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文檔簡介
激光雷達項目
運營方案
XXX有限公司
目錄
第一章項目概況
一、項目名稱及項目單位............................................11
二、項目建設地點..................................................11
三、可行性研究范圍................................................11
四、編制依據和技術原則............................................11
五、建設背景、規模................................................12
六、項目建設進度..................................................13
七、項目技術方案..................................................13
八、環境影響......................................................14
九、建設投資估算..................................................14
十、項目主要技術經濟指標..........................................15
主要經濟指標一覽表.................................................15
十一、主要結論及建議..............................................17
第二章公司基本情況..............................................18
一、公司基本信息..................................................18
三、公司主要財務數據................19
公司合并資產負債表主要數據........................................19
公司合并利潤表主要數據............................................20
四、核心人員介紹..................................................20
第三章背景、必要性分析23
一、激光行業發展概況與政策支持...................................23
二、激光雷達原理..................................................28
三、車載傳感器的比較..............................................29
四、激光雷達光學元件面臨的挑戰...................................31
五、固態激光雷達是大勢所趨........................................33
第四章行業、市場分析............................................37
一、全球及中國激光雷達行業市場現狀分析...........................37
二、激光雷達行業發展的挑戰........................................40
三、中國市場潛力巨大..............................................42
第五章建設內容與產品方案........................................44
一、建設規模及主要建設內容........................................44
—■、產口口規萬案及生產綱領44
產品規劃方案一覽表..............44
第六章SWOT分析說明............................................46
一、優勢分析(S).................................................................................................46
二、劣勢分析(W)...............................................................................................48
三、機會分析(0)................................................................................................48
四、威脅分析(T).................................................................................................49
第七章法人治理結構..............................................54
一、股東權利及義務................................................54
二、董事...........................................................59
三、高級管理人員..................................................63
四、監事...........................................................66
第八章項目進度計劃..............................................69
一、項目進度安排..................................................69
項目實施進度計劃一覽表............................................69
二、項目實施保障措施..............................................70
第九章人力資源配置..............................................71
一、人力資源配置..................................................71
勞動定員一覽表.....................................................71
二、員工技能培訓..................................................71
第十章技術方案..................................................74
一、企業技術研發分析..............................................74
二、項目技術工藝分析..............................................76
三、質量管理......................................................78
四、項目技術流程..................................................79
五、設備選型方案..................................................80
主要設備購置一覽表.................................................80
第十一章原輔材料及成品分析......................................82
一、項目建設期原輔材料供應情況...................................82
二、項目運營期原輔材料供應及質量管理.............................82
主要原輔材料一覽表.................................................83
第十二章投資計劃................................................84
一、投資估算的編制說明............................................84
—~投^資估■…84
建設投資估算表.....................................................86
三、建設期利息....................................................86
建設期利息估算表...................................................86
四、流動資金......................................................87
流動資金估算表.....................................................88
五、項目總投資....................................................89
總投資及構成一覽表.................................................89
六、資金籌措與投資計劃............................................90
項目投資計劃與資金籌措一覽表......................................90
第十三章項目經濟效益評價........................................91
一、基本假設及基礎參數選取........................................91
二、經濟評價財務測算..............................................91
營業收入、稅金及附加和增值稅估算表................................91
/總^(i*?**?******?**?*?*******?**?*?**?*?*??*?**?*??*?*?**?****?*******?*??***??**?*?*?**?*?**93
利潤及利潤分配表...................................................94
三、項目盈利能力分析..............................................95
項目投資現金流量表.................................................97
四、財務生存能力分析..............................................98
五、償債能力分析..................................................98
借款還本付息計劃表.................................................99
六、經濟評價結論.................................................100
第十四章項目風險防范分析.......................................102
一、項目風險分析.................................................102
二、項目風險對策.................................................105
第十五章項目綜合評價...........................................108
第十六章附表附錄...............................................110
營業收入、稅金及附加和增值稅估算袤...............................110
綜合總成本費用估算表.............................................111
固定資產折舊費估算表.............................................112
無形資產其他資產攤銷估算表H3
利潤及利潤分配表..................................................114
項目投資現金流量表................................................116
借款還本付息計劃表................................................117
建設投資估算表....................................................119
建設期利息估算表..................................................120
固定資產投資估算表................................................121
流動資金估算表....................................................122
總投資及構成一覽表................................................123
項目投資計劃與資金籌措一覽表124
報告說明
從產業鏈的角度來看,上游主要包含激光發射、激光接收、掃描
系統和信息處理四大部分,這四大部分中大量的光學和電子元器件,
構成了激光雷達的基礎;中游是激光雷達行業,是下游導航、繪測等
應用的核心部件,目前產能稀缺導致供不應求,呈現賣方市場,對下
游有很強的定價權,行業整體盈利空間較大;下游方面,主要應用于
軍事偵察、航空航天、無人駕駛、三維成像等領域c按照激光雷達的
掃描維度,激光雷達可分為一維激光雷達、二維激光雷達和三維激光
雷達。一維激光雷達主要用于距離測量,二維激光雷達主要用于輪廓
測量、定位和區域監控,三維激光雷達則可用于三維動態建模Q
根據謹慎財務估算,項目總投資40493.87萬元,其中:建設投資
32483.59萬元,占項目總投資的80.22%;建設期利息810.80萬元,
占項目總投資的2.00%;流動資金7199.48萬元,占項目總投資的
17.78%o
項目正常運營每年營業收入68600.00萬元,綜合總成本費用
55654.10萬元,凈利潤9458.30萬元,財務內部收益率17.20%,財務
凈現值6325.60萬元,全部投資回收期6.35年。本期項目具有較強的
財務盈利能力,其財務凈現值良好,投資回收期合理。
本期項目技術上可行、經濟上合理,投資方向正確,資本結構合
理,技術方案設計優良。本期項目的投資建設和實施無論是經濟效益、
社會效益等方面都是積極可行的。
本期項目是基于公開的產業信息、市場分析、技術方案等信息,
并依托行業分析模型而進行的模板化設計,其數據參數符合行業基本
情況。本報告僅作為投資參考或作為學習參考模板用途。
第一章項目概況
一、項目名稱及項目單位
項目名稱:激光雷達項目
項目單位:XXX有限公司
二、項目建設地點
本期項目選址位于XX園區,占地面積約92.00畝。項目擬定建設
區域地理位置優越,交通便利,規劃電力、給排水、通訊等公用設施
條件完備,非常適宜本期項目建設。
三、可行性研究范圍
報告是以該項目建設單位提供的基礎資料和國家有關法令、政策、
規程等以及該項目相關內外部條件、城市總體規劃為基礎,針對項目的
特點、任務與要求,對該項目建設工程的建設背景及必要性、建設內
容及規模、市場需求、建設內外部條件、項目工程方案及環境保護、
項目實施進度計劃、投資估算及資金籌措、經濟效益及社會效益、項
目風險等方面進行全面分析、測算和論證,以確定該項目建設的可行
性、效益的合理性。
四、編制依據和技術原則
(-)編制依據
1、國家建設方針,政黃和長遠規劃;
2、項目建議書或項目建設單位規劃方案;
3、可靠的自然,地理,氣候,社會,經濟等基礎資料;
4、其他必要資料Q
(二)技術原則
1、立足于本地區產業發展的客觀條件,以集約化、產業化、科技
化為手段,組織生產建設,提高企業經濟效益和社會效益,實現可持
續發展的大目標。
2、因地制宜、統籌安排、節省投資、加快進度。
五、建設背景、規模
(-)項目背景
2017年,全球激光雷達行業市場規模約在16.5億美元左右,市場
規模尚小,而未來隨著技術發展日漸成熟,基于激光雷達的空間分辨
率、探測靈敏度、抗干擾能力以及大范圍實際監測等方面的優勢,將
被更加廣泛地應用于自動駕駛汽車、環保、氣象、生態、農業、海洋
和測繪等領域,市場規模將得到進一步擴大。預計2017-2022年間全
球激光雷達行業規模復合增速將達到25.8%,到2022年全球激光雷達
市場規模將超過52億美元。從區域市場結構來看,北美是激光雷達行
業最主要的市場,其市場份額在45%左右;歐洲緊障其后,市場份額也
超過了1/3。而中國所在的亞太地區則由于技術相對落后,發展仍處于
起步階段,市場規模較小。
(二)建設規模及產品方案
該項目總占地面積61333.00nf(折合約92.00畝),預計場區規
劃總建筑面積100175.57而。其中:生產工程62906.56疔,倉儲工程
16645.78m2,行政辦公及生活服務設施11243.70憎,公共工程
2
9379.53mo
項目建成后,形成年產34000臺激光雷達的生產能力。
六、項目建設進度
結合該項目建設的實際工作情況,XXX有限公司將項目工程的建設
周期確定為24個月,其工作內容包括:項目前期準備、工程勘察與設
計、土建工程施工、設備采購、設備安裝調試、試車投產等。
七、項目技術方案
(一)項目主要原輔材料
該項目主要原輔材料包括半導體制冷器、光學鏡片、光學晶體、
干涉濾光片、其他光學元件、焊錫、紫外固化光學膠、緊固件(螺釘、
螺母、彈墊、平墊)、螺紋鎖固膠。
(二)主要生產工藝
該項目主要工藝為部件配套、控制箱組裝與測試、激光頭走線、
輸出鏡調試粘接、激光器外圍組裝、設備測試。
(=)主要設備
主要設備包括:服務器、服務器、計算機、微波綜合測試儀、流
水線、高低溫試驗箱、電磁兼容試驗箱、工裝工藝測試儀表、精密自
動車床、立式加工中心、鉆孔中心、數控車床、空壓機、磁力棒研磨
機、三坐標檢測儀、光氧催化設備。
八、環境影響
擬建項目的建設滿足國家產業政策的要求,項目選址合理。項目建
成所有污染物達標排放后,周圍環境質量基本能夠維持現狀。經落實
污染防治措施后,“三廢”產生量較少,對周圍環境的影響較小。因
此,本項目從環保的角度看,該項目的建設是可行的。
九、建設投資估算
(-)項目總投資構成分析
本期項目總投資包括建設投資、建設期利息和流動資金。根據謹
慎財務估算,項目總投資4049目87萬元,其中:建設投資32483.59
萬元,占項目總投資的80.22%;建設期利息810.80萬元,占項目總投
資的2.00%;流動資金7199.48萬元,占項目總投資的17.78沆
(二)建設投資構成
本期項目建設投資32483.59萬元,包括工程費用、工程建設其他
費用和預備費,其中:工程費用28047.92萬元,工程建設其他費用
360L36萬元,預備費834.31萬元。
十、項目主要技術經濟指標
(-)財務效益分析
根據謹慎財務測算,項目達產后每年營業收入68600.00萬元,綜
合總成本費用55654.10萬元,納稅總額6277.87萬元,凈利潤
9458.30萬元,財務內部收益率17.20%,財務凈現值6325.60萬元,
全部投資回收期6.35年。
(-)主要數據及技術指標表
主要經濟指標一覽表
序號項目單位指標備注
1占地面積mJ61333.00約92.00畝
1.1總建筑面積m,100175.57容積率1.63
1.2基底面積m,36186.47建筑系數59?00%
1.3投資強度萬元/畝338.08
2總投資萬元40493.87
2.1建設投資萬元32483.59
2.1.1工程費用萬元28047.92
2.1.2工程建設其他費用萬元3601.36
2.1.3預備費萬元834.31
2.2建設期利息萬元810.80
2.3流動資金萬元7199.48
3資金籌措萬元40493.87
3.1自笄資金萬元23946.95
3.2銀行貸款萬元16546.92
4營業收入萬元68600.00正常運營年份
■0
5總成本費用萬元55654.10
6利潤總額萬元12611.06
■*
7凈利澗萬元9458.30
?■
8所得稅萬元3152.76
?■
9增值稅萬元2790.27
nn
10稅金及附加萬元334.84
■M
11納稅總額萬元6277.87
*■
12工業增加值萬元21492,40
13盈虧平衡點萬元28718.86產值
14回收期年6.35含建設期24個月
15財務內部收益率17.20%所得稅后
16財務凈現值萬元6325.60所得稅后
十一、主要結論及建議
本期項目技術上可行、經濟上合理,投資方向正確,資本結構合
理,技術方案設計優良。本期項目的投資建設和實施無論是經濟效益、
社會效益等方面都是積極可行的。
第二章公司基本情況
一、公司基本信息
1、公司名稱:XXX有限公司
2、法定代表人:江xx
3、注冊資本:830萬元
4、統一社會信用代碼:xxxxxxxxxxxxx
5、登記機關:xxx市場監督管理局
6、成立日期:2012-10-4
7、營業期限:2012-10-4至無固定期限
8、注冊地址:xx市xx區xx
9、經營范圍:從事激光雷達相關業務(企業依法自主選擇經營項
目,開展經營活動;依法須經批準的項目,經相關部門批準后依批準
的內容開展經營活動;不得從事本市產業政策禁止和限制類項目的經
營活動。)
二、公司簡介
企業履行社會責任,既是實現經濟、環境、社會可持續發展的必
由之路,也是實現企業自身可持續發展的必然選擇;既是順應經濟社
會發展趨勢的外在要求,也是提升企業可持續發展能力的內在需求;
既是企業轉變發展方式、實現科學發展的重要途徑,也是企業國際化
發展的戰略需要。遵循“奉獻能源、創造和諧”的企業宗旨,公司積
極履行社會責任,依法經營、誠實守信,節約資源、保護環境,以人
為本、構建和諧企業,回饋社會、實現價值共享,致力于實現經濟、
環境和社會三大責任的有機統一。公司把建立健全社會責任管理機制
作為社會責任管理推進工作的基礎,從制度建設、組織架構和能力建
設等方面著手,建立了一套較為完善的社會責任管理機制Q
公司在發展中始終堅持以創新為源動力,不斷投入巨資引入先進
研發設備,更新思想觀念,依托優秀的人才、完善的信息、現代科技
技術等優勢,不斷加大新產品的研發力度,以實現公司的永續經營和
品牌發展。
三、公司主要財務數據
公司合并資產負債表主要數據
項目2020年12月31日2019年12月31日2018年12月31日2017年12月31日
資產總額16328.8813063.1012246.6611593.50
負債總額8868.647094.916651.486296.73
股東權益合計7460.245968.195595.185296.77
公司合并利潤表主要數據
項目2020年度2019年度2018年度2017年度
營業收入39721.6131777.2929791.2128202.34
營業利潤9747.207797.767310.406920.51
利潤總額8945.787156.626709.346351.50
凈利潤6709.345233.294830.724562.35
歸屬于母公司所有
6709.345233.294830.724562.35
者的凈利潤
四、核心人員介紹
1、江XX,1974年出生,研究生學歷。2002年6月至2006年8月
就職于xxx有限責任公司;2006年8月至2011年3月,任xxx有限責
任公司銷售部副經理。2011年3月至今歷任公司監事、銷售部副部長、
部長;2019年8月至今任公司監事會主席。
2、王xx,中國國籍,無永久境外居留權,1971年出生,本科學
歷,中級會計師職稱。2002年6月至2011年4月任xxx有限責任公司
董事。2003年11月至2011年3月任xxx有限責任公司財務經理。
2017年3月至今任公司董事、副總經理、財務總監。
3、鄒xx,中國國籍,1976年出生,本科學歷。2003年5月至
2011年9月任xxx有限責任公司執行董事、總經理;2003年11月至
2011年3月任xxx有限責任公司執行董事、總經理;2004年4月至
2011年9月任xxx有限責任公司執行董事、總經理。2018年3月起至
今任公司董事長、總經理。
4、劉xx,中國國籍,1978年出生,本科學歷,中國注冊會計師。
2015年9月至今任xxx有限公司董事、2015年9月至今任xxx有限公
司董事。2019年1月至今任公司獨立董事。
5、肖xx,中國國籍,無永久境外居留權,1959年出生,大專學
歷,高級工程師職稱。2003年2月至2004年7月在xxx股份有限公司
兼任技術顧問;2004年8月至2011年3月任xxx有限責任公司總工程
師。2018年3月至今任公司董事、副總經理、總工程師。
6、湯xx,中國國籍,無永久境外居留權,1958年出生,本科學
歷,高級經濟師職稱。1994年6月至2002年6月任xxx有限公司董事
長;2002年6月至2011年4月任xxx有限責任公司董事長;2016年
11月至今任xxx有限公司董事、經理;2019年3月至今任公司董事。
7、白xx,1957年出生,大專學歷。1994年5月至2002年6月就
職于xxx有限公司;2002年6月至2011年4月任xxx有限責任公司董
事。2018年3月至今任公司董事。
8、邱xx,中國國籍,無永久境外居留權,1961年出生,本科學
歷,高級工程師。2002年11月至今任xxx總經理。2017年8月至今
任公司獨立董事。
第三章背景、必要性分析
一、激光行業發展概況與政策支持
(一)激光所處行業發展概況
全球光電子產業始于上世紀70年代,90年代獲得高速增長。美國
商務部曾指出:“上世紀90年代,全世界的光電子產業以比微電子產
業高得多的速度發展,誰在光電子產業方面取得主動權,誰就將在21
世紀的尖端科技較量中奪魁。”日本《呼聲》月刊也發表了類似的評
論:“21世紀具有代表意義的主導產業,第一是光電子產業,第二是
信息通信產業,第三是健康和福利產業。”
我國光學光電子行業是自改革開放以后加速發展起來的。傳統光
學光電子行業主要分布在中國科學院、軍工、航空航天的研究院所和
企事業單位,技術水平與國際先進水平相比存在較大差距。改革開放
以來,經濟全球化趨勢越發明顯,發達國家加快了其國內光學光電子
產業的產業遷移。光電產業中的元器件制造業、光電設備制造業持續
向低成本、更接近需求的地區轉移,是全球光電產業發展的持續路徑。
全球知名光學企業,尤其是光學器件制造企業正逐漸將生產基地轉移
向中國。目前日本、韓國、我國臺灣地區、美國和德國幾乎所有知名
光學公司均已在中國設廠,主要分布在珠江三角洲地區、長江三角洲
地區和環渤海地區。大量國際光學企業在中國設廠,帶動了國內光學
光甩子行業的發展,逐步縮小了與國際先進水平的差距,出現了一批
技術力量先進、自動化程度高的專業化企業。逐漸形成了歐美、日本
等發達國家主要從事光機電系統設計,中國及其他發展中國家偏重于
光學器件、光學設備的制造的格局Q
未來幾年,全球光學光電子行業向國內轉移的趨勢仍將延續,必
將持續促進國內光學光電子行業的發展,進一步縮小與國際先進水平
的差距。同時,光電技術將進一步發展,推動產品向小型化、高分辨、
光弓化和自動化發展。
另外,激光技術作為先進制造技術的代表,在航空航天、通信、
汽車、科研等領域廣泛應用,并以極快的速度擴張至各個行業。
從工業激光器的應用市場來看,由于激光技術既能切割柔性材料,
又能切割脆性材料,其多自由度也適合曲面工件的力口工,材料加工仍
然是全球激光器應用市場收入占比最大的細分領域c據統計,2017年
全球激光器行業應用領域中材料加工相關的激光器收入約占全球激光
器收入的42%近年來,消費電子制造的升級更新,尤其是對超薄超硬
玻璃基板需求的快速增加,藍寶石、OLED全面屏、陶瓷等脆性材料的
加工為激光加工帶來強大需求。此外,金屬3D打印、激光熔覆、激光
清洗等市場需求也越來越多大,市場前景可觀。
激光的應用層面上,傳統意義上的激光打標、激光切割、激光焊
接將依然是未來的主流激光設備,與自動化裝置更緊密的配合后,在
不同行業產品生產過程中,能夠起到精密、快速、柔性制造的作用,
從而進一步提升制造水平。比較典型的新型行業應用有半導體行業的
激光劃片機、PCB行業的激光曝光機等。另外,激光測量、激光車燈均
為近年來新興應用。因此,在新材料及新應用的基礎上,激光企業將
會逐步迎來豐厚的產業基礎,整個行業將會迎來增速向上的拐點。僅
以PCB行業為例,對激光產品的新興應用領域規模進行闡述。中國大
陸作為全球電子產品的主要生產基地,帶動了電子產品所需要的PCB
產業鏈轉移到中國大陸就近生產和供應,因而確立了中國大陸地區PCB
產值全球第一的地位。
從激光技術的發展階段來看,激光技術是《國家中長期科學和技
術發展規劃綱要(2006—2020年)》中的八大前沿技術之一,在未來
相當長的一段時間內將處于穩步發展的階段;從應用領域來看,傳統
意義上的激光打標、激光切割、激光焊接將依然是未來的主流激光技
術應用,而半導體行業的激光劃片、PCB行業的激光曝光等眾多新興激
光技術應用將層出不窮,激光行業必將迎來一個增速向上的發展拐點。
(二)政策支持
近年來激光技術及激光加工設備受國家各項政策支撐力度明顯加
大。在我國2006年發布的《國家中長期科學和技術規劃綱要2006-
2020》中,明確將激光技術列為重點發展的8項前沿技術之一。“中
國制造2025”發展戰略提出,以智能制造為突破口和主攻方向°智能
制造是未來制造業發展的重大趨勢和核心內容,智能制造的核心之一
是光電技術,而光電技術的核心之一正是激光設備而核心部件激光器
以及半導體芯片。2016年國務院印發的《“十三五”國家戰略性新興
產業發展規劃》提出要研制推廣使用激光、電子束、離子束及其他能
源驅動的主流增材制造工藝裝備,加快研制高功率光纖激光器、掃描
振鏡、動態聚焦鏡及高性能電子槍等配套核心器件和嵌入式軟件系統。
2017年工信部印發《高端智能再制造行動計劃(2018—2020年)》,
鼓勵應用激光、電子束等高技術含量的再制造技術c這些利好政策的
持續出臺,推動了國內激光產業的快速發展。
(三)風險特征
1、行業風險
由于激光技術屬于發展初期階段,未來技術升級可能導致的產品
換代是影響企業產品長期市場變動的最主要因素。若未來激光技術發
展導致激光光學鏡片、鏡頭所用材質發生變化,則對現有企業經營產
生不利影響。
同時,國內本行業技術與國際高端水平存在的差距也會對現有企
業經營產生不理影響。目前,國內少數廠商能實現激光紅外光學元件
量產,但核心的加工技術、配套材料及檢測技術基本上由國外廠商掌
握,國內廠商仍與國際高端水平有相當差距。隨著激光設備越來越高
的精度要求對激光紅外光學元件加工技術要求也越來越高,一旦國內
行業內企業技術發展滯后于激光設備所需的技術條件,也將對國內激
光紅外光學元件加工業造成巨大的沖擊。
2、市場風險
目前在激光紅外元器件制造業中,行業競爭比較激烈。以美國H-
VI公司為首的激光紅外光學企業加速在中國開設貿易公司,加大了市
場競爭壓力,同時本土的激光紅外元件加工廠商也紛紛加大了產品的
研發、銷售力度,這使得市場競爭日益加劇。激烈的市場競爭可能導
致本公司產品的價格或銷售量波動,從而對行業內現有企業的經營業
績產生不利影響。
3、政策風險
目前的光學光電子行業布局是國內及東南亞集中了大量光學光電
子元件制造業,而歐美日韓等發達國家則集中了大部分的光電整機制
造業。因此,行業內產品銷往國外的比重較大。因此,進出口國的進
出口政策變化都會對出口型企業產品銷售造成一定的影響。
二、激光雷達原理
激光雷達的工作原理是將電脈沖變成光脈沖發射出去,光接收機
再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖,通過測量發射脈沖與一
個或數個回波脈沖之間的時間差而獲得距離以及物體材質和顏色等參
數。
具體來看,激光雷達由四個系統組成,分別為激光發射、激光接
收、信息處理和掃描系統。激光發射系統中激勵源周期性地驅動激光
器,發射激光脈沖,激光調制器通過光束控制器控制發射激光的方向
和線數,最后通過發射光學系統,將激光發射至目標物體;激光接收
系統的工作原理是經接收光學系統,光電探測器接受目標物體反射回
來的激光,產生接收信號;信息處理系統是接收信號經過放大處理和
數模轉換,經由信息處理模塊計算,獲取目標表面形態、物理屬性等
特性,最終建立物體模型;掃描系統是以穩定的轉速旋轉實現對所在
平面的掃描,并產生實時的平面圖信息。激光雷達主要技術指標包括
視場角、線數、分辨率、探測距離、測量精度、反射率和掃描幀頻等。
激光雷達是車輛安全和智能化的核心高端傳感器,激光雷達也是
我國智能汽車戰略大力發展的關鍵基礎技術之一。國家發改委、科技
部、工信部等11部門聯合印發的《智能汽車創新發展戰略》中首次定
義了什么是智能汽車;是指通過搭載先進傳感器等裝貉,運用人工智
能等新技術,具有自動駕駛功能,逐步成為智能移動空間和應用終端
的新一代汽車。在這個定義中,“搭載先進傳感器”是智能汽車的重
要標簽。
三、車載傳感器的比較
根據新華網,對比《智能汽車創新發展戰略》意見征集稿和正式
印發版,在有關核心供應鏈環節的表述中,意見稿中的“重點推動傳
感器”被修改為“車載高精度傳感器”。這一修改目標更為明確,即
培育發展“高精度傳感器”。產業方面,發展戰略要求推進車載高精
度傳感器等產品研發與產業化,促進激光/毫米波雷達等自主知識產權
軍用技術的轉化應用。可見,下一步投資建設的落地點,在傳感層的
機會就在于高精度、高準確度的傳感器。
根據新華網,激光雷達、毫米波雷達和攝像頭是公認的自動駕駛
的三大關鍵傳感器技術。從技術上看,激光雷達與其他兩者相比具備
強大的空間三維分辨能力。中國汽車工程學會、國汽智聯汽車研究院
編寫的《中國智能網聯汽車產業發展報告(2019)》稱,當前在人工
智能的重要應用場景智能網聯汽車的自動駕駛和輔助駕駛領域中,激
光雷達是實現環境感知的核心傳感器之一。報告認為,在用于道路信
息檢測的傳感器中,激光雷達在探測距離、精準性等方面,相比毫米
波雷達具有一定的優勢。
無人駕駛汽車的“眼睛”已成為激光雷達的代名詞。在復雜場景
下,激光雷達有著不可比擬的優勢。針對遠距小障礙物,毫米波雷達
的角分辨率不夠,攝像頭對遠端的通用障礙物識別不夠,而這種場景
下激光雷達就可能及時識別。對于近距離加塞,這種場景在中國道路
上尤其常見,毫米波雷達的角分辨率不夠,攝像頭通常來說需累計多
幀,需要幾百毫秒才可以確認加塞,而激光雷達由于精確的角度測量
能力和輪廓測量能力,可以2-3幀確認加塞,百毫秒內做出判斷。同
樣的原因,對于近端突出物,毫米波雷達和攝像頭殂對不足,而激光
雷達可以做出快速判斷。
在隧道場景下,攝像頭在光線亮度發生突然變換的場景有致盲情
況發生,而毫米波雷達一般不識別靜止物體,如果隧道口剛好有一個
靜止車輛,這時就需要激光雷達的準確識別能力。此外,十字路口無
保護左拐場景對激光雷達的大角度全視場測量能力有很大考驗,需要
同時滿足大視場和遠距測量能力。在地庫場景,毫米波雷達由于多徑
反射性能不佳,而光線強弱變化又會影響攝像頭的性能,這時激光雷
達獨特的優勢就可以得到發揮。
四、激光雷達光學元件面臨的挑戰
毫無疑問,技術創新正在重塑汽車行業。將汽車轉變成智能機器
的概念,提供了終極的出行便利性,同時也顯著提高了安全性,著實
極具誘惑且令人興奮。將激光雷達(LiDAR)技術融合到自動駕駛汽車
(AV)專用傳感器組合中,有望使汽車變得更加智能。過去幾年來,
激光雷達已經在消費電子領域的無數3D深度感測應用中證明了其準確
性和可靠性。
目前,激光雷達系統的設計體積往往較龐大,且沒有設計美感,
一般被安裝在汽車頂部,可以探測汽車周圍360度的環境。同時,在
這些測試車輛的后備箱里還裝滿了影響日常使用的計算機。其挑戰在
于成本和性能之間的平衡。目前的激光雷達系統存在信號不足的問題,
沒有足夠的反射光返回傳感器以實現長距離感測。在此背景下,要使
系統更小、成本更低將面臨更大的挑戰。
據麥姆斯咨詢介紹,帶通濾波器、分束器和窗口,對激光雷達系
統的整體信噪比至關重要。光子信號不足的系統需要盡可能最好的光
學器件,以便實現100米以上長距離探測,以及應對雨、霧、雪等各
種不利的光照條件。每個光子的丟失,都會對激光雷達系統的性能帶
來負面影響Q從光學角度來看,激光雷達系統面臨的主要挑戰與信噪
比有關:
(1)明亮的光線會增加噪音
(2)雨、霧、雪等不利條件會導致信號減弱
上述兩種不利因素都會導致激光雷達系統信噪比降低,影響系統
以可接受的分辨率、可靠地探測并識別物體的距離,因此,必須從打
造最佳信噪比的高性能光學組件開始。
光學元件的開發重點是在激光雷達系統和外部之間創建一個合適
的接口。創建這樣的“窗口”并不簡單。系統開發人員起初往往會低
估光學設計方面所面臨的挑戰,嘗試使用廉價的塑料窗口,或將系統
安置在前大燈總成內或擋風玻璃后方。這些方案都不適用于基于高性
能激光器的光學系統。
預先針對腔內探測應用設計擴散片等光整形器件Q腔內探測的關
鍵性能參數是光場均勻性以及無任何零級光。有些激光雷達系統應用
線擴散片,將光束轉換成線光源,然后使用MEMS微鏡或機械鏡進行垂
直掃描。
激光雷達系統是高級駕駛輔助系統(ADAS)和自動駕駛所需的整
體傳感套件的關鍵要素。如果系統架構師和制造商能夠克服當前面臨
的技術和成本挑戰,那么我們可以期待激光雷達在短期內的大量應用。
這為光學元件制造商開辟了一個全新的市場。在可接受的成本范圍內
對高性能光學涂層的需求,將使那些具有一定的規模和車規級質量系
統的公司成為高要求汽車行業的可靠供應商。符合標準的供應商不多,
需要滿足嚴格的質量要求,橫跨多個市場、歷經數十年的應用驗證和
獲得市場認可的專業技術。
五、固態激光雷達是大勢所趨
激光雷達是一種綜合的光探測與測量系統,相比普通雷達,激光
雷達可提供高分辨率的輻射強度幾何圖像、距離圖像、速度圖像,一
開始主要應用于軍事領域。而現在這一技術已經逐漸滲透到了民用消
費級市場。尤其在無人駕駛領域,隨著Google、百度、福特、奧迪、
寶馬等各企業相繼采用激光雷達的感知解決方案,激光雷達儼然已經
成為研究無人駕駛技術的“標配”Q
從與其他傳感器的對比來看,盡管激光雷達也有穿透能力較弱的
缺點,然而在綜合精度一一位置傳感器的決定性標準一一方面該技術
具有無可替代的優勢:同類傳感器在測距距離或空間分辨率方面均有
缺陷,無法獨立高精度完成探測,需要與其他傳感器結合彌補或通過
人工判別Q在導航領域,未來用于自動駕駛的傳感必然是不同方式混
合的“多保險”模式,激光雷達憑借其綜合精度優勢必將躋身其中并
占據主傳感器地位。
此外,目前基于視覺傳感器和毫米波雷達開發的自動駕駛系統
(如特斯拉公司的Autopilot)只能達到自動駕駛的第二級別(部分自
動駕駛),未能對周圍環境進行檢測,離更高級別的自動駕駛仍有一
定距離。例如,2016年5月特斯拉modelS撞上卡車的命案中便暴露
了這兩種同類傳感器的不足:強光下視覺傳感器失去作用、毫米波雷
達未能準確識別卡車(誤判為交通指示牌/橋梁/高架路),在車主未
對周圍環境警惕的情況下便導致了安全事故的發生c而雷達激光則可
以在很大程度上彌補這兩種技術的缺陷。
此外,減少安全事故的發生率也是我國自動駕駛發展的關鍵之一。
2016年8月發布的2018版C-NCAP就加入了主動安全的評價體系。對
于高級別的自動駕駛汽車而言,其主動安全要求較高,且主動安全要
求有不斷提高的趨勢。預計隨著自動駕駛汽車主動安全要求的提高將
為激光雷達行業的發展帶來紅利。
盡管激光雷達具有更好的性能,但是目前低級別自動駕駛主要的
定位測距技術仍然是毫米波雷達和視覺傳感器,主要是激光雷達與之
相比產能過低、產品價格高昂,進而導致成本過高,而未能被車企廣
泛采用。但是,具體來看,激光雷達按有無機械旋轉部件可分為機械
旋轉式激光雷達和固態激光雷達兩大類,其中固態激光雷達具有成本
更低等諸多優勢,或將成為行業發展的重點方向。
具體來看,激光雷達在誕生之初采用的是機械旋轉式,即通過旋
轉激光束來進行水平360。的掃描。而固態激光雷達,與機械旋轉式相
比,取消了外部的機械旋轉結構,通過采用相控陣或微機電(MEMS)
和微鏡片的方式來控制激光雷達的水平掃描。盡管其水平掃描范圍較
窄,只能通過多個雷達來完成360。水平掃描的任務,但是由于取消了
外部機械結構,其重量、大小和成本顯著降低,提高了可靠性,且可
以內嵌于車輛中,外型也更加美觀。而作為汽車部件,低成本、小體
積且能嵌入車身是基本要求,因此未來固態激光雷達是應用趨勢。
總體來看,無論是輔助駕駛還是高級別自動駕駛,最終都將以固
態激光雷達為發展趨勢,最終實現低成本、可量產的大規模商用。而
目前國外在固態激光領域技術的發展相對領先,國產企業還主要專注
于生產旋轉式激光雷達,速騰聚創、禾賽科技、北科天繪在旋轉式激
光雪達上均已實現量產,并且在精度和價格上與國外同檔次產品相比
擁有優勢。盡管國產企業在固態式方面也有所研發,北科天繪、速騰
聚創都在2018年完成研發,分別應用于輔助駕駛和高級自動駕駛領域,
加速追趕國外企,但按照產品的代差估計,國內激光雷達廠商與國外
企業還有1-2年的差距,技術研發與發展還有待提高。
第四章行業、市場分析
一、全球及中國激光雷達行業市場現狀分析
(一)激光雷達分類
激光雷達是激光探測和激光測距系統的簡稱,是一種以脈沖激光
或連續激光為光源的主動光學測量技術。激光雷達可以精確測量從激
光發射點到測量目標表面激光反射點之間的距離,再結合激光光束發
射方向就可以確定反射點的空間三維坐標,其在高精度測量、快速測
量以及三維成像方面有著獨特的技術優勢,在軍事偵察、航空航天、
無人駕駛、三維成像等領域有著廣闊的應用范圍和發展前景,近年來
受到學術界、工業界以及產業界的高度關注。
(二)激光雷達行業發展概況及特點
根據測量的原理,可以將激光雷達分為基于脈沖飛行時間的測量
和基于連續波調制的測量,其中基于脈沖飛行時間的測量又可分為直
接飛行時間測量(DToF)和間接飛行時間測量(IToF);根據掃描的
方式不同,可以將激光雷達分為機械掃描式激光雷達、半固態激光雷
達以及固態激光雷達;根據所采用的光源,可分為近紅外(NIR)、短
波紅外(SWIR)、長波紅外(LMR)和混合式激光雷達;根據所采用
的探測器類型,可分為單像素激光雷達、線陣激光雷達和面陣(二維)
激光雷達。
(三)全球激光雷達行業市場現狀分析
從全球激光雷達是高級別無人駕駛技術實現的關鍵,據統計,
2019年全球激光雷達行業市場規模達到6.8億美元,同比增長13.3%,
受元人駕駛車隊規模擴張、激光雷達在高級輔助駕駛中滲透率增加、
以及服務型機器人及智能交通建設等領域需求的推動,激光雷達整體
市場預計將呈現高速發展態勢,預計至2025年全球激光雷達行業市場
規模將達到135.4億美元,2019-2025年復合增長率為64.5%o
從全球激光雷達細分市場來看,據統計,2019年激光雷達在
Robotaxi/Robotruck領域市場規模為1億美元,預計2025年將達到
35億美元,2019-2025年復合增長率為80.9%;2019年激光雷達在
ADAS領域市場規模為1.2億美元,預計2025年將達到46.1億美元,
2019-2025年復合增長率為83.7%;2019年激光雷達在移動機器人領域
市場規模為0.5億美元,預計2025年將達到7億美元,2019-2025年
復合增長率為57.9%;2019年激光雷達在智慧城市與測試領域市場規
模為4.2億美元,預計2025年將達到45億美元,2019-2025年復合增
長率為48.4為。
(四)中國激光雷達行業市場現狀分析
從國內市場來看,2019年我國激光雷達行業市場規模為2.3億美
元,同比增長21.1%,預計2025年我國激光雷達行業市場規模將達到
43.1億美元,2019-2025年復合增長率為63.1%。
我國是全球最大的自動駕駛市場,預計到2030年中國自動駕駛乘
用車數量將達到800萬輛,自動駕駛將占到乘客總里程的約13%,基于
自動駕駛的出行服務訂單金額將達2600億美元。國內企業如百度、滴
滴、小馬智行、文遠知行等已在多個城市開展無人駕駛出租車業務的
試運營,預計商業化應用后對激光雷達的需求將進一步增長;從高級
輔助駕駛領域來看,中國是全球最大的新車銷售市場,2020年11月發
布的《智能網聯汽車技術路線圖(2.0版)》明確指出到2030年我國
L2和L3級滲透率要超過70%,這將對激光雷達產生巨大的需求;據統
計,2019年我國激光雷達在Robotaxi/Robotruck領域市場規模為0.3
億美元,在ADAS領域市場規模為0.3億美元,在移動機器人領域市場
規模為0,1億美元,在智慧城市與測繪領域市場規模為L6億美元。
激光雷達作為一種主動遙感探測技術和工具在全球已有60年的歷
史,從1959年開始出現有關激光雷達的專利申請,雖然中國在激光雷
達技術上起步較晚,但發展較好。單看中國歷年申請量,我國激光雷
達領域的專利申請基本上保持了逐年上漲的趨勢,據統計,截至2020
年我國激光雷達行業專利公開量為5580件,專利申請量為2870件。
(五)激光雷達行業競爭格局分析
目前全球激光雷達行業內主要的激光雷達公司包括美國的
Velodyne.Luminar.Aeva>Ouster,以色列的Innoviz,德國的Ibeo,
以及國內的速騰聚創與禾賽科技。
二、激光雷達行業發展的挑戰
(一)技術的更迭需要持續高研發投入
激光雷達的應用市場處于高速發展之中,行業的快速發展是機會,
同時也是挑戰。當前激光雷達的技術形態以及參數指標還沒有最終定
型,行業內競爭激烈。世界范圍內各地激光雷達公司不斷涌現,激光
雷達技術方案不斷迭代,下游市場對激光雷達性能的要求也不斷提高。
這種發展態勢對企業的創新能力以及產品的迭代速度提出了考驗,只
有持續的技術創新和大量的研發投入
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