2018年中国3D激光雷达专题市场分析报告

来源:互联网 由 数据前瞻 贡献 责任编辑:李志  

2018年中国3D激光雷达专题市场分析报告

目录

第一节 传感器领域的明日皇冠-3D 激光雷达

8

一、激光雷达是一种感知外界环境的传感器

8

二、激光雷达已从最初的军工延伸至移动机器人等民用领域

8

三、激光雷达的民用应用维度也从一维上升到三维

9

第二节 激光雷达将在服务机器人领域率先大规模推广

11

一、激光雷达已经成为移动机器人的“眼睛”

11

二、服务机器人用激光雷达将率先进入爆发式增长

13

第三节 无人驾驶兴起将引爆3D 激光雷达下游需求

15

一、无人驾驶技术蔚然成风,商业化应用成大趋势

15

二、3D激光雷达是无人驾驶的核心技术路线

17

三、全球无人驾驶用3D激光雷达市场需求将在2030年爆发

19

四、同步定位与地图构建等核心软件能力至关重要

20

1、算法是激光雷达的核心与灵魂

20

2、基础点云数据处理软件可实现可视化输出

20

3、以SLAMWARE为例,认知同步定位与地图构建的重要性

22

五、技术更新和规模化将解除3D激光雷达成本过高瓶颈

24

第四节 欧美企业提前布局,内资企业奋起直追

25

一、海外激光雷达市场起步较早,欧美企业引领行业发展

25

1、Leica:老牌空间测量领导者

26

2、行业标杆Velodyne:手握核心专利,提供原始数据

27

3、Ibeo:提供包括硬件和软件在内的成套解决方案

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4、Quanergy:新晋创业公司推廉价激光雷达

29

二、国产激光雷达厂商率先在中低端市场获得突破

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1、华达科捷:依托激光技术进军3D 激光雷达

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2、镭神智能:扬帆起航布局激光雷达行业

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3、数字绿土:兼顾软件与硬件,背靠国内放眼国际

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4、思岚科技:机器人定位导航解决方案及相关核心传感器龙头

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第五节 3D激光雷达相关公司分析

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一、巨星科技:设立欧镭激光,布局车用3D激光雷达

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二、大族激光:激光行业龙头,激光雷达预研工作进展顺利

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图表目录

图表 1:传感器是智能装备中的唯一非人工输入

8

图表 2:激光雷达工作原理示意图

9

图表 3:激光雷达用于测绘所得到的地表点云坐标数据

10

图表 4:北美激光雷达市场持续快速增长

11

图表 5:国内移动机器人用激光雷达将在2018年进入爆发式增长阶段

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图表 6:ADAS系统+传感器+高精度地图打造有效自动驾驶方案

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图表 7:2030后无人驾驶汽车将成为居民出行的主要交通工具

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图表 8:谷歌无人驾驶汽车车顶配备激光雷达

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图表 9:Velodyne小型激光雷达更适合无人驾驶汽车

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图表 10:无人驾驶用3D激光雷达市场需求将在2030年爆发(亿元)

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图表 11:Leica公司3D激光扫描系统采用软件有TruView、Cyclone和CloudWorx等

21

图表 12:TruView软件成果网络发布

21

图表 13:激光SLAM技术能够实现定位与建图

22

图表 14:思岚高科技推出高精度集成化室内导航解决方案SLAMWARE

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图表 15:思岚科技SLAMWARE系统结构图

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图表 16:当前谷歌无人驾驶汽车用3D激光雷达成本过高

25

图表 17:Leica机载激光雷达数据后处理流程

26

图表 18:Quanergy在2016年CES上用于展示S3 Demo的红色奔驰

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图表 19:LC-4X 激光投线仪

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图表 20:PLT200HVG全自动激光扫平仪

31

图表 21:Li-Mobile车载激光雷达系统

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图表 22:Li-Mobile获取的点云数据(高程显示)

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图表 23:Lidar360电力线提取

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图表 24:思岚科技三大产品领域

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表格目录

表格 1:各类型激光雷达应用场景及主要供应商

9

表格 2:激光雷达凭借难以替代及优质可塑性催生多种智能装备

12

表格 3:国内AGV、家庭清洁机器人等移动机器人用激光雷达市场空间预测

14

表格 4:汽车与互联网巨头纷纷发力无人驾驶行业

16

表格 5:激光雷达是实现无人驾驶最有效的途径

18

表格 6:激光雷达厂商类型比较

26

表格 7:Leica、Optech和Riegl公司产品参数比较

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表格 8:Velodyne三款产品参数比较

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表格 9:主要国产激光雷达厂商

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表格 10:公司研发出一系列不同种类、不同性能的激光雷达

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表格 11:Li-Mobile车载激光雷达扫描系统参数

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表格 12: RPLIDAR A2 性能参数优良

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介绍

一、概况

启信通数据,专业从事市场调研;从1998年开始涉及市场调研工作,前期主要为科研机构和行业协会做市场调研;在2008年以后开始面向企业推广,经过这几年的努力,得到了国内外企业的充分认可,取得了一定的市场效果。

启信通数据专业调研涉及化工、汽车、互联网、人工智能、建材、钢铁、电子、农业、纺织、家电、IT、医药等行业,专业调研人员150余人;同时,启信通数据和国内主要科研机构、大专院校建立了紧密的合作关系,建立了比较完善的市场调研机构,是企业了解市场的平台。

启信通数据累计服务超过10000家企事业单位;我们的客户遍及各大行业,包括省市级的政府及机构。

代表性客户包括:

中国核工业第二四建设有限公司

河北钢铁股份有限公司

杭州士兰微电子股份有限公司

上海仪电控股(集团)公司

西安特变电工电力设计有限责任公司

中国海运(集团)总公司

长兴化学工业(中国)有限公司

阿尔斯通(武汉)工程技术有限公司

西门子(中国)有限公司

艾欧史密斯(中国)热水器有限公司

潍柴动力西港新能源发动机有限公司

松下电器(中国)有限公司

一汽轿车销售有限公司

集瑞联合卡车营销服务有限公司

固铂轮胎(中国)投资有限公司

柳州五菱柳机动力有限公司

福田雷沃国际重工股份有限公司

辽宁现代农机装备有限公司

ABB(中国)有限公司

上汽通用五菱汽车股份有限公司

深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司

株洲南车时代电气股份有限公司

中国林产工业协会地板专业委员会

河南省财政厅

西子奥的斯电梯有限公司

上海电气集团股份有限公司

成都航天模塑股份有限公司

四川帝王洁具股份有限公司

久保田农业机械(苏州)有限公司

郑州宇通客车股份有限公司

安徽奇瑞汽车销售有限公司

宝钢新日铁汽车板有限公司

雅居乐地产置业有限公司

上海医药集团股份有限公司

中国外运股份有限公司

浙江正泰电器股份有限公司

鞍钢集团矿业公司

招商局集团有限公司等

二、我们的市场调研设计方案包括

1)专业市场调研专员与业内领先企业决策者沟通,确定调查方案和测量手段

2)分布各地市场调研小组对调研目标进行全方位监测

3)业内专家及社科院专家对目标行业从多方角度作出独到见解

4)职业分析师通过各方渠道来源数据进行整理分析,对市场作出合理预测及应对策略

5)和国外多家知名调研机构合作,分类采纳多方调研结果

6)对所获信息审核并择其精髓编撰成册

三、我们的市场调研设计方案包括

1)专业市场调研专员与业内领先企业决策者沟通,确定调查方案和测量手段

2)分布各地市场调研小组对调研目标进行全方位监测

3)业内专家及社科院专家对目标行业从多方角度作出独到见解

4)职业分析师通过各方渠道来源数据进行整理分析,对市场作出合理预测及应对策略

5)和国外多家知名调研机构合作,分类采纳多方调研结果

6)对所获信息审核并择其精髓编撰成册

四、数据来源

1)相关权威机构与协会(包括国家信息中心、海关总署、统计局以及相关协会)

2)合作单位(包括国内与国外的专业第三方咨询机构)

3)中心调研数据:中心自己监测所获取的第一手数据。

4)报告中所涉及到的数据都会注明数据的来源。

第一节 传感器领域的明日皇冠-3D 激光雷达 一、激光雷达是一种感知外界环境的传感器

传感器指的是能够将感受到的被测量信息按一定规律变换后再输出的检测装臵,是感受外界环境的重要硬件,主要分为视觉、位臵觉、速度觉、力觉、触觉等,例如高速相机、摄像机等直观视觉输入系统及3D 激光雷达、激光扫描仪等环境型视觉输入系统。在智能装备中,传感器相当于无人驾驶汽车或机器人等装备的感觉器官,作为除人工设臵参数以外的唯一自主式输入,决定了装备与外界环境的交互能力以及装备信息输入的准确性与丰富性。

图表

1

:传感器是智能装备中的唯一非人工输入

数据来源:启信通数据 二、激光雷达已从最初的军工延伸至移动机器人等民用领域

激光雷达(LiDAR-Light Detection and Ranging)是一种采用非接触激光测距技术的扫描式传感器,通过发射激光束探测目标获取数据,经成像处理后就可得到精确的三维立体图像,可实时获取所在地环境的高精度轮廓信息,测距精度可达厘米级,具有精准度高、作业速度快和效率高等优势,是汽车自动驾驶、机器人定位导航、空间环境测绘、安保安防等领域必不可少的核心传感器。

图表

2

:激光雷达工作原理示意图

数据来源:中国科普博览

激光雷达的研发早在上个世纪70年代就开始了,最初由美国航天航空总署NASA研制出的一种非常笨重的基于激光测量的设备,随着GPS和惯性测量装臵的成熟,1995年Optech和TopScan共同推出了ALTM1020激光雷达,真正实现了商业化。由于激光雷达可提供高分辨率的几何图像、距离图像和速度图像,起初主要用于军事领域,目前已延伸至移动机器人及无人驾驶领域。 三、激光雷达的民用应用维度也从一维上升到三维

民用领域中,激光雷达可分为一维激光雷达、二维激光雷达、三维激光扫描仪和三维激光雷达。其中,一维激光雷达主要用于距离测量等;二维激光雷达主要用于轮廓测量、区域监控等;三维激光扫描仪主要用于静态三维建模,可用于测绘、城市建模等;三维激光雷达则主要用于动态三维建模,可用于移动机器人及无人驾驶领等,与三维激光扫描仪的区别主要是增加了GPS和惯性测量装臵。

表格

1

:各类型激光雷达应用场景及主要供应商

数据来源:启信通数据

在移动式机器人大量使用前,民用领域激光雷达主要用于测绘,相对于传统的摄影测量技术,激光雷达在地理测绘以及高程数据采集等领域的表现更为出色。激光雷达的优势不仅停留在数据采集方面,由于激光雷达直接提供地表的点云坐标数据,使得后续数据处理具备了更高的全自动化处理的潜力。

图表

3

:激光雷达用于测绘所得到的地表点云坐标数据

数据来源:激光网

据Grand View Research报道,2014年全球激光雷达市场在各传统应用领域(机载,地面,移动,短程)规模总计超过2.6亿美元,北美市场规模在2013年达1.339亿美元,预计2022年将达到5.356亿美元。

图表

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:北美激光雷达市场持续快速增长

数据来源:Grand View Research, issuu 第二节 激光雷达将在服务机器人领域率先大规模推广 一、激光雷达已经成为移动机器人的“眼睛”

包括无人驾驶汽车在内的移动式机器人与环境交互首先需要各种传感器获取环境信息,各种传感器具有各自的优劣势和适用范围,其中激光雷达可提供高分辨率的几何图像、距离图像和速度图像,且在应用时具有以下特点:1)在测量与人的距离这一功能尚无完美可替代方案;2)可塑性强,在多个维度具有扩展与压缩的双向发展空间,可实现个性化的定制设计。

根据对环境深度信息要求的不同,可采用1线(二维)、8线、16线、64线束激光雷达,激光发射器线束越多,每秒采集的云点就越多,同样成本也就更昂贵。目前部分激光导引扫地机器人和NAO采用的是1线激光雷达,Pepper和Atlas采用的是固定式激光雷达,激光导引AGV大多采用8线或16线激光雷达,尽管无人驾驶等对环境深度信息要求较高的场景传统采用32线以上,但企业已经倾向于选择多像头、低线束的组合方案,16线已经成为主流。

表格

2

:激光雷达凭借难以替代及优质可塑性催生多种智能装备

数据来源:AGV产业网、公司官网、启信通数据二、服务机器人用激光雷达将率先进入爆发式增长

激光雷达可广泛应用于AGV叉车、家庭清洁机器人、娱乐机器人等移动机器人领域。据AGV产业网数据,2015年国内AGV销量为4280台,大部分限于运输用途,一般依赖固定导轨或者预设牵引路线辅助行走,从经济性角度,暂时无需搭载激光雷达,而AGV叉车作为AGV与叉车的综合体,2015年国内销售约300台,已有部分配臵了3D激光雷达辅助行走。据草根调研,目前国内主流叉车企业生产的AGV叉车搭载的3D激光雷达均为进口,应用环境苛刻且成本过高,经济性并不明显,如德国Sick和瑞典TopoEyeAB产品单套价格约6-10万元。

我们认为,凭借成本优势和规模化效应,优秀内资企业有能力将3D激光雷达国产化成本降至3万元/套,预计2018年AGV叉车用3D激光雷达国产价格将下降到4万元/套,AGV整体渗透率将提升至7%,至2025年,3D激光雷达售价将下降至4000元,届时3D激光雷达将成为AGV的标准配臵之一,渗透率达40%。根据我们测算,2018年国内AGV(包括AGV叉车)用3D激光雷达市场需求为2900万元,2025年达8000万元,整体市场较小。

而目前家庭清洁机器人、娱乐及教育机器人主要配臵的是二维激光雷达,技术更为成熟,单价较低(如思岚科技推出的第一台RPLIDAR A1产品批量化采购价格仅为600元),鉴于其对服务机器人产品性能提升较大,预计渗透率在2018年都将大幅提升至15%的水平,至2025年渗透率达40%。根据我们测算,2018年国内家庭清洁机器人、娱乐及教育机器人用激光雷达市场需求分别为1.52、0.57亿元,2025年分别增加至10.81、2.73亿元,市场需求较大。

综上所述,鉴于AGV叉车市场规模有限,从短中期看,3D激光雷达需求都不大,而家庭清洁机器人、娱乐及教育机器人等服务机器人市场容量较大,且现有激光雷达较为成熟且成本低廉,渗透率上升较快,是未来激光雷达最先爆发式增长的需求端,预计2018年移动机器人用激光雷达市场总需求2.39 亿元,2025 年14.34 亿元、2030 年34.64 亿元,CAGR 24.5%。

表格

3

:国内AGV、家庭清洁机器人等移动机器人用激光雷达市场空间预测

数据来源:IFR、机械工业联合会、AGV 产业网、启信通数据

图表

5

:国内移动机器人用激光雷达将在2018年进入爆发式增长阶段

数据来源:IFR、机械工业联合会、AGV 产业网、启信通数据 第三节 无人驾驶兴起将引爆3D 激光雷达下游需求 一、无人驾驶技术蔚然成风,商业化应用成大趋势

无人驾驶,即自动驾驶汽车,是基于环境感知技术对车辆周围环境进行感知,并根据感知所获得的信息自动规划行车路线并自主控制到达预定目标的交通工具。它综合使用摄像机、雷达系统等车载传感系统来检测周围环境,使用人工智能规划能够快速安全到达目的地的路线,其机械部件和执行装臵允许计算机系统在必要时控制车辆加速、制动和转向。

图表

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:ADAS系统+传感器+高精度地图打造有效自动驾驶方案

数据来源:汽车评论人、启信通数据

目前全球处于人工智能快速发展阶段,无人驾驶有望成为率先落地的领域之一,汽车企业与互联网巨头以不同路径率先进军:1)以福特、宝马等为代表的车企以及以Mobileye 为代表的前后装企业采用ADAS 逐步升级路线,依靠传感系统根据路况复杂程度逐步完善无人驾驶技术; 2)以谷歌、百度为代表的IT 企业采用直接切入的进军路线,采用3D 激光雷达、摄像头、毫米波雷达、超声波传感器等传感器通过人工智能算法与高精度地图匹配从而实现完全无人驾驶。

表格

4

:汽车与互联网巨头纷纷发力无人驾驶行业

数据来源:车云网、启信通数据

根据公安部统计资料,2013 年全年涉及人员伤亡的道路交通事故在20 万起以上,死亡人数超过6 万人,且每年因交通拥堵造成的时间损失约为12 亿小时。无人驾驶技术体现了信息通信等技术在汽车上的深度应用, 通过人车交互方式解放司机双手,在减少交通事故、完成特殊作业及国防军事等领域具有至关重要的作用,未来商业化应用具有非凡的竞争力,根据麦肯锡咨询公司,2030 后无人驾驶汽车将成为居民出行的主要交通工具。

图表

7

:2030后无人驾驶汽车将成为居民出行的主要交通工具

数据来源:麦肯锡 二、3D激光雷达是无人驾驶的核心技术路线

传感器是无人驾驶的感知入口,作用类似于人类的眼镜,现有主流传感器主要有车载摄像头、毫米波雷达、夜视系统、激光雷达等,其中3D 激光雷达能够根据扫描到的点云数据快速绘制3D全景图型,是无人驾驶的核心技术之一,也是现阶段实现无人驾驶最有效途径。

相较于其他传感系统,激光雷达在无人驾驶过程中大规模城市场景的三维重建具有明显的优势。1)精度高、速度快。激光雷达具有数据获取速度快、点云密集和场景复杂的特点,能够有效重建行驶过程中遇到的障碍;2)数据完整度高。激光雷达每秒可获取上万个点,具有数据海量的特性。

表格

5

:激光雷达是实现无人驾驶最有效的途径

数据来源:启信通数据

现有激光雷达车用方案有两种:1)以地图为中心,例如谷歌、百度,Uber等,主要利用车顶激光雷达与预先存储的高精度地图进行匹配;2)以汽车为中心,将激光雷达制作成小体积嵌入汽车,使得无人驾驶汽车在外观上与传统汽车没有区别。相比之下,以汽车为中心的实现路径更符合激光雷达的未来发展,激光雷达的主要生产企业都致力于将传感器越做越小。

图表

8

:谷歌无人驾驶汽车车顶配备激光雷达

数据来源:公司官网

图表

9

:Velodyne小型激光雷达更适合无人驾驶汽车

数据来源:公司官网

3D激光雷达在无人驾驶运用中拥有两个核心作用。1)3D建模进行环境感知。通过激光扫描适中的数据量可以得到厘米级别精度的汽车周围环境3D模型,运用相关算法比对上一帧和下一帧环境的变化能够准确、稳定地获取路沿信息并检测动态障碍物。2)SLAM 加强定位。3D 激光雷达另一大特性是同时实现定位与地图构建(SLAM),实时得到的全局地图通过和高精度地图中特征物的比对,实现导航及加强车辆的定位精度。 三、全球无人驾驶用3D激光雷达市场需求将在2030年爆发

无人驾驶汽车价值量最大环节是传感器,目前仅一个毫米波雷达就要3000元,激光雷达是附加值最大的产品,据草根调研,目前无人驾驶汽车使用的3D激光雷达尚处试验阶段,还未量产,单台汽车需要用4个16线的3D激光雷达,单价5000美元,加上系统,全套2.5万美元。

作为实现无人驾驶最佳路径的车用3D激光雷达将直接受益于无人驾驶汽车的销售增长,根据市场研究公司HIS预测,2035年全球无人驾驶汽车销量将达到1180万台,麦肯锡公司则认为无人驾驶解决方案成本达2万美金时将具有较大商业价值,而我们认为,随着技术进步和激光雷达规模化生产,预计2030年全球无人驾驶汽车渗透率有可能达到2%,带来114.4亿元3D激光雷达市场需求,至2035年,随着地方政策法规放开,渗透率将上升至10%,带来429亿元的车用3D激光雷达市场需求。

图表

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:无人驾驶用3D激光雷达市场需求将在2030年爆发(亿元)

数据来源:中国汽车工业协会、启信通数据 四、同步定位与地图构建等核心软件能力至关重要 1、算法是激光雷达的核心与灵魂

激光雷达的核心技术是算法,算法的优劣影响激光雷达测量的精度,是激光雷达的核心和灵魂,首先是底层算法,之后才考虑后端算法。激光雷达扫描后可生产带有三维坐标信息和其他反射信息的点云数据,由于这些数据是由一些离散的三维点构成的“点云”,需要相关处理软件使用有效的可视化界面和算法进行处理,形成点云技术的可视化输出,如思岚科技在新产品RPLIDAR A2 上使用的新算法系统RPVISION 2.0, 在16 米测距范围内,借助光磁融合技术(OPTMAG),可达到扫描频率10HZ、测量频率4000sps 的水平,较RPLIDAR A1 上使用的RPVISION 1.0 实现的6 米测距、5HZ 扫描频率、2000sps 测量频率提升较大。 2、基础点云数据处理软件可实现可视化输出

激光雷达收集的点云数据经过配套的处理软件可实现可视化输出,从而实现绘制地图、定位等应用目的。现有的基础激光雷达点云数处理软件可分为三类:1)主要为激光扫描仪仪器厂商提供,一般具有独特的数据格式,可以实现与仪器的紧密结合,通用性不强;2)为CAD/CAM 软件公司在原有软件基础上开发的扩张或升级程序,具有通用性强、功能齐全、易于扩展等特点,一般需要二次开发才能使用;3)自用开发程序,具有成本低、实用性强等特点,但使用范围窄且不易推广。

图表

11

:Leica公司3D激光扫描系统采用软件有TruView、Cyclone和CloudWorx等

数据来源:公司宣传册、启信通数据

目前成熟的处理软件主要由海外激光雷达企业提供,例如激光测绘公司瑞士Leica 的Cyclone 软件采用3D CAD 模型建筑和2D 图件提取进行点云分析,可控制18 亿点的数据,Leica 使用的TruView 软件是一款基于互联网的免费的点云数据浏览软件,可以在互联网上展示点云数据成果。除此之外还有美国Imageware 公司的Sufacerl0.0、英国DelCAM 公司的CopyCAD、英国MDTV 公司的STRIM and Surface Reconstruction、英国Renishaw 公司的TRACE 等。另外,在一些流行的CAD/CAM 集成系统中也开始集成了类似模块,如Uni-graphics 中的Point Cloud 功能、Pro/Engineering 中的Pro/SCAN 功能、Cimatron90 中的Reverse Engineering 功能模块等。

图表

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:TruView软件成果网络发布

数据来源:公司宣传册 3、以SLAMWARE为例,认知同步定位与地图构建的重要性

采用激光雷达实现SLAM同步定位与地图构建是移动机器人行走的最佳方案,但由于高精度要求面临较多的实现障碍:1)运算负担大、功耗大,需要强大的计算机;2)耦合度高,需要外部传感器;3)门槛高,需要单独调试。对于大部分移动机器人企业来说,与其投入巨大的人力与成本自行研发SLAM算法,更多企业希望选择能够提供成套解决方案的激光雷达供应商,这样自身只需专注于机器人上层结构,减少了开发底层算法所需的成本。

图表

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:激光SLAM技术能够实现定位与建图

数据来源:赛迪网

国内能够提供配套软件的激光雷达企业不多,思岚科技推出了首款模块化的机器人自主定位导航定位系统SLAMWARE,利用自主研发的激光雷达作为核心传感器,通过SLAMWARE内臵的先进算法驱动,可在未知环境中实时提供定位,并构建最高达2cm分辨率的环境地图,同时采用D*动态即时路径规划算法,可自动搜索前往目标的最短路径并控制机器人行动。

图表

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:思岚高科技推出高精度集成化室内导航解决方案SLAMWARE

数据来源:赛迪网

总体而言,SLAMWARE 系统的基于SLAM 引擎及配套的路径规划功能具有以下特点:1)采用D*算法(动态启发式路径搜索算法),能够实现在未知环境中实时规划路径并进行障碍物规避导航;2)高度集成, 无需借助外部运算资源;3)内臵多种机器人运动控制算法,能够帮助机器人实现行走,由此该芯片也被视为机器人的“小脑”。作为3D 激光雷达的配套系统,SLAMWARE CORE 芯片的体积只有火柴盒大小,整体软件在使用时极易整合,例如针对扫地机器人领域,思岚科技提供完整的解决方案,整合了其特有的贴边清扫、往复式打扫、区域划分、断点续扫、自动回充等功能,方便扫地机器人厂家进行整合,不需要进行二次开发;同时该系统还具有高稳定性,例如在1 万平方米的大型环境下,回环问题、走廊问题都能较好地被解决。

图表

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:思岚科技SLAMWARE系统结构图

数据来源:公司宣传册、启信通数据

在国内,甚至全球范围内,能够提供像SLAMWARE这样成套解决方案的公司并不多,但市场前景巨大,根据业内人士预测:一套SLAM采集系统一天可采集5万平方米的室内数据,在未来的5年时间里,会有500亿平方米的室内空间将以SLAM技术方式被采集,数据且会以更高效率满足不同应用需要。 五、技术更新和规模化将解除3D激光雷达成本过高瓶颈

现在全球激光雷达都没量产,都是实验室产品,Google和百度用于汽车无人驾驶的3D激光雷达产品也在样品阶段,小批量为主,有些核心零部件还是3D打印出来的,成本过高成为阻碍3D激光雷达商业化推广的主要瓶颈。目前国外主流企业用于地图测绘的汽车3D激光雷达系统成本在2-10万美元/套不等,其中激光扫描仪、GPS和惯性测量装臵约占80%左右,且不同配臵对成本影响较大,如激光扫描仪的激光发射器线束越多,其成本就越高,64线束的Velodyne是16线束的10倍;惯性测量装臵的成本也在2-8万美元之间。

图表

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:当前谷歌无人驾驶汽车用3D激光雷达成本过高

数据来源:新浪汽车、启信通数据

目前无人驾驶3D激光雷达硬件成本下降可采用以下途径:1)采用低线束激光雷达配合毫米波雷达、车载摄像头等其他传感系统降低成本;2)规模化生产;3)开发固态激光雷达压缩成本,目前谷歌使用的混合固态雷达成本已下降至7999美元。我们认为,随着技术创新与规模化生产的驱动,企业也将倾向于选择多像头、低线束的组合方案,激光雷达成本瓶颈有望突破。第四节 欧美企业提前布局,内资企业奋起直追 一、海外激光雷达市场起步较早,欧美企业引领行业发展

激光雷达一般将激光扫描仪、全球定位系统(GPS)和惯性测量装臵(IMU)相结合,根据核心部件自供能力,可将激光雷达厂商分为1)自供激光扫描仪,外购GPS和惯性测量装臵,代表厂商有奥地利Riegl、加拿大Optech;2)自供惯性测量装臵、GPS,外购激光扫描仪,代表厂商有德国IGI、3D Laser Mapping、美国Trimble等;3)所有核心部件均外购,代表厂商有日本Topcon等。

表格

6

:激光雷达厂商类型比较

数据来源:启信通数据

国外激光雷达市场起步较早,涉足企业主要为瑞士Leica、加拿大Optech、奥地利Riegl、美国Trimble等老牌测绘公司,其中Leica、Optech等公司主要致力于机载激光雷达的开发与制造,后来随着无人驾驶技术的大力推进涌现出了以美国Velodyne、德国Ibeo等为代表的专注于无人驾驶3D激光雷达研发的企业。 1、Leica:老牌空间测量领导者

Leica(徕卡)测量公司是一家拥有近200年历史的瑞士公司,致力于在机械控制、大地测量、地理空间信息、大型工业产品测量等方面提供先进、可靠的解决方案,主要包括工程测量系统 、地学空间影像测量系统 、工业测量系统、大众测量系统和HDS高清晰测量系统 六大业务系统。

图表

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:Leica机载激光雷达数据后处理流程

数据来源:CNKI

依靠先进的空间测量技术,Leica公司率先布局机载激光雷达系统,推出典型代表产品——ALS 50-Ⅱ机载激光扫描集成系统,配备大孔径、低惯性、高速摇摆扫描镜,最大飞行高度为6000m,最大扫描角度为75°,内臵高分辨率量测级数码相机,具有自动数据标识功能,在飞行过程中可同时记录激光的距离信息、GPS定位信息、惯性定向信息、最多四次回波记录信息和三次回波强度信息,其垂直分辨率约为3.5m,具有视场角灵活可调、可适应较高的飞行高度、引入机械误差并影响寿命等成像特点。除Leica公司外,现有机载激光雷达的市场参与者还有加拿大的Optech和奥地利的Riegl等老牌测绘企业。

表格

7

:Leica、Optech和Riegl公司产品参数比较

数据来源:公司官网、启信通数据 2、行业标杆Velodyne:手握核心专利,提供原始数据

Velodyne坐落于美国硅谷,成立于1983年,其激光距离测量始于2005年由美国国防部高级研究计划署支持的DARPA Grand Challenge,要求自动驾驶汽车穿越莫哈韦沙漠。2007年Velodyne开始专注研究激光雷达,6支完成DARPA Urban Challenge的队伍中有5支队伍使用了Velodyne的激光雷达,成为了领先的激光雷达供应商,其第一代型号是HDL-64线束激光雷达,目前Velodyne量产的激光雷达还有HDL-32线束和VLP-16线束两款,广泛用于微软必应、腾讯、百度等无人驾驶汽车和地图测绘车。

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:Velodyne三款产品参数比较

数据来源:公司官网、启信通数据(Velodyne64线激光雷达本身定位试验级别而且用于地图行业)

2016年1月Velodyne推出了一款为无人驾驶汽车量身定做的小型激光雷达—固态混合超级冰球,是一种半固态激光雷达,将旋转部件隐藏,例如福特订购的Velodyne新产品就是Solid-State Hybrid Ultra Puck? Auto,在保持原有16线体积的基础上增加到32线束,传感范围为200米,能够满足全自动驾驶需要,目前供给车企的Pack1.5投放寿命为6-8个月,2017年年初推出改良后的pack2.0进行第二轮测试,在2018年初或年中推出pack3.0作为正式商用版本,公布2020年计划量产价为500美元,到2025年计划把成本控制在200美元以内。Velodyne各个系列产品具有相同的核心技术,即在某一时间打开接收器收回返回的激光束,但Velodyne不提供算法产品,只向车企输出原始数据。 3、Ibeo:提供包括硬件和软件在内的成套解决方案

德国Ibeo成立于1998年,2000年被传感器制造商Sick AG收购后开始研发激光扫描技术在无人驾驶项目上的应用,2009年脱离Sick AG独立后于2010年与法雷奥合作开始量产可用于汽车的产品ScaLa。目前公司有miniLUX和LUX两款产品:1)miniLUX用于监测车后与车侧障碍;2)LUX是固定激光光源,通过内部玻璃片旋转的方式改变激光光束方向完成多角度检测,有4线和8线两款,8线在垂直方向增加了4条激光光束,获得信息较4线产品更加丰富,能够满足高速公路自动驾驶和城市自动驾驶。

与Velodyne不同,Ibeo提供包括硬件和软件在内的整套自动驾驶解决方案,硬件产品涉及ADAS到完全自动驾驶整个进程,软件方面指的是公司激光雷达融合系统可将6个传感器采集的信息实时整合到一个ECU后,实现智能追踪识别,会设计算法端内容,会输出周围车辆、行人、障碍物、路面信息等有效环境信息,例如2013年日产LEAF配备了6个LUX测试其搭载的高级驾驶辅助系统,斯坦福大学甚至计划2020年在日本商业化的自动驾驶出租Robot Taxi,Rinspeed 概念车Buddi也使用Ibeo的激光雷达产品。 4、Quanergy:新晋创业公司推廉价激光雷达

Quanergy成立于2012年,总部位于硅谷中心,致力于研发廉价、可靠、强大的智能传感固态技术,2015年7月与德尔福汽车联合开发激光雷达(LiDAR)系统,目前已和梅赛德斯-奔驰,现代起亚和雷诺-日产等汽车制造商签订了传感技术合同。Quanergy LiDAR系统是一种可旋转激光雷达传感器,单价低于1,000美元,精度(1σ)在100m内为1.5cm,扫描频率为30Hz,角分辨率为0.1度,可以无死角对周围300m内进行识别,大幅减少摄像头、近距离/长距离雷达等传统ADAS和自动驾驶所需要的传感器。

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:Quanergy在2016年CES上用于展示S3 Demo的红色奔驰

数据来源:车云网

早在2014年公司第一款产品M8-1就应用于奔驰、现代等公司的实验车型上,2016年公司推出了一款8线激光雷达新产品——S3,这是一款全固态产品,约为一盒名片大小,单价约250美元,使用了相位矩阵这种新技术,内部不存在任何旋转部件,探测距离10cm-150m,扫描频率30Hz,只需在车辆前后对角线各安装一个即可覆盖360°环境扫描,公司承诺2018年售价将大幅降低至100美元,尺寸也有望缩小到邮票大小,如果公司的诺言能够兑现,将大幅降低激光雷达系统的成本,有利于加速无人驾驶汽车的社会化普及。二、国产激光雷达厂商率先在中低端市场获得突破

激光雷达通常有四个性能衡量指标:测距分辨率、扫描周期、角度分辨率及可视范围,尽管目前国产多线束激光雷达与国外相比仍有较大差距,但用于服务机器人和扫地机器人的二维激光雷达与国外相比已没有太大差别。我们判断,国产激光雷达将率先在中低端市场获得突破,进而向无人驾驶等高端迈进。

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:主要国产激光雷达厂商

数据来源:公司官网、启信通数据 1、华达科捷:依托激光技术进军3D 激光雷达

华达科捷是一家以激光应用技术为基础,为国际手动、电动工具业零售巨头提供激光投线仪、激光扫平仪等五金工具的制造企业,主要产品有激光测量仪器和自动激光扫平仪、自动激光投线仪等高精度仪器,定位于中高端市场,80%产品出口欧美、韩国与日本等国家,先后与徕卡(Leica Geosystems)、史丹利(Stanley)、喜利得(Hilti)等国际知名测绘公司建立了良好的技术合作关系,在吸收消化国外技术的基础上创新开发3D激光雷达,并在AGV上成功试用,有望成为国内3D激光雷达行业的领军公司。

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:LC-4X 激光投线仪

数据来源:公司官网

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:PLT200HVG全自动激光扫平仪

数据来源:公司官网 2、镭神智能:扬帆起航布局激光雷达行业

深圳市镭神智能系统有限公司是一家面向全球提供激光雷达、激光传感及机器人解决方案的高新科技企业,公司致力于向全球提供先进的导航避障激光雷达、激光成像雷达、无人驾驶激光防撞雷达、激光测距机、特种机器人、特种光纤激光器、特种光纤放大器等产品及解决方案。

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:公司研发出一系列不同种类、不同性能的激光雷达

数据来源:公司官网、启信通数据

在北极光创投数千万元投资的基础上,公司已经研发出了不同系列的激光雷达技术,其中用于扫地机器人及服务机器人、基于三角法测距和SLAM算法进行旋转扫描的高性能、低成本激光雷达已经投入量产。除此之外适用于汽车的防撞激光雷达(1线雷达)测量距离为200米,可以进行360°全方位扫描(非固态),扫描半径为100米,测量精度0.3米,扫描频率为10-20Hz,每秒最高可测量2000点,未来会在此基础上继续研发8线、16线和32线激光雷达。 3、数字绿土:兼顾软件与硬件,背靠国内放眼国际

北京数字绿土科技有限公司致力于激光雷达(LiDAR)、计算机视觉、无人机以及三维地理信息的研发与应用,是国内领先的激光雷达软硬件和综合服务提供商。目前,已成功自主开发了优秀的激光点云数据管理、分析和建模软件以及航空影像处理等软件。在硬件方面,推出了车载信息平台、无人机平台、飞艇以及直升机等多个系统平台,用来为客户提供快捷、高效的数据采集服务。

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:Li-Mobile车载激光雷达系统

数据来源:公司官网

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:Li-Mobile获取的点云数据(高程显示)

数据来源:公司官网

公司致力于实现为客户提供数据采集、点云数据后处理的一站式解决方案,已经成型的产品有Li-Air无人机激光雷达扫描系统、Li-Mobile车载激光雷达系统以及Lidar360点云处理软件,其中Li-Mobile车载激光雷达系统将三维激光雷达扫描设备、GPS系统、IMU高度集成,以非接触方式快速获得海量空间信息,自带数据预处理软件可将数据进行解算与融合,生产高精度的点云数据,能够为客户提供高精度、一体化的移动测绘解决方案。

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:Li-Mobile车载激光雷达扫描系统参数

数据来源:公司官网、启信通数据

公司在完善硬件研发的同时兼顾软件开发,自主研发了激光雷达点云处理软件Lidar360,支持点云的可视化、分类、分析、提取、编辑、建模等一系列工作,支持多元数据格式导出,能够提供点云数据后处理的一站式解决方案,所采用的算法多次获得国际摄影测量与遥感协会的大奖,并且被美国国家森林局采用。Lidar360能够完成地面、建筑、道路等不同地物类型的信息提取,能够实现海浪数据快速读取,具有可视化功能,在使用过程中具有显著优势:1)大数据承载力;2)流水线式操作流程及友好的用户界面;3)避免边缘效应;4)精准的数据处理效果。

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:Lidar360电力线提取

数据来源:公司官网 4、思岚科技:机器人定位导航解决方案及相关核心传感器龙头

上海思岚科技有限公司(SLAMTEC) 位于上海张江,拥有长达6年的机器人自主定位导航算法、激光传感器及机器人硬件系统的研发经验,致力于提供消费级产品领域的高性能机器人定位导航解决方案及相关核心传感器。公司现有三大业务板块:1)低成本激光测距扫描传感器,即RPLIDAR 360度激光雷达开发套件;2)基于激光的即时定位与地图构建导航系统(SLAM),包括了传感器、硬件、软件和参考设计等多个层次的产品,能够实现机器人导航定位All-In-One解决方案(Slamware);3)适于商业环境的宙斯(Zeus)机器人通用平台,具有开放的软硬件接口,能够同时实现扩展额外硬件设备以完成不同应用及基于APP框架开发各类具体机器人控制应用。其中,核心业务为激光雷达RPLIDAR A2以及Slamware解决方案,主要致力于实现机器人自由行走的梦想。

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:思岚科技三大产品领域

数据来源:公司官网、启信通数据

2015年12月,公司推出4cm超薄款激光雷达RPLIDAR A2原型机,能够在6米测量半径内可完成360度全方位扫描,测量频率为每秒4000次,扫描频率高达10Hz,并可实现毫米级测量精度。目前低成本激光雷达的测量频率通常为每秒2000次,此时若机器人行走过快或突然有人出现在行进路线上,由于采样频率较低,可能会出现无法识别障碍物从而发生碰撞的情况。RPLIDAR A2的性能提升较大,可以获得更密集的采样点,更迅速的自主避障,在地图构建和环境勘探中也可以获得更加精细的画面,触控反应速度更快。

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: RPLIDAR A2 性能参数优良

数据来源:公司官网、启信通数据第五节 3D激光雷达相关公司分析 一、巨星科技:设立欧镭激光,布局车用3D激光雷达

巨星科技是国内手工具龙头,立足手工具稳健增长和轻资产模式,继成功布局光热发电、智能制造和军工等战略新兴产业后,于2015年4月通过收购华达科捷65%股权进军激光雷达市场,随后公司又于2016年3月设立子公司欧镭激光(巨星科技占比48%),基于mems、激光等现有技术,研发生产销售激光投影显示模组、车用3D激光雷达、机器人用2D3D激光雷达,移动测绘设备等产品。 国内应用于AGV叉车上的3D激光雷达全部为进口,成本约6-10万元/套,目前公司正准备将其产业化,预计国产成本约3万元/套,未来有望在高速增长的AGV叉车上实现进口替代。此外,Velodyne为无人驾驶汽车量身定做的小型激光雷达—固态混合超级冰球成本高达7999美元,成本偏高,判断欧镭激光有能力将无人驾驶用3D激光雷达系统国产成本大幅下降,商业化前景值得期待。 判断公司手工具仍将保持稳健增长,机器人和激光雷达自2016年开始对公司整体业绩边际贡献较大,公司通过收购华达科捷布局的3D激光雷达是未来无人驾驶核心技术路线,有望在AGV上率先大规模推广使用。二、大族激光:激光行业龙头,激光雷达预研工作进展顺利

大族激光是一家以提供激光加工及自动化系统集成设备为主的高端装备制造企业,业务专注于激光标记、激光切割、激光焊接设备及其自动化配套产品以及PCB专用设备、机器人、自动化设备的研发、生产及销售,产品主要应用于消费电子、机械五金、汽车船舶、航天航空、轨道交通、动力电池等行业的金属或非金属加工。 公司是激光行业龙头,能够充分受益激光在智能制造中的渗透,曾先后引进激光雷达、谐波减速器、激光传感器技术人才并成立了三家机器人关键技术公司:1)大族锐视以激光雷达为切入点,着力于机器人感知系统的开发,已完成以AGV导航为代表的工业级激光雷达的研发,现已开展无人驾驶领域所涉及的多线激光雷达的预研工作;2)大族精密传动以谐波减速器为核心,目前已进入小批量试产;3)大族锐波致力于高端光电传感产品的开发,目前已展开激光传感核心器件研发,未来有望应用于物联网、可穿戴设备、智能装备等领域。

以下内容为系统自动转化的文字版,可能排版等有问题,仅供您参考:

2018年中国3D激光雷达专题市场分析报告 目录 第一节 传感器领域的明日皇冠-3D 激光雷达 ............................................................ 8 一、激光雷达是一种感知外界环境的传感器 ...................................................... 8 二、激光雷达已从最初的军工延伸至移动机器人等民用领域 .......................... 8 三、激光雷达的民用应用维度也从一维上升到三维 .......................................... 9 第二节 激光雷达将在服务机器人领域率先大规模推广 .......................................... 11 一、激光雷达已经成为移动机器人的“眼睛”..................................................... 11 二、服务机器人用激光雷达将率先进入爆发式增长 ........................................ 13 第三节 无人驾驶兴起将引爆 3D 激光雷达下游需求 .............................................. 15 一、无人驾驶技术蔚然成风,商业化应用成大趋势 ........................................ 15 二、3D 激光雷达是无人驾驶的核心技术路线 .................................................. 17 三、全球无人驾驶用 3D 激光雷达市场需求将在 2030 年爆发 ....................... 19 四、同步定位与地图构建等核心软件能力至关重要 ........................................ 20 1、算法是激光雷达的核心与灵魂 .............................................................. 20 2、基础点云数据处理软件可实现可视化输出 .......................................... 20 3、以 SLAMWARE 为例,认知同步定位与地图构建的重要性 ................. 22 五、技术更新和规模化将解除 3D 激光雷达成本过高瓶颈 ............................. 24 第四节 欧美企业提前布局,内资企业奋起直追 ...................................................... 25 一、海外激光雷达市场起步较早,欧美企业引领行业发展 ............................ 25 1、Leica:老牌空间测量领导者 .................................................................. 26 2、行业标杆 Velodyne:手握核心专利,提供原始数据 .......................... 27 3、Ibeo:提供包括硬件和软件在内的成套解决方案 ............................... 28 4、Quanergy:新晋创业


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