北斗導航產(chǎn)業(yè)深度報告：自動駕駛漸行漸近衛(wèi)慣導航大有可為

北斗導航產(chǎn)業(yè)深度報告：自動駕駛漸行漸近，衛(wèi)慣導航大有可為一、位置信息是自動駕駛的關鍵要素位置信息是自動駕駛車輛路徑規(guī)劃和車輛控制的基礎，是自動駕駛實現(xiàn)的關鍵要素

：對比有人駕駛系統(tǒng)，人通過眼睛和耳朵感知周邊環(huán)境，

對比記憶做出決策，比如方向盤控制、加減速、變道、剎車等等；自動駕駛則通過車載雷達、

攝像頭、GNSS/IMU等傳感器搜集車輛位置信

息，并以位置信息數(shù)據(jù)為基礎，根據(jù)高算力的計算中心獲取經(jīng)過優(yōu)化的駕駛決策，最后自動駕駛系統(tǒng)基于決策層給出的駕駛決策，對制動系

統(tǒng)、發(fā)機轉向等控下達指令，負責駕駛執(zhí)行。位置信息的分類與獲取方式位置信息具體有兩層含義：

（1）得到車與周圍環(huán)境之間的相對位置，即相對定位；（2）得到車的精確經(jīng)緯度，即絕對定位。位置信息獲取的主要技術方案包括：

（1）基于衛(wèi)星信號的定位：以GNSS系統(tǒng)為主，結合RTK實現(xiàn)厘米級定位；（2）慣性定位：依靠慣性傳感器獲得加速度和角速度信息，通過推算獲得當前的位置和方位的定位技術；

（3）環(huán)境特征匹配：利用車載攝像頭、激光雷達等傳感器，感知周邊環(huán)境（相對定位），用觀測到的特征和數(shù)據(jù)庫里的語義地圖或特征

地圖進行匹配，得到車輛的位置和姿態(tài)（絕對定位）。自動駕駛位置信息技術路徑分類自2009年谷歌開始研發(fā)Waymo無人駕駛汽車開始，全球自動駕駛產(chǎn)業(yè)化便逐漸開啟。發(fā)展至今，不同廠商之間出現(xiàn)了發(fā)展路徑上的差異。

根據(jù)獲取位置信息的技術方法和傳感器方案，我們將其主要分類為三大技術路徑：

一、以特斯拉為代表的純視覺方案，采用車載攝像頭為主要感知設備，結合算法確定車輛位置信息；

二、多傳感器融合方案，包括攝像頭、車載雷達、衛(wèi)慣組合導航系統(tǒng)等多種感知設備，實現(xiàn)多源融合定位，這是除特斯拉以外的絕大多數(shù)

車廠（自L2+發(fā)展，如奧迪、蔚來等）或科技公司（往往定位L4+，如谷歌Waymo/百度Apollo等）的選擇；

三、車路協(xié)同路線，將車載的部分感知能力轉移至路側，通過V2X實現(xiàn)車輛位置信息的獲取和交互。二、衛(wèi)慣導航優(yōu)勢明顯，市場前景廣闊衛(wèi)星導航：最成熟的絕對定位方案全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）的基本技術原理：通過已知的衛(wèi)星的精確位置，得到接收機與衛(wèi)星的距離，利用3顆衛(wèi)星及三維坐標中的距離公式，

組成3個方程式，又由于衛(wèi)星時鐘和接收機時鐘存在鐘差，故引入第4顆衛(wèi)星，從而解出觀測點的位置、經(jīng)緯度和高程。由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星

時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，為提高定位精度，普遍采用差分技術，建立基準站

(差分臺)進行觀測，利用已知的基準站精

確坐標，與觀測值進行比較，從而得出修正數(shù)，并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比

較準確的位置。從可用性角度，GNSS+RTK方案是最常用、最成熟的高精度定位方法：車聯(lián)網(wǎng)的主要應用場景大多涉及到交通效率和交通安全，高精度定位的

可用性是至關重要的核心指標。而隨著北三組網(wǎng)完成，一方面，全球形成四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)，而民用衛(wèi)星接收終端均可以同時接收不同系統(tǒng)的衛(wèi)

星信號，進行融合定位，增強信號穩(wěn)定性和可用性；另一方面，北斗系統(tǒng)在亞太地區(qū)精度較高，而國內包括千尋位置、中國移動、六分科技等地

基增強網(wǎng)絡建設較為完善，高精度定位的解算能力、通信鏈路的質量和覆蓋均有較高水準。衛(wèi)星導航：存在信號缺失及頻率較低兩大劣勢GNSS系統(tǒng)也有自身缺陷：1)

GNSS需要持續(xù)的外部衛(wèi)星信息才能定位，而受到建筑物、高架、隧道等遮擋或環(huán)境如太陽、磁場等變化時，

容易導致定位信息出現(xiàn)中斷或削弱；2）GNSS信號頻率低，不足以支撐實時位置更新。上述缺陷在如車輛換道超差、擁堵跟車碰撞、故障停

靠、ODD發(fā)送錯誤等自動駕駛場景上顯現(xiàn)的尤為嚴重。慣性導航：定位系統(tǒng)的最后一道防線MU全稱inertialmeasurementunit，即慣性測量單元，一般可裝備于運載體（如飛機、傳播、汽車、無人機等）并用于實現(xiàn)導航定位，其原

理為系統(tǒng)通過連續(xù)測得運載體角速度和線速度并進行積分運算即可連續(xù)、實時預測運載體的當前位置。從組成上來看，IMU通常由3個加速度

計和3個陀螺儀以及其他如磁力計、壓力傳感器等部件組成。其中加速度計檢測物體的線性加速度并測量速度變化，而陀螺儀檢測載體相對于

導航坐標系的角速度信號，對這些信號進行處理之后，便可解算出物體的姿態(tài)。IMU是自動駕駛定位系統(tǒng)的最后一道防線：

第一，IMU對相對和絕對位置的推演沒有任何外部依賴，是一個類

似于黑匣子的完備系統(tǒng)；相比而言，基于GNSS的絕對定位依賴于

衛(wèi)星信號的覆蓋效果，基于高精地圖的絕對定位依賴于感知的質量

和算法的性能，而感知的質量與天氣有關，都有一定的不確定性。

第二，同樣是由于IMU不需要任何外部信號，它可以被安裝在汽車

底盤等不外露的區(qū)域，可以對抗外來的電子或機械攻擊；相比而言，

視覺、激光和毫米波在提供相對或絕對定位時必須接收來自汽車外

部的電磁波或光波信號，這樣就很容易被來自攻擊者的電磁波或強

光信號干擾而致盲，也容易被石子、刮蹭等意外情況損壞。

第三，IMU對角速度和加速度的測量值之間本就具有一定的冗余性，

再加上輪速計和方向盤轉角等冗余信息，使其輸出結果的置信度高

于其它傳感器提供的絕對或相對定位結果。三、競爭格局：新老陣營均有機會衛(wèi)慣組合系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈一覽衛(wèi)慣組合系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為各類元器件，如慣導的陀螺儀、加速度計等傳感器以及衛(wèi)導的芯片、板卡、天線等；中游主要為慣導/衛(wèi)導系

統(tǒng)模塊供應商以及衛(wèi)慣組合導航系統(tǒng)集成商；下游則面向軍用及民用等市場，其中自動駕駛是民用領域的藍海市場，未來市場空間廣闊。上游元器件：慣導仍待突破，衛(wèi)導國產(chǎn)替代進行中從上游元器件來看，國產(chǎn)公司在慣導核心器件上仍待繼續(xù)突破，但衛(wèi)導方面已取得進展，國產(chǎn)替代進行中：

目前中國在慣導技術上與國際領先水平存在差距，以核心元器件加速度儀為例，中國市場的70%被Bosch以及ST兩大海外龍頭企業(yè)占

據(jù)。

衛(wèi)導核心元器件國產(chǎn)廠商逐步突破，目前主要衛(wèi)導芯片市場參與者包括北斗星通

、振芯科技、海格通信、華大北斗等，截至2020年底，國產(chǎn)北斗兼容型芯片及模塊銷量已超過1.5億片；高精度板卡領域，國產(chǎn)廠商如和

芯星通（北斗星通）目前占據(jù)行業(yè)第一，據(jù)公司公告，高精度板卡出貨量占國內60%-70%的份額。中游市場參與者（1）傳統(tǒng)供應商目前來說，組合導航產(chǎn)業(yè)的中游市場參與者主要分為兩類：

其一，以u-blox、ST、高通等為代表的海外傳統(tǒng)車載導航芯片、模塊供應商，長期以來作為Tier2或Tier3參與汽車供應鏈。以u-blox為

例，長期以來，

u-blox的GNSS芯片、模塊便供應給奔馳、寶馬、法拉利、保時捷以及奧迪等汽車品牌。而在組合導航領域，u-blox于

2019年推出了ZED-F9K模塊，支持GNSS+IMU。傳統(tǒng)供應商的優(yōu)劣勢如下：優(yōu)勢方面：傳統(tǒng)供應商與車廠、Tier1合作時間較久，供應關系相對穩(wěn)定；直接以芯片方案提供，有可直接演化至最終形態(tài)；劣勢方面：（1）在快速迭代以適配車廠要求等方面存在一定不足，難以及時滿足車廠定制需要；（2）算法在精度、協(xié)同性等性能方面

有一定局限，尤其當前在北斗高精度領域還有待完善。（2）新興供應商其二，如華測導航、導遠科技等國內廠商以Tier1的形式提供定位終端，作為新供應商切入汽車供應鏈。如前文所述，當前車企的需求偏

向定制化，因此新興廠商主要以提供定位終端的形式參與供應鏈。新興廠商的優(yōu)劣勢：優(yōu)勢：（1）作為Tier1直接面對車廠需求，能及時滿足車廠的定制化需要；（2）算法能力如整體協(xié)同性、算法迭代速度、國內環(huán)境適應性

等方面具有一定優(yōu)勢。劣勢：需要做大量車廠認證，獲得認可需要較長的時間；芯片能力有待提升；傳統(tǒng)供應商vs新興供應商：目前新興供應商相對領先從傳統(tǒng)供應商與新興供應商的競爭來看，雙方都有各自的優(yōu)劣勢，因此總體來說，傳統(tǒng)供應商具備較為穩(wěn)定的供應鏈關系，在彌補當前算法

等方面的相對劣勢后，市場機遇仍然充足；而新興供應商由于當前算法能力較為領先，尤其表現(xiàn)在適配車廠需要方面，目前具有一定優(yōu)勢，

疊加新能源車國內車廠話語權提升，目前相較傳統(tǒng)供應商具有一定的領先優(yōu)勢。新興供應商競爭格局：產(chǎn)品能力決定市場卡位短期內，衛(wèi)慣組合系統(tǒng)產(chǎn)品的核心競爭力主要包括：

第一，廠商核心技術能力：衛(wèi)導、慣導的元器件（芯片、模塊）與算法能力，及相互融合的技術要求。第二，整套技術方案的協(xié)同性：組合系統(tǒng)搭載于車端，除定位終端外，還需要搭載衛(wèi)星信號接收天線以及配備差分服務，相關技術的積累

以及整套方案的協(xié)同性影響產(chǎn)品性能。

第三，與車企的溝通能力：即能夠靈活來適配各個車企不同的產(chǎn)品需求。

各個廠商的產(chǎn)品核心能力差異決定了當前的市場卡位，而由于車載產(chǎn)品要求較高，一般情況下確定供應商后，供應關系將較為穩(wěn)定，有望贏

得更多市場份額。而長期來看，由于產(chǎn)品終局形態(tài)有望走向芯片集成，產(chǎn)業(yè)鏈芯片能力或是國內衛(wèi)慣組合系統(tǒng)供應商競爭的關鍵所在：

（1）整體來說，芯片能力如設計、集成等成為關鍵。走向芯片集成化的產(chǎn)品形態(tài)，第一，其中衛(wèi)慣組合系統(tǒng)的整個芯片系統(tǒng)設計能力將

是產(chǎn)品差異化的重要來源；第二，模塊集成能力存在行業(yè)壁壘；第三，芯片內置的核心算法是一個比較高的技術壁壘。

（2）慣導芯片影響系統(tǒng)精度。目前國產(chǎn)廠商慣導芯片主要以外購為主，但慣導傳感器芯