙伴覆盖全球各大自动驾驶科技公司、车企、一级供应商等，是目前全球唯一实现第二代智能固态激光雷达车规量产交付的企业。目前，速腾聚创的产品技术已广泛应用于自动/辅助驾驶乘用车&商业车，无人物流车，智慧交通新基建等细分领域，其中前装定点量产项目覆盖超跑、轿跑、SUV、重卡等各类车型。目前，已经有小鹏G9，智己L7，威马M7，广汽埃安LX Plus 等多个车型即将搭载公司的M1 激光雷达。

速腾聚创的RS-LiDAR-M1 固态激光雷达

禾赛科技：全球自动驾驶激光雷达领军企业

禾赛科技创立于2014 年，是全球自动驾驶及高级辅助驾驶（ADAS）激光雷达的领军企业。禾赛主营业务为研发、制造、销售高分辨率3D 激光雷达以及激光气体传感器产品，在光学、机械、电子、软件等激光雷达核心领域有着卓越的研发能力和深厚的技术积累，在全球范围内拥有数百项专利，其自研芯片、功能安全、主动抗干扰等技术打破了行业多项记录。公司最新发布的AT128 作为车规级前装量产激光雷达，已拿到了包括理想、集度、高合、路特斯等多家主机厂的定点，禾赛具备强大的车规级规模化生产能力，年产能百万台的“麦克斯韦”超级智造中心将于2022 年全面投产。禾赛的客户包括全球主流自动驾驶公司和顶级汽车厂商、一级供应商、机器人公司等，遍及全球30 个国家和地区、70 多个城市。

禾赛科技最新发布的AT128 车规级激光雷达安装示意图

03.车载摄像头

单车摄像头数量持续增加，天花板不断打开

车载摄像头是环境感知中最常见的传感器之一。摄像头的工作原理即目标物体通过镜头生成光学图像投射到图像传感器上，光信号转变为电信号，再经过A/D（模数转换）后变为数字图像信号，最后送到DSP（数字信号处理芯片）中进行加工处理，由DSP 将信号处理成特定格式的图像传输到显示屏上进行显示。视觉是人类驾驶汽车获取环境信息最主要的途径，摄像头获取的信息更为直观，更接近人类的视觉，对于自动驾驶汽车而言，摄像头取代了人类视觉，成为了汽车获取外界信息的重要来源。

车载摄像头的优点十分明显，成本低且技术成熟，采集信息的丰富度较高，最接近人类视觉，但其缺点也十分显著，摄像头受光照、环境影响十分大，难以全天候工作，尤其是在黑夜、雨雪天、大雾等能见度不足的场景下，其识别效率大大降低，此外，车载摄像头缺乏深度信息，三维空间感不足。

车载视像头结构组成

图像传感器成本占比超过五成，CMOS 为当下主流选择。车载摄像头的硬件结构包括光学镜头（光学镜片、滤光片、保护膜）、图像传感器、图像信号处理器（ISP）、串行器、连接器等器件。成本结构成上，图像传感器成本占比最高，成本占比达到50%，CMOS 图像传感器具有读取信息方式简单、输出信息速率快、耗电少、集成度高、价格低等特点，成为目前目前主流的车载图像传感器。

车载镜头舜宇排名第一，联创电子正在快速崛起。根据ICVTank 在2019 年的数据显示，舜宇光学全球车载摄像头出货量第一，市占率超过30%，韩国世高光、日本关东辰美、日本富士占绝行业前四名，前四名市占率超过80%。国产方面，除舜宇之外，联创电子是国内唯二具备较强竞争力的厂商，目前已经进入特斯拉、蔚来等产业链，正在快速崛起。

车载CIS 呈现寡头格局，韦尔收购豪威科技一跃成为行业第二。车载CIS（CMOS Image Sensor）是当下主流的车载摄像头图像传感器方案，其中安森美是绝对的车载CIS 龙头，市占率超过六成，豪威科技位列第二，市占率约为20%，索尼和三星作为手机CIS 的龙头，进入车载市场较晚，正在快速切入。国产厂商方面，韦尔股份收购豪威科技后，一跃成为车载CIS 龙头，正在迅速崛起。

2019 年全球车载摄像头镜头市场份额

2018 年全球车载CIS 传感器市场份额

中游模组主要由海外公司主导，国产比例仍然较低。由于车规级摄像头模组的安全性和稳定性要求更高，模组封装工艺更为复杂，在竞争格局方面，主要由海外公司占据主要市场份额，松下、法雷奥、富士通、大陆、麦格纳等占据市场主要地位，国产方面，舜宇光学、联创电子等为代表的摄像头模组企业正在快速布局车载领域。

2019 年全球车载摄像头模组市场份额

根据安装位置划分，车载摄像头可以分为五大类：内视摄像头、后视摄像头、前置摄像头、侧视摄像头、环视摄像头等；根据结构划分，车载摄像头可以分为单目摄像头、双目摄像头、广角摄像头等。单目摄像头和双目摄像头主要用于自动驾驶汽车的前视，视角一般为45 度左右，负责实现FCW、LDW、PCW、TSR、ACC 等功能，而广角摄像头则要用于自动驾驶汽车的后视（后视泊车辅助）、内置（闭眼提醒、DMS）、侧视（盲点检测）、以及环视（全景泊车、LDW）等多个方位多种功能。

车载视像头的类型及其功能

各家整车厂新车型的摄像头搭载数量持续上升。从各家最新发布的车型搭载方案来看，造车新势力的单车搭载摄像头数量平均已超过10 颗。2021 年最新发布的蔚来ET7 共搭载了11 颗摄像头，小鹏计划于2022 年量产的G9 车型预计将搭载12 颗摄像头，极氪001 更是搭载了15 颗摄像头，各家车企不断增加前视、环视、后视和内视等各方位的摄像头，为了高阶辅助驾驶的落地创造了坚实的基础。

各家车企的车载摄像头搭载情况

特斯拉Model 3 的感知系统包括了8 个摄像头+12 个超声波雷达+1 个毫米波雷达。该感知系统可以实现在250 米半径内提供360 度的视野，可以在一定距离内探测软硬物体，而且精度几乎是以前系统的两倍。包括1 个前视窄视野长焦摄像头（FOV 25 度、最大测距250 米），1 个前视主视野中焦摄像头（FOV50 度、最大测距150 米），1 个前视宽视野广角摄像头（FOV 150 度、最大测距60 米），2 个侧方前视摄像头（最大测距80 米）、2 个侧方后视摄像头（最大测距100 米）和1 个后视摄像头（最大测距50 米）。

Mobileye 的纯摄像头ADAS 解决方案包括了12 颗摄像头的子系统。在CES 2020上，Mobileye 也发布12 个摄像头组成的纯摄像头解决方案，包括2 颗前视摄像头（FOV 120 度），一颗前视窄视野长焦摄像头（FOV 28 度），1 颗后视摄像头（FOV 60 度），4 颗侧视摄像头（FOV 100 度），4 颗停车辅助摄像头，1 颗DMS 内视摄像头。

单车搭载摄像头数量持续增加，预计到23 年有望超过平均每台车3 颗。根据佐思汽研数据，2021Q1 中国乘用车市场车载摄像头的总安装量为922.3 万颗，同比增长95.3%，2021Q1 单车的摄像头安装量从2020Q1 的1.559 颗提升至1.779 颗，市场对车载摄像头的需求量持续增加。根据Yole 预测，2018 年全球汽车平均每台搭载摄像头的数量为1.7 颗，预计到2023 年有望增加单车3 颗左右，CAGR 达12%。而对于高端车的搭载情况，根据Yole 数据显示，高端车型的单车摄像头搭载数量从2014 年的5 颗提升到2020 年的8 颗，预计到2024年将超过11 颗。

此外，根据不同等级自动驾驶的要求，为了实现更准确的识别效果，每一类摄像头会搭载不同焦段2-3 只。L1 或2 级的车辆主要以安装倒车或环视摄像头为主，单车摄像头数量约在3-5 颗左右；L3 级车辆还会安装前视摄像头，单车摄像头数量约在8 颗左右；L4/5 级车辆基本会囊括各种类型的摄像头，单车摄像头数量约在10-20 颗左右。

21Q1 中国乘用车摄像头安装量及单车平均安装量

18-23 年全球汽车平均搭载摄像头数量（颗）

2012-2025 年单车搭载摄像头的个数变化情况

各类型车载摄像头快速上车，渗透率不断提升。19-20 年我国后视摄像头渗透率占比最高为50%，前视摄像头渗透率30%、侧视摄像头渗透率22%，内置摄像头渗透率7%，仍然有很大的渗透空间。随着IACC、HWA、HWP 等各类高级ADAS 功能落地，各种摄像头的需求量也在不断上升，驾驶员注意力监测需求上升，DMS 摄像头也在快速上车。根据佐思汽研的数据，2021Q1 中国乘用车市场DMS 安装量同比增长554.5%，是各类车载摄像头中增速最快的，此外环视摄像头同比增速120.8%，前视摄像头同比增速103.0%，行车记录仪同比增速102.2%，后视摄像头同比增速60.6%，各类车载摄像头安装量快速提升。

19-20 年各类型车载摄像头渗透率情况

21Q1 中国乘用车市场各类摄像头安装量增速

EEA 架构集中化，有望带动摄像头成本下行

特斯拉剥离计算功能，摄像头BOM 成本下降六成。以宝马X5 采用的采孚三目前视摄像头和特斯拉在Model 3 中所使用的三目前视摄像头进行成本比较。宝马X5 中的采孚S-Cam4 三目前视摄像头是由豪威（OmniVision）的CMOS 图像传感器实现图像采集，Mobileye 的EyeQ4 实现视觉处理。而特斯拉在Model3 中所使用的三目前视摄像头， 其摄像头模块是基于安森美（ OnSemiconductor）120 万像素的CMOS 图像处理器，并没有安装计算功能模块，图像处理功能则由Autopilot 来实现。

根据SystemPlus 测算，特斯拉Model 3 的三目前视摄像头的BOM 成本65 美金左右，而采孚ZF S-Cam4 三目前视摄像头的BOM 成本在165 美金左右，特斯拉在剥离了计算功能后，摄像头BOM 成本下降了约六成。

特斯拉的三目前视摄像头结构拆解

采孚S-Cam4 三目前视摄像头结构拆解

EEA 架构的集中化会促使算力集中化，进而加速传感器的硬件简化。以特斯拉为例，Model 3 的电子电气架构已经进入准中央架构阶段，由中央计算模块（CCM）、左车身控制模块（BCMLH）、右车身控制模块（BCMRH）三个部分组成，特斯拉的准中央E/E 架构已带来了线束革命，Model S/Model X 整车线束的长度是3 公里，Model 3 整车线束的长度缩短到了1.5 公里，Model Y 进一步缩短到1 公里左右，特斯拉最终的计划是将线束长度缩短至100 米。整个架构的不断集中化，也带动了整个控制和算力的集中化，也避免了过往各ECU之间的算力冗余，进一步简化边缘端传感器，从而带动边缘段硬件成本的进一步下探。

集中式的EEA 架构

特斯拉Model 3 的电子电气架构

车内感知需求不断增加，DMS 有望成为标配

驾驶员监测系统（DMS，Driver Monitor System）是指驾驶员行驶过程中，全天候监测驾驶员的疲劳状态、危险驾驶行为的信息技术系统。在发现驾驶员出现疲劳、打哈欠、眯眼睛及其他错误驾驶状态后，DMS 系统将会对此类行为进行及时的分析，并进行语音灯光提示，起到警示驾驶员，纠正错误驾驶行为的作用。DMS 一般分为主动式DMS 和被动式DMS。被动式DMS 基于方向盘转向和行驶轨迹特征来判断驾驶员状态。主动式DMS 一般基于摄像头和近红外技术，从眼睑闭合、眨眼、凝视方向、打哈欠和头部运动等，检测驾驶员状态。

主动DMS 系统从18 年开始逐渐放量，21 年1-9 月DMS 销量同比增长244%。自2006 年起，雷克萨斯LS 460 首次配备主动DMS，随着近年来一系列的安全事故大大提高了DMS 在自动辅助驾驶系统尤其是L2/L3 功能上的的重要性。从2018 年开始，随着L2 和L3 系统逐渐量产，主动式DMS 系统开始放量。根据佐思汽研数据， 2019 年在中国主动DMS 系统的乘用车新车安装量为1.02万套，同比增长174%。2021 年1-9 月中国乘用车新车的DMS 系统销量25.15万套，同比增长244%，其中合资占比6%，本土占比94%，排名靠前的品牌有长安、小鹏、哈弗、宝马、蔚来等。2021 年中国DMS 爆发增长主要原因是本土品牌增加了装配车型力度。2021 年新上市车型DMS 装配量9.67 万辆，占整体装配量比例38%。

主机厂对DMS 系统的采用历程

大部分Tier1 已推出DMS 完整解决方案，包括法雷奥、博世、大陆、电装、现代摩比斯、伟世通、维宁尔等。在中国企业中，百度、商汤科技、中科创达、经纬恒润等公司的DMS 产品也已落地在各个品牌车型上。

DMS 的核心功能是监测驾驶员的疲劳和注意力分散程度。但是基于更多的传感器，视觉+红外摄像头，甚至毫米波雷达，可以实现更多的功能，譬如人脸识别、年龄性别估计、情绪估计、安全带检测、姿势位置、遗忘检测、座舱异常情况检测、幼儿检测等。通过人脸、性别和表情的识别, 实现身份认证，以及更丰富的人车交互。目前DMS 的应用仅停留在预警阶段，而一旦与ADAS/AD 系统结合，还可以实现个性化车身控制等功能。

海外Tier 1 方案商的DMS 产品对比

国内部分DMS 系统供应商产品对比

空间测算：预计到2025 年全球市场规模近1200 亿元，CAGR 22%

随着高阶辅助驾驶功能渗透率的不断提升，平均单车摄像头的数量也在不断提升。对于L2.5 和L3 级的单车而言，平均车载摄像头有望从6-7 颗提升到2030年的10 颗。随着ADAS 摄像头和高清摄像头的渗透率逐渐提升，将会带动单车摄像头价值量的不断提升。根据我们测算，预计到2025 年全球车载摄像头市场规模将达1178 亿元，复合增长率21.9%，全球车载摄像头的搭载量有望突破2.45 亿颗，复合增长率19.2%。在中国市场方面，预计到2025 年，中国车载摄像头市场规模将达到457 亿元，车载摄像头搭载量有望突破9600 万颗。

全球车载摄像头市场规模（亿元）

全球车载摄像头搭载量（百万颗）

全球车载摄像头市场空间测算

编辑：黄飞