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高精度定位産業專題研究:領航自動駕駛大時代

(報告出品方/作者:長江證券,于海甯,黃天佑,祖聖騰)

1 智能化浪潮已至,高精度定位潛力值得深掘

智能化與新能源化是當下汽車發展的兩條主線。汽車新能源化的核心在于能源動力系統, 該部分涉及諸多硬體産品的生産制造,産業鍊較長;汽車智能化的核心則主要在于感覺 決策系統,其在軟體算法層面内容占比較大,科技巨頭們可自主掌握部分較多,是以整 體而言汽車智能化産業鍊更短。

高精度定位産業專題研究:領航自動駕駛大時代

汽車新能源化為上半場,智能化為下半場。我們認為汽車智能化程序較慢的主要原因來自兩個方面:政策和技術。政策層面:駕駛權的轉移導緻交通責任認定困難,相關法律 法規亦待完善;技術層面:車規級雷射雷達的缺位、算法軟體和決策平台成熟度低等問題均拖慢了汽車智能化程序。

高精度定位與高精度地圖相結合為車輛提供精确的絕對位置資訊,與傳感器的相對位置 資訊相輔相成,共同緻力于提高智能駕駛的安全性,是智能駕駛發展至 L3 及以上的一 大利器。我們認為随着汽車智能化程度不斷提高,高精度定位的重要性将愈發凸顯,而 市場對其的關注度目前仍處于較低水準,高精度定位重要性未被深度認知。

車企軍備競賽白熱化,智能硬體已成為下一高地

智能化已成為電動化之後另一高地。諸多車企在 2021 年的多個車展中推出具備智能駕駛功能的新車型,2021 年 11 月的廣州車展中多家車企針對智能硬體展開軍備競賽。北汽極狐-阿爾法 S HI 版以總計 34個車載傳感器的配置位列首位,而長城沙龍-機甲龍則 配備了 4 顆雷射雷達。此外,小鵬 G9、長城沙龍-機甲龍、哪吒 S、北汽-極狐 阿爾法 S HI 版亦搭載了高精度地圖和高精度定位,車企間軍備競賽日趨白熱,智能化已成為各家車企必争之地。

高精度定位産業專題研究:領航自動駕駛大時代

從智能駕駛角度出發,高精度定位功能已經在諸多車型上配備,其對于智能駕駛的重要 性正在逐漸被市場發掘。在目前價格下,我們認為其有望成為 L3及以上自動駕駛前裝 标配功能元件,其賽道本身依舊具有非常強的β屬性。随着越來越多的車輛開始配備高精度定位子產品,車載高精度定位賽道的确定性将不斷增強。

2 “無形之軌”,領航前行

智能駕駛可分為四個子產品:感覺、定位、決策、規劃。智能駕駛領域的車載導航可分為 兩個闆塊:高精度定位和高精度地圖。高精度定位即通過高精度的絕對參考系對車輛自身的絕對位置進行精準判斷,而高精度地圖則不僅用于測算車輛自身的絕對位置,其對 于感覺、決策、規劃等子產品同樣起到重要作用。定位+地圖二者共同構成了車載導航的 全景圖,但二者在産品形态和産業鍊方面均存在顯著的差異。

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高精度地圖是一條“無形的軌道”。高精度地圖的地圖層中包含大量厘米級精度的道路 屬性要素,包括但不限于道路邊緣、車道邊緣、中線等資訊。車輛在行駛時,可根據高 精度地圖中的資訊,進行精确導航,宛如行駛在一條“無形的軌道”之上。在高精度地圖這條“無形的軌道”的協助下,智能駕駛對傳感器和算法的依賴度将大幅降低,車輛 行駛的安全性大幅提高。

高精度定位確定車輛行駛不“出軌”。高精度地圖憑借其厘米級的地圖資訊,為智能駕駛車輛繪制出了一條“無形的軌道”,但若要保證車輛可以平穩的行駛在這條軌道之上, 還需配備與高精度地圖精度相近的定位功能。在高精度定位的協助下,車輛可對自身位置進行精準定位,確定其實際位置與高精度地圖中顯示的位置一緻,防止車輛“出軌” 現象發生,更好的實作導航定位的功能。

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高精度定位與高精度地圖共同實作導航定位功能,但市場對二者的差別存在認知差,其 在産業鍊、産品形态層面差異巨大。高精度定位目前主要可分為四類:衛星定位、慣性 定位、視覺定位、路測定位。上述四種定位在使用、建設時均涉及硬體裝置,如增強基 站、衛導産品、慣導産品、攝像頭等傳感器、路端檢測單元等。而高精度地圖則僅在構 建時依賴硬體,在使用時對硬體依賴度較低。

高精度定位産業鍊涉及專用的衛導、慣導模組、晶片、闆卡,GNSS 天線,RTK 信号服 務等,需要硬體裝置和軟體算法實時協同;高精度地圖則主要為資料資訊,其對硬體依賴度較低。是以,高精度定位功能的實作需要在智能汽車内預裝硬體,通常需在前裝環節完成,而高精度地圖則可通過 OTA 的方式在後裝環節進行下載下傳和更新。

多種定位技術相融合有望成為未來車載導航發展的主流趨勢。衛慣組合導航憑借其精度 高、穩定性強、成本友好等優勢有望成為智能汽車導航領域的主要定位技術,但視覺定位和路測定位亦有其優勢适用場景。

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視覺定位成本優勢明顯,但定位精度較差。視覺定位以普通定位做參考,依賴視覺等傳 感器對高精地圖定位圖層中的 LandMark 進行識别感覺,依靠視覺算法推算出車輛位置。 其在定位功能上高度複用高精地圖和攝像頭等傳感器,無需額外部署硬體,是以在成本 上優勢明顯。但其定位精度與高精度地圖精度和視覺算法高度相關,目前整體定位精度 較低。視覺定位技術雖然依賴高精度地圖,但高精度地圖本身并不具備定位功能。

路測定位成本過高,但在隧道等少量場景中應用良好。路測定位主要依賴路測單元為其 提供絕對參考系,通過測量車輛與多個路測單元之間的距離對車輛位置進行推算。由于 路測單元在開放道路上大範圍建設成本過高,是以目前僅在隧道等少數場景下采用類路 測定位技術。随着智能網聯化、車聯網建設進度不斷推進,路測定位在開放道路中大範 圍使用的可能性亦在不斷增強。(報告來源:未來智庫)

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總結來看,我們認為多定位技術融合有望成為智能駕駛定位導航功能的發展趨勢。視覺 定位憑借其低成本,有望在中低價位車型中廣泛應用,高精度地圖精度的提升将帶動其 精度提升。路測定位在開放道路中建設成本過高,發展進度較慢,但有望成為多車智能 階段中重要的定位技術。衛慣組合導航是當下同時具備性能和成本優勢的解決方案,有 望在智能駕駛向 L3 及以上更新的過程中成為導航定位的首選。

3 解密衛慣組合定位導航産業鍊

衛慣組合定位導航産業鍊拆解

高精度定位基于普通衛星定位,采用信号增強系統将定位精度從米級提高至厘米級。普 通衛星定位需同時接收至少 4 顆衛星信号,以确定經度、次元、高度、時間差四個變量, 進而實作對位置的定位。但衛星信号在穿越電離層、對流層時會産生一定波動,進而引 起誤差,最終導緻定位精度在米級。地面增強基站使用 RTK 技術計算衛星定位誤差, 并将誤內插補點發送至目标終端以進行位置修正,進而提高定位精度。目前高精度定位技術 可将定位精度從米級增強至動态厘米級,靜态毫米級水準。

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高精度定位産業鍊主要可分為四部分:GNSS 衛星導航、IMU 慣性導航、差分增強信号、 GNSS 接收天線。

衛星導航通常與慣性導航組合使用。衛星導航在有遮蔽物時,容易出現信号弱或丢失情 況。在衛星信号微弱或者丢失衛星信号的情況下,車輛可利用慣導使導航系統繼續工作, 保證其正常工作,提高了自動駕駛系統的穩定性和可靠性。慣性導航通過慣性測量元件 (IMU)測量載體的角速率和加速度資訊,利用牛頓運動定律自動推算載體的瞬時速度 和位置資訊,具有不依賴外界資訊、不向外界輻射能量、不受幹擾、隐蔽性好的特點。 衛星導航可覆寫絕大多數應用場景,而慣性導航主要作為衛星導航的補充,兩者組合使 用,将增強導航系統在各類環境中的穩定性。

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衛星導航和慣性導航根據算法組合方式不同分為緊耦合與松耦合。緊耦合即在二者原始 資料層面進行深度耦合計算,計算結果綜合考量衛導和慣導兩方面資料,精确性和穩定 性較強,但要求廠商同時掌握衛導和慣導兩種底層原始算法,對算法積累要求較高。 松耦合則在衛導和慣導獨立計算出絕對位置資訊的基礎上進行耦合,廠商無需同時掌握 兩種底層算法,故而其易于內建,商用速度較快。當下同時掌握兩種底層算法的廠商較 少,松耦合占比較高,但考慮到緊耦合在精确性和穩定性方面的優勢,我們認為緊耦合 将成為發展的方向。

增強基站可為終端提供差分定位信号,以供其對自身位置進行修正,提高定位精度。增 強基站的位置在建設過程中已經被精密測量,為已知的精确位置資訊。其接收衛星信号 後可計算出自身非精确位置資訊,結合已知的精确位置資訊即可測算出其所在區域的誤 差資料,即差分定位信号。一定區域範圍内的誤差資料基本相同,是以終端在接收差分 定位信号後,即可對自身精準位置進行測算。

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國内可提供增強服務的基礎廠商較少。增強服務基礎廠商即自有增強基站的廠商,中國 移動、千尋位置、六分科技、國家電網、南方電網目前所擁基站個數約為 4000+、2800+、 2300+、1000+、600+。截至 2021 年 12 月 18 日,千尋位置主要股東為阿裡巴巴、中 兵北鬥;六分科技主要股東為騰訊、中國電信、四維圖新(四維圖新亦為騰訊産業生态 成員);國家電網和南方電網基站自用為主。除上述企業外,中海達、華測導航、司南導 航等公司亦具備建站能力,承包中國移動,國家電網等企業大量建站項目。

根據差分定位信号播報方式的不同,增強系統分為地基和星基兩種。地基增強系統主要 通過通信網絡傳播,主要用作地面平原、城市等人口密集、通信服務信号覆寫較好的區 域。星基增強系統則通過衛星網絡播報差分定位信号,成本較高,主要覆寫海洋、高山、 空中等通信服務信号覆寫盲區。兩者在應用場景方面形成互補。

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GNSS 接收天線用于濾除雜波,強化、接收差分定位增強信号。GNSS 天線可接收多個 導航定位星座的多個頻段的信号,具有高增益,寬波束、低仰角增益、廣角圓極化、穩 定相位中心等特點,在高精度定位裝置中必不可缺。目前國内 GNSS 天線供應商主要為 中海達等企業。

在上遊零部件及服務供應領域中,北鬥星通、中海達、千尋位置優勢明顯。其中,北鬥 星通旗下和芯星通為高精度定位晶片的重要供應商;中海達在 GNSS 天線領域優勢明 顯,市占率領先;千尋位置坐擁中兵北鬥和阿裡巴巴兩大股東,憑借自身先發優勢,在 差分信号服務市場佔有率占優。

産品內建領域,衛星導航與慣性導航相結合趨勢明确。目前的內建商分為兩類:衛導基 礎上融合慣導、慣導基礎上融合衛導。第一類內建商以專業衛導廠商為主,如華測導航、 中海達、北鬥星通等;第二類內建商以慣導廠商為主,如導遠電子等。

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車載導航高精度定位市場測算

汽車銷量基數高,汽車智能化産業鍊空間巨大。據國際汽車制造商協會資料統計,在 2020 年疫情發生之前,全球汽車年銷量接近億級規模,中國市場汽車年銷量近年來也 穩定在 2500 萬輛以上,且占全球汽車年銷量的比重逐年上升。汽車智能化所涉及産業 鍊包括傳感器、定位、決策執行等方面,億級規模的汽車銷量所帶來的智能化相關産業 鍊價值巨大,吸引着各類科技巨頭們紛紛入局智能駕駛産業。

測算假設:1)根據 2020 年世界智能網聯汽車大會釋出的《智能網聯汽車技術路線圖 2.0》,路線圖設定的目标為 2020-2025 年 L2-L3 級的智能網聯汽車銷量占當年汽車總銷量的比例超過 50%。我們假設,到 2025 年新車自動駕駛 L3 及以上滲透率為 30%, 同時高精度定位的滲透率為 30%; 2)我們預計,2021 年 GNSS 裝置的單價為 2500 元,此後每年均有一定價格降幅;在不考慮存量汽車裝配高精度導航定位裝置的可能性 下,我們預計 2025 年,單純由自動駕駛驅動的國内高精度導航定位裝置市場空間約為 86 億元,2021-2025 年累計市場空間約為 161 億元。

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伴随自動駕駛的推進,已有不少車廠嘗試推出帶有高精度定位的車型。2020 年是高精 度定位集中量産上市的第一年,不完全統計,一共有 6 款車型搭載了厘米級、亞米級高 精度定位。以 2020 年推出的小鵬 P7 為例,P7 搭載千尋位置 FindAUTO 高精度定位服 務以及高德的高精度地圖,定位精度可達厘米級,進而提升車輛在惡劣天氣和極端環境 下的安全指數。2021 年 4 月推出的小鵬 P5 也支援厘米級的定位精度。從目前來看,支 持高精度定位的車型仍然較少,我們認為這主要是由于目前乘用車自動駕駛的大多仍為 L3 以下。我們預計伴随自動駕駛的不斷發展,未來搭載高精度定位将成為主流。

4 投資分析

智能化有望承接新能源化,成為乘用車變革的另一重大契機。諸多車企已經在 2021 年 底推出了具備高精度定位功能的智能駕駛車型,上述車型有望于 2022 年大批量傳遞。 随着技術和法律法規的不斷完善,我們預計 2022-2023 年将會有更多具備智能駕駛功 能的車型落地,智能駕駛等級亦有望穩步攀升。高精度定位憑借其強大的性能、可控的 成本,有望成為 L3 及以上智能駕駛車輛标配功能。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。

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