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2018 盖世汽车研究院 5. 德尔福无人驾驶汽车配备了 4 台由 Quanergy 研发的固态激光雷达。 2.3.3 激光雷达 激光雷达工作在红外和可见光波段， 是一种以激光为工作光束、 使用光电探测技术手段的主动遥感设备。 具有分辨率高、 隐蔽性好、抗有源干扰能力强、定向性好、测量距离远、测量时间短的特点；不足之处在于技术门槛和成本较高，而且在 云雾雨雪等恶劣环境中衰减严重。 根据探测原理，激光雷达分为单线（二维）激光雷达和多线（三维）激光雷达。多线激光雷达分为机械式激光雷达与 固态激光雷达两条技术路线。 图 20：激光雷达示意图与分类 来源：AutoLab，盖世汽车研究院整理 图 21：谷歌无人驾驶汽车与百度无人驾驶汽车 来源：网络，盖世汽车研究院整理2017年中国汽车电子行业白皮书 22 第二篇 传感器 根据最新报告显示，2022 年全球激光雷达 (LiDAR) 市场规模预计将达到 52.048 亿美元，2017 年至 2022 年间年均 复合增长率 (CAGR) 将达 25.8%。2017 年至 2022 年间，固态激光雷达市场也将实现高增长率。从全球区域市场来看， 北美市场占全球激光雷达市场最大份额。由于商业巨头对 ADAS 和无人驾驶汽车领域投入的增加，北美地区占据了全球激 光雷达市场优势地位。 图 22：2022 年激光雷达区域市场情况 来源：网络，盖世汽车研究院整理第三篇 控制器 2017年中国汽车电子行业白皮书 23 第三篇 控制器 3.1 汽车电子控制器概论 图 1：汽车电子控制单元结构图 来源：网络，盖世汽车研究院整理 图 2：典型的汽车电子控制系统电路框图 来源：盖世汽车研究院 汽车电子控制器的作用是接收来自传感器的信息， 进行处理， 输出相应的控制指令给到执行器执行， 控制器的反应速度、 判断准确性至关重要。随着计算机技术和控制理论的不断发展，控制器的功能范围不断扩大。 电子控制单元在汽车上的应用广泛，根据统计分析，目前乘用车的汽车电子控制单元（ECU）数量在 25100 个左右。 由于汽车结构的复杂性、系统的变量多且相互影响，难以建立准确的数学模型。随着智能控制的发展，一般系统级控制采 取智能控制方法，执行层控制采取经典理论控制：建立精确的数学模型，精确控制。 汽车电子控制单元作为汽车电子控制系统的核心部分，是嵌入式系统装置，一般包括硬件和软件两部份。一般汽车电 子控制器硬件结构主要包括微处理器（MCU）、存储器、输入 & 输出接口（A/D、D/A 转换器）单元。第三篇 控制器 2017年中国汽车电子行业白皮书 24 微处理器 汽车电子控制器硬件的核心在于微处理器。微处理器包括 MCU、MPU、DSP 和逻辑 IC 等。其产业链主要涉及晶圆 生产、封装测试及系统应用等。 汽车用微处理器一直在根据汽车的要求不断更新换代， 以发动机管理控制单元用微处理器 （MCU） 为例说明 （如图 5） ， 从欧 3 到欧 6， 随着汽车油耗要求的不断提高， 为达到要求， 微处理器也从早期的16位 CPU到32位CPU， 处理速度 （MIPS 指标）不断加快，所用的存储器容量也不断提高。 图 3：汽车电子控制单元（ECU）产业链 来源：盖世汽车研究院 图 4: 发动机管理系统用 MCU 进化历程 来源：NXP，盖世汽车研究院整理第三篇 控制器 2017年中国汽车电子行业白皮书 25 汽车自动驾驶的发展使得汽车微处理器处理的数据量成几何级增长，需要汽车微处理器有高性能计算能力，特别是汽 车识别行人物体的计算机视觉和深度学习功能要求芯片具有强大的实时计算处理能力。 由于汽车智能化的迅猛发展趋势， 可以预计汽车的微处理器市场广阔。 根据 Strategy Analytics 的计算， 截至 2016 年， 安装在轻型车辆上的 MCU 的总价值达到近 18 亿美元。到 2023 年，车身控制应用对 MCU 的需求有望超过 19 亿美元。 其中车身是其成为最大的应用领域，占据大约 30% 的比例。 图 5：各个应用领域的汽车 MCU 收入（十亿美元） 来源：Strategy Analytics，盖世汽车研究院整理 软件算法 汽车电子控制单元（ECU）的另一核心是软件算法。 随着汽车智能化的不断提高，软件系统越来越复杂，整 个汽车软件代码行数在 1000 万以上，软件价值占比不 断上升，开发成本占汽车电子系统总成本的一半以上， 重要性凸显。汽车软件系统包括系统软件和应用软件两大部分。 系统软件包括操作系统和一系列实用程序，一般由处理 器芯片厂家提供。应用软件包括：1）数据采集与过程监 控模块；2）数据处理模块；3）控制算法模块；4）执 行机构控制模块；5）故障自诊断模块。 控制理论的不断突破，为汽车电子控制系统的发展 提供了有力的理论支撑，从早期的经典控制理论到 现 代控制理论再到智能控制理论，与之相对应，汽车电子控制系统采用的控制技术由 PID 控制到鲁棒控制再到神经网络控制 （CNN），控制功能越来越多。 由于汽车结构的复杂，各个系统相互耦合，一般来说，系统层的控制采取智能控制、模糊控制算法，执行层的控制采 取建立精准数学模型、精确控制的算法。第三篇 控制器 2017年中国汽车电子行业白皮书 26 X-by-Wire 技术可使汽车更加的轻便、便宜、安全并且使用更加经济，基于 X-by-Wire 技术研发的这些系统可以很 轻易的应用到各种车型上去，而不需要做大的修改和调校。通过 X-by-Wire 技术可以进行整合的汽车底盘综合系统可以 极大的提高车辆的安全性、操控稳定性和燃油经济性等。 线控技术 线控技术（X-by-Wire）是通过线束传递信号控制，而不是通过机械连接装置来操控，对汽车机械结构进行了一个根 本的变革，其本质就是利用弱电信号来控制强电执行机构，以取代原先的机械或者液压来操纵执行。线控技术是基于信息 交互处理和实时控制的新型电控系统，需要高性能的控制器和高速总线支持。 典型的线控系统有线控转向 （Steer-by-Wire） 、 线控制动 （Brake-by-Wire） 、 线控油门 （Throttle-by-Wire） 等。 线控技术（X-by-Wire）代表了一系列的车辆综合控制技术。 图 6：控制理论的发展对汽车电子控制系统的影响 来源：盖世汽车研究院 图 7：线控技术对汽车结构的变革 来源：盖世汽车研究院整理
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