【“问天”发射！510所再现磅礴力量】
7 月 24 日，空间站问天实验舱在中国文昌航天发射场发射升空，这是我国空间站建造阶段三个舱段中的第二个舱段，也是中国空间站的首个实验舱。中国空间站"问天实验舱"是当今世界现役最大单体载人航天舱段，其发射质量 23 吨，轴向总长 17.9 米，舱体最大直径 4.2 米，较之"天和"重量和长度都创造了单体载人航天器的"历史记录"。问天舱分为工作舱、气闸舱、资源舱三部分，不仅配置了与"天和"一样的航天员在轨生活的居住区和生活区，充分满足航天员的"吃穿住行"，作为空间站内的实验舱，它的主要作用还是作为"太空实验室"，工作舱中配置了大量的科学研究机柜，可以实现单学科或多学科交叉的空间科学实验，整体达到国际先进水平。而一直备受大家期待的"太空授课"也将以全新的面貌在"问天实验舱"开展。
此次"问天"任务，510 所再次聚力出发，研制的载荷适配器、舱外投光照明子系统、音频单元、照明设备等一系列火爆"单品"，将乘坐"问天"到达宇宙深处，发挥探索浩瀚星空的重要作用，进一步彰显 510 所齐心协力、拼搏创新的科研力量。
◆太空实验室的舱外"多孔端口"——载荷适配器
"问天实验舱"作为现在我国最先进的太空实验舱，除了可以进行空间生命科学的研究外，同时还具备材料舱外暴露装置，为未来部分科学实验提供零压力和真空环境。我国空间站建成后将开展大量舱外暴露科学试验，是我国空间站达到国际先进水平的重要标志。而"载荷适配器"作为空间站中小型舱外载荷的通用接口设备，为中小型标准舱外载荷提供通用化的"多孔端口"，包括机械、供电、信息和热接口等，是"太空实验室"运营后舱外暴露科学实验的基础，其舱外实验载荷的在轨无人安装、长期在轨支持、多轮次更换，都离不开 510 所研制的"载荷适配器"的帮助。
"载荷适配器"的本质是一种轻小型对接机构，由主动端和被动端组成，安装在空间站实验舱 I 外暴露平台的 22 台阵列化布置的"端口插座"由载荷适配器的被动端实现，后续随"天舟"货船分批次多轮上行的各式标准舱外载荷携带"端口插头"由载荷适配器的主动端担当，并利用机械臂操作实现安装和更替。另外根据是否具备为舱外载荷提供导热通道，载荷适配器又分为 I 型 ( 无导热能力 ) 和 II 型 ( 有导热能力 ) 两种，II 型在具备 I 型轻小型对接机构功能的基础上还配置了控温液路及冷板，实现对载荷的主动热控。
此次"问天"实验舱相较于"天和"配备了一个精巧的小型机械臂，可以单独发挥作用，也可与"天和"的大型机械臂配合完成航天员的出舱、舱外设施照料、巡检等任务。针对支持机械臂在轨操作的需求，510 所通过技术创新设计的载荷适配器被动端"分步被动引导组件"可实现对主动端的引导，实现校正机械臂操作偏差的功能，引导过程也可通过主动端同步捕获、主动校正、自润滑楔紧锁和浮动连接器来实现锁紧和资源连通被动端的功能，从而实现载荷适配器的"轻小型对接机构"功能。510 所"载荷适配器"的研制过程共攻克同步捕获、主动位姿校正、刚性锁紧等 14 项关键技术，在四次大系统机械臂载荷操作试验中接口匹配良好：控制模式适用、容差配合合理、信息交互、操作力适配等方面都有优异表现，能够可靠校正机械臂位姿偏差，锁紧连通后的供电、通讯、传热性能优良，整体性能已经达到了国际先进水平，是"太空实验室"里不可或缺的重要部分。
◆太空实验室的舱外"照明灯"——舱外投光照明子系统
当前，神舟十四号乘组的3名航天员正在中国空间站执行任务，"问天"的到来也意味着中国空间站首次在有航天员的状态下迎接航天器的来访，这又将是一个"见证历史"的重要时刻。
后续航天员还将首次从问天实验舱气闸舱出舱，舱外活动的开展离不开"照明灯"，而 510 所研制的舱外投光照明子系统将会发挥重要作用。舱外投光照明子系统属于复杂的舱外机、电、光一体化设备，由投光灯单元、云台机构、无源展开机构及控制器组成，依靠多自由度云台的方位角度、俯仰角度动态特性提供空间站舱外的动态照明、伴随照明，用于支持航天员出舱活动和监视摄像。该设备在"问天"发射时为机构折叠压紧状态 , 在轨之后将转换为机构展开到位并锁定状态。该设备云台的转动范围大，能实现"太空实验室"舱外不同照度需求下的亮度调整，并具备在轨维修功能。
为适应舱外环境，如紫外辐照、总剂量辐照、原子氧辐照等，510 所"舱外投光照明子系统"的研制团队分别从材料、工艺、结构设计等几个方面开展攻关，在经历了一次次的失败，一次次的重来之后，成功攻克了四大关键技术，设计出了能够抵御空间辐照的灯体结构以及光学照明系统，顺利通过了特殊空间环境地面试验，保证了在轨长时间高效率工作。其可在轨维修更换功能也是经历了多轮迭代优化设计，才得以实现的。510 所的"舱外投光照明子系统"在"太空实验室"建成后将不仅为航天员长期在轨驻留及开展舱外维修、科研活动提供良好的照明，也为出舱活动任务提供了美轮美奂的光影效果，我们看到的每一张"太空大片"都是通过它的默默打光得以呈现的。
◆航天员的舱内"太空家居"语音设备——音频单元
中国空间站既是我们国家的"太空实验室"也是航天员在浩瀚宇宙中温暖的"家"。因此"问天"配置了一系列的"太空家居"设备，为航天员的工作和生活提供智能、便捷的服务。音频单元作为终端音频仪表设备，是 510 所为空间站新研的音频设备。音频单元可以支持多类型、多通道音频终端的输入输出，可以接收整个空间站的报警信息实现对航天员的语音报警提示，还能实现航天员与地面的天地电话，实现多舱状态下各舱段航天员之间及地面测控中心的会议通话功能，为航天员在轨通话提供了多种模式。
音频单元作为空间站中唯一的外放式音频设备，在研制过程中面临着较多的声学设计难题。为适应空间站任务的变化，空间站音频单元软件还可以进行在轨升级。510 所"音频单元"软件研制团队在充分调研的基础上，提出了软件三级加载方案，该方案可以应对复杂的空间硬件环境和通讯环境，确保在最恶劣的情况下，软件不会"死机"。在空间站天地通讯网数据注入实验过程中，研制团队经过 48 小时不间断测试，掌握了复杂天地数据传输过程中，数据上传带宽和时延容限等技术细节，制定了窄带宽、长时延、高误码率情况下的软件在轨注入策略。空间站音频单元还具有免提通话功能，为了保证语音播报质量及通话效果，研制组自主开发了回声抑制算法、自激抑制功能，并优化了声腔结构，克服了设备空间有限、扬声器与麦克风物理距离过近、可选材质限制等难题，解决了声学设备容易出现的回声抑制、自激啸叫等问题。在语音可懂度实验过程中，通过对整舱噪声环境分析，增加麦克风的信噪比，从而提高语音的可懂度。之后航天员在"问天"这个新教室中开展"天地通话"和全新"太空授课"，音频单元也会给航天员带去全新的授课"音频"体验。
◆航天员的舱内"太空家居"照明体验——照明设备
空间站是长期在轨驻留的载人飞行器，航天员在舱内工作、生活及出舱活动都离不开照明设备。510 所承担了"问天实验舱"大部分照明产品研制工作，配套照明类产品共计 7 种，36 余台 / 套。其中全新设计的照明产品主要包括情景照明产品、便携照明产品和舱外泛光照明产品。
问天舱照明设备
舱内情景照明产品包括通道照明、生活照明、阅读照明、维修用头灯、照明控制器等 5 类 20 余台产品。这是我国首次在空间飞行器上应用情景模式可调照明技术，也是全球首次在大型载人航天器内部全范围应用情景照明技术。由于航天员长期在轨生活，以前载人飞船单一的照明模式会造成航天员工作效率降低，生物钟紊乱以及睡眠障碍等问题，情景照明产品通过对色温、亮度、照明区域的可控调节，可解决上述问题。照明模式可精确到工作模式、就餐模式、娱乐模式、睡眠模式等；照明区域也可细分为工作区、生活区、阅读区、维修区等；操作方式包括手持移动设备 WiFi 无线控制、照明开关板有线控制等，这些设计都极大的提升了航天员在轨工作、生活的便利性和舒适性。
空间站便携照明设备主要用于舱外精准维修照明和舱内母线掉电时航天员转舱或逃逸的应急照明，目前在国外空间领域并无同类产品。便携照明设备满足了在舱内、舱外工作情况下连续工作 6 小时的苛刻需求，也是国内首次将锂电池应用于舱外便携式产品设计中。针对锂电池短路可能导致的起火、爆炸问题，510 所研制的"便携照明设备"采取了多项技术，确保了锂电池空间应用的可靠性。
舱外泛光照明提供航天员出舱时行走路径上的辅助泛光照明以及舱外摄像照明。是我国首次在轨应用的舱外空间环境长寿命照明产品。它的研制攻克解决了空间电离总剂量辐照环境、紫外辐照环境、原子氧腐蚀环境长时间耐受的技术难题，让航天员在地球的阴影区也能正常进行舱外活动。除此之外，问天舱照明产品还有报警灯、专用照明灯、专用照明控制板等特殊场景灯具，它们共同构建了一个明亮、舒适的中国空间站光环境。
在空间站"问天"发射任务中，510 所继续发挥自身技术优势，集全所科研力量再次出击，用科技创新精神引领科研工作，以脚踏实地团结协作的品格，为我国航天事业的空间站建设贡献了属于 510 所的磅礴力量。
7 月 24 日，空间站问天实验舱在中国文昌航天发射场发射升空，这是我国空间站建造阶段三个舱段中的第二个舱段，也是中国空间站的首个实验舱。中国空间站"问天实验舱"是当今世界现役最大单体载人航天舱段，其发射质量 23 吨，轴向总长 17.9 米，舱体最大直径 4.2 米，较之"天和"重量和长度都创造了单体载人航天器的"历史记录"。问天舱分为工作舱、气闸舱、资源舱三部分，不仅配置了与"天和"一样的航天员在轨生活的居住区和生活区，充分满足航天员的"吃穿住行"，作为空间站内的实验舱，它的主要作用还是作为"太空实验室"，工作舱中配置了大量的科学研究机柜，可以实现单学科或多学科交叉的空间科学实验，整体达到国际先进水平。而一直备受大家期待的"太空授课"也将以全新的面貌在"问天实验舱"开展。
此次"问天"任务，510 所再次聚力出发，研制的载荷适配器、舱外投光照明子系统、音频单元、照明设备等一系列火爆"单品"，将乘坐"问天"到达宇宙深处，发挥探索浩瀚星空的重要作用，进一步彰显 510 所齐心协力、拼搏创新的科研力量。
◆太空实验室的舱外"多孔端口"——载荷适配器
"问天实验舱"作为现在我国最先进的太空实验舱，除了可以进行空间生命科学的研究外，同时还具备材料舱外暴露装置，为未来部分科学实验提供零压力和真空环境。我国空间站建成后将开展大量舱外暴露科学试验，是我国空间站达到国际先进水平的重要标志。而"载荷适配器"作为空间站中小型舱外载荷的通用接口设备，为中小型标准舱外载荷提供通用化的"多孔端口"，包括机械、供电、信息和热接口等，是"太空实验室"运营后舱外暴露科学实验的基础，其舱外实验载荷的在轨无人安装、长期在轨支持、多轮次更换，都离不开 510 所研制的"载荷适配器"的帮助。
"载荷适配器"的本质是一种轻小型对接机构，由主动端和被动端组成，安装在空间站实验舱 I 外暴露平台的 22 台阵列化布置的"端口插座"由载荷适配器的被动端实现，后续随"天舟"货船分批次多轮上行的各式标准舱外载荷携带"端口插头"由载荷适配器的主动端担当，并利用机械臂操作实现安装和更替。另外根据是否具备为舱外载荷提供导热通道，载荷适配器又分为 I 型 ( 无导热能力 ) 和 II 型 ( 有导热能力 ) 两种，II 型在具备 I 型轻小型对接机构功能的基础上还配置了控温液路及冷板，实现对载荷的主动热控。
此次"问天"实验舱相较于"天和"配备了一个精巧的小型机械臂，可以单独发挥作用，也可与"天和"的大型机械臂配合完成航天员的出舱、舱外设施照料、巡检等任务。针对支持机械臂在轨操作的需求，510 所通过技术创新设计的载荷适配器被动端"分步被动引导组件"可实现对主动端的引导，实现校正机械臂操作偏差的功能，引导过程也可通过主动端同步捕获、主动校正、自润滑楔紧锁和浮动连接器来实现锁紧和资源连通被动端的功能，从而实现载荷适配器的"轻小型对接机构"功能。510 所"载荷适配器"的研制过程共攻克同步捕获、主动位姿校正、刚性锁紧等 14 项关键技术，在四次大系统机械臂载荷操作试验中接口匹配良好：控制模式适用、容差配合合理、信息交互、操作力适配等方面都有优异表现，能够可靠校正机械臂位姿偏差，锁紧连通后的供电、通讯、传热性能优良，整体性能已经达到了国际先进水平，是"太空实验室"里不可或缺的重要部分。
◆太空实验室的舱外"照明灯"——舱外投光照明子系统
当前，神舟十四号乘组的3名航天员正在中国空间站执行任务，"问天"的到来也意味着中国空间站首次在有航天员的状态下迎接航天器的来访，这又将是一个"见证历史"的重要时刻。
后续航天员还将首次从问天实验舱气闸舱出舱，舱外活动的开展离不开"照明灯"，而 510 所研制的舱外投光照明子系统将会发挥重要作用。舱外投光照明子系统属于复杂的舱外机、电、光一体化设备，由投光灯单元、云台机构、无源展开机构及控制器组成，依靠多自由度云台的方位角度、俯仰角度动态特性提供空间站舱外的动态照明、伴随照明，用于支持航天员出舱活动和监视摄像。该设备在"问天"发射时为机构折叠压紧状态 , 在轨之后将转换为机构展开到位并锁定状态。该设备云台的转动范围大，能实现"太空实验室"舱外不同照度需求下的亮度调整，并具备在轨维修功能。
为适应舱外环境，如紫外辐照、总剂量辐照、原子氧辐照等，510 所"舱外投光照明子系统"的研制团队分别从材料、工艺、结构设计等几个方面开展攻关，在经历了一次次的失败，一次次的重来之后，成功攻克了四大关键技术，设计出了能够抵御空间辐照的灯体结构以及光学照明系统，顺利通过了特殊空间环境地面试验，保证了在轨长时间高效率工作。其可在轨维修更换功能也是经历了多轮迭代优化设计，才得以实现的。510 所的"舱外投光照明子系统"在"太空实验室"建成后将不仅为航天员长期在轨驻留及开展舱外维修、科研活动提供良好的照明，也为出舱活动任务提供了美轮美奂的光影效果，我们看到的每一张"太空大片"都是通过它的默默打光得以呈现的。
◆航天员的舱内"太空家居"语音设备——音频单元
中国空间站既是我们国家的"太空实验室"也是航天员在浩瀚宇宙中温暖的"家"。因此"问天"配置了一系列的"太空家居"设备，为航天员的工作和生活提供智能、便捷的服务。音频单元作为终端音频仪表设备，是 510 所为空间站新研的音频设备。音频单元可以支持多类型、多通道音频终端的输入输出，可以接收整个空间站的报警信息实现对航天员的语音报警提示，还能实现航天员与地面的天地电话，实现多舱状态下各舱段航天员之间及地面测控中心的会议通话功能，为航天员在轨通话提供了多种模式。
音频单元作为空间站中唯一的外放式音频设备，在研制过程中面临着较多的声学设计难题。为适应空间站任务的变化，空间站音频单元软件还可以进行在轨升级。510 所"音频单元"软件研制团队在充分调研的基础上，提出了软件三级加载方案，该方案可以应对复杂的空间硬件环境和通讯环境，确保在最恶劣的情况下，软件不会"死机"。在空间站天地通讯网数据注入实验过程中，研制团队经过 48 小时不间断测试，掌握了复杂天地数据传输过程中，数据上传带宽和时延容限等技术细节，制定了窄带宽、长时延、高误码率情况下的软件在轨注入策略。空间站音频单元还具有免提通话功能，为了保证语音播报质量及通话效果，研制组自主开发了回声抑制算法、自激抑制功能，并优化了声腔结构，克服了设备空间有限、扬声器与麦克风物理距离过近、可选材质限制等难题，解决了声学设备容易出现的回声抑制、自激啸叫等问题。在语音可懂度实验过程中，通过对整舱噪声环境分析，增加麦克风的信噪比，从而提高语音的可懂度。之后航天员在"问天"这个新教室中开展"天地通话"和全新"太空授课"，音频单元也会给航天员带去全新的授课"音频"体验。
◆航天员的舱内"太空家居"照明体验——照明设备
空间站是长期在轨驻留的载人飞行器，航天员在舱内工作、生活及出舱活动都离不开照明设备。510 所承担了"问天实验舱"大部分照明产品研制工作，配套照明类产品共计 7 种，36 余台 / 套。其中全新设计的照明产品主要包括情景照明产品、便携照明产品和舱外泛光照明产品。
问天舱照明设备
舱内情景照明产品包括通道照明、生活照明、阅读照明、维修用头灯、照明控制器等 5 类 20 余台产品。这是我国首次在空间飞行器上应用情景模式可调照明技术，也是全球首次在大型载人航天器内部全范围应用情景照明技术。由于航天员长期在轨生活，以前载人飞船单一的照明模式会造成航天员工作效率降低，生物钟紊乱以及睡眠障碍等问题，情景照明产品通过对色温、亮度、照明区域的可控调节，可解决上述问题。照明模式可精确到工作模式、就餐模式、娱乐模式、睡眠模式等；照明区域也可细分为工作区、生活区、阅读区、维修区等；操作方式包括手持移动设备 WiFi 无线控制、照明开关板有线控制等，这些设计都极大的提升了航天员在轨工作、生活的便利性和舒适性。
空间站便携照明设备主要用于舱外精准维修照明和舱内母线掉电时航天员转舱或逃逸的应急照明，目前在国外空间领域并无同类产品。便携照明设备满足了在舱内、舱外工作情况下连续工作 6 小时的苛刻需求，也是国内首次将锂电池应用于舱外便携式产品设计中。针对锂电池短路可能导致的起火、爆炸问题，510 所研制的"便携照明设备"采取了多项技术，确保了锂电池空间应用的可靠性。
舱外泛光照明提供航天员出舱时行走路径上的辅助泛光照明以及舱外摄像照明。是我国首次在轨应用的舱外空间环境长寿命照明产品。它的研制攻克解决了空间电离总剂量辐照环境、紫外辐照环境、原子氧腐蚀环境长时间耐受的技术难题，让航天员在地球的阴影区也能正常进行舱外活动。除此之外，问天舱照明产品还有报警灯、专用照明灯、专用照明控制板等特殊场景灯具，它们共同构建了一个明亮、舒适的中国空间站光环境。
在空间站"问天"发射任务中，510 所继续发挥自身技术优势，集全所科研力量再次出击，用科技创新精神引领科研工作，以脚踏实地团结协作的品格，为我国航天事业的空间站建设贡献了属于 510 所的磅礴力量。
自动驾驶的三大核心要素：传感器、计算平台、数据与算法（上）
智能汽车设计 智能汽车开发者平台
一、传感器：不同定位与功能，优势互补
自动驾驶汽车往往配备了多种传感器，包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达。这些传感器各有不同的功能与定位，优势互补；作为一个整体，成为了自动驾驶汽车的眼睛。2021 年以后的新车都配备了大量的传感器，目的是预留冗余硬件，以便后续通过 OTA 的方式实现更多自动驾驶功能。
2021年 1-5月国内新发布车型传感器配置及核心功能
摄像头的作用：主要用于车道线、交通标示牌、红绿灯以及车辆、行人检测，有检测信息全面、价格便宜的特征，但会受到雨雪天气和光照的影响。现代摄像头由镜头、镜头模组、滤光片、CMOS／CCD、ISP、数据传输部分组成。光线经过光学镜头和滤光片后聚焦到传感器上，通过CMOS或 CCD集成电路将光信号转换成电信号，再经过图像处理器（ISP）转换成标准的 RAW，RGB或 YUV等格式的数字图像信号，通过数据传输接口传到计算机端。摄像头可以提供丰富的信息。但是摄像头依赖自然光源，目前视觉传感器的动态做得不是特别宽，在光照不足或者光照剧烈变化的时候视觉画面可能会出现短暂的丢失，并且在雨污状况下功能会受到严重的限制，行业内通常通过计算机视觉的方式克服摄像头的各种缺点。
车载摄像头是高增量市场。车载摄像头的使用量随着自动驾驶功能的不断升级而增加，比如前视普遍需要 1-3 个摄像头、环视需要4-8 个摄像头。预计到2025年全球车载摄像头市场将达 1762.6 亿元，其中中国市场 237.2 亿元。
2015-2025年全球和中国车载摄像头市场规模（亿元）
车载摄像头行业产业链包括上游的镜头组供应商、胶合材料供应商、图像传感器供应商、ISP芯片供应商，以及中游的模组供应商、系统集成商，下游的消费电子企业、自动驾驶 Tier1等。从价值量来看图像传感器（CMOS Image Sensor）占了总成本的 50%，其次为占比 25%的模组封装和占比14%的光学镜头。
摄像头产业链
激光雷达（Lidar）的作用：主要用于探测周边物体的距离和速度。在激光雷达的发射端，由激光半导体产生一种高能量的激光束，激光与周围的目标发生碰撞后，再被反射回来，由激光雷达接收端捕获并进行运算，得到目标的距离和速度。激光雷达具有比毫米波和摄像头更高的探测精度，可探测的探测距离远，往往可以达到 200米以上。激光雷达按其扫描原理分为机械式、转镜式、MEMS和固态激光雷达。根据测距原理可以分为飞行时间测距（ToF）和调频连续波（FMCW）。当前行业处于激光雷达应用的摸索阶段，还没有一个清晰的方向，无法明确哪条技术路线会成为未来主流。
激光雷达市场广阔，中国企业将领先美国。激光雷达市场前景广阔，我们预测到2025 年，中国激光雷达市场将接近 150 亿元，全球市场接近 300 亿元；至 2030 年中国激光雷达市场将接近 350 亿元，全球市场接近 650 亿元，全球市场年化增长率达到 48.3%。美国最大自动驾驶公司特斯拉采用纯视觉方案，其他车企暂无激光雷达上车的具体计划，因此中国成为车载激光雷达的最大潜在市场。2022 年有大量国内整车厂推出搭载激光雷达的产品，预计 2022 年车载激光雷达产品出货量
将达到 20 万台。中国企业更具胜出概率是因为中国企业更加贴近市场，与中国整车厂配合度高，更容易获得市场订单，因此降本速度也会更快，形成良性循环。中国广阔的市场将会协助中国激光雷达企业弥补与国外企业的技术差距。
2022至 2030年中国激光雷达市场展望
激光雷达车型一览表
当前阶段各个技术路线各有优缺点，我们的判断是未来 FMCW 技术将与 TOF 技术并存、1550nm 的激光发射器会优于 905nm，同时市场可能会跳过半固态直接跨越到全固态阶段。
FMCW 技术与 TOF 技术并存：TOF 技术较为成熟，具有响应速度快、探测精度高的优点，但无法直接测量速度；FMCW 可以直接通过多普勒原理测量速度并且灵敏度高（高出 ToF 10 倍以上），抗干扰能力强，可长距离探测，功耗低。未来可能高端产品用 FMCW，低端产品用TOF。
1550nm 优于 905 nm：905nm 属于近红外激光，容易被人体视网膜吸收并造成视网膜损伤，因此 905nm 方案只能维持在低功率下。1550nm的激光，原理可见光谱，同等功率条件下的激光对人眼的损伤更小，探测距离更远，但缺点是需要InGaAs 做发生器，且不能使用硅基探测器。
跳过半固态直接跨越到全固态：现有的半固态方案转镜式、棱角式、MEMS，都存在少量机械部件，车载环境下使用寿命短，难以通过车规认证。固态激光雷达的 VCSEL+SPAD 方案采用芯片级工艺，结构简单，易过车规，成为目前纯固态激光雷达最主流的技术方案。iPhone12 pro 背后的激光雷达用的就是VCSEL +SPAD方案。
激光雷达的技术路线及代表性企业
高精地图存在被颠覆的可能。路线之争在高级地图领域持续，特斯拉提出了不需要提前测绘的高精地图的方案，用摄像头采集到数据为基础，利用人工智能技术构建环境的三维空间，采用众包的思维，由每一辆车提供道路信息，并在云端统一汇总。因此我们需要警惕技术革新对高精地图的颠覆。
部分从业者认为高精度地图对于智能驾驶不可或缺，从视野范围看，高精度地图不受遮挡，不存在距离和视觉的缺陷，在特殊天气条件下，高精度地图依旧可以发挥作用；从误差看，高精度地图可以有效消除部分传感器误差，在部分路况条件下，可以有效对现有传感器系统进行补充修正。此外，高精度地图还可以构建驾驶经验数据库，通过多维时空数据的挖掘，分析危险区域，为驾驶者提供新的驾驶经验数据集。
激光雷达+视觉技术，采集车+众包模式是未来高精地图的主流方案。
高精地图需要平衡精度和速度两个衡量指标。过低的采集精度和过低的更新频率无法满足自动驾驶对高精地图的需求。为解决这一问题高精地图企业采用了一些新方法来应对，比如众包的模式，每一台自动驾驶汽车都作为高精地图的采集设备提供高精动态信息，汇总后分发给其他汽车使用。在这一模式下，领先的头部高精地图企业由于可参与众包的车型数量多，因此可以采集更加精确、快速的高精地图，维持强者恒强的局面。
高德地图融合方案
智能汽车设计 智能汽车开发者平台
一、传感器：不同定位与功能，优势互补
自动驾驶汽车往往配备了多种传感器，包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达。这些传感器各有不同的功能与定位，优势互补；作为一个整体，成为了自动驾驶汽车的眼睛。2021 年以后的新车都配备了大量的传感器，目的是预留冗余硬件，以便后续通过 OTA 的方式实现更多自动驾驶功能。
2021年 1-5月国内新发布车型传感器配置及核心功能
摄像头的作用：主要用于车道线、交通标示牌、红绿灯以及车辆、行人检测，有检测信息全面、价格便宜的特征，但会受到雨雪天气和光照的影响。现代摄像头由镜头、镜头模组、滤光片、CMOS／CCD、ISP、数据传输部分组成。光线经过光学镜头和滤光片后聚焦到传感器上，通过CMOS或 CCD集成电路将光信号转换成电信号，再经过图像处理器（ISP）转换成标准的 RAW，RGB或 YUV等格式的数字图像信号，通过数据传输接口传到计算机端。摄像头可以提供丰富的信息。但是摄像头依赖自然光源，目前视觉传感器的动态做得不是特别宽，在光照不足或者光照剧烈变化的时候视觉画面可能会出现短暂的丢失，并且在雨污状况下功能会受到严重的限制，行业内通常通过计算机视觉的方式克服摄像头的各种缺点。
车载摄像头是高增量市场。车载摄像头的使用量随着自动驾驶功能的不断升级而增加，比如前视普遍需要 1-3 个摄像头、环视需要4-8 个摄像头。预计到2025年全球车载摄像头市场将达 1762.6 亿元，其中中国市场 237.2 亿元。
2015-2025年全球和中国车载摄像头市场规模（亿元）
车载摄像头行业产业链包括上游的镜头组供应商、胶合材料供应商、图像传感器供应商、ISP芯片供应商，以及中游的模组供应商、系统集成商，下游的消费电子企业、自动驾驶 Tier1等。从价值量来看图像传感器（CMOS Image Sensor）占了总成本的 50%，其次为占比 25%的模组封装和占比14%的光学镜头。
摄像头产业链
激光雷达（Lidar）的作用：主要用于探测周边物体的距离和速度。在激光雷达的发射端，由激光半导体产生一种高能量的激光束，激光与周围的目标发生碰撞后，再被反射回来，由激光雷达接收端捕获并进行运算，得到目标的距离和速度。激光雷达具有比毫米波和摄像头更高的探测精度，可探测的探测距离远，往往可以达到 200米以上。激光雷达按其扫描原理分为机械式、转镜式、MEMS和固态激光雷达。根据测距原理可以分为飞行时间测距（ToF）和调频连续波（FMCW）。当前行业处于激光雷达应用的摸索阶段，还没有一个清晰的方向，无法明确哪条技术路线会成为未来主流。
激光雷达市场广阔，中国企业将领先美国。激光雷达市场前景广阔，我们预测到2025 年，中国激光雷达市场将接近 150 亿元，全球市场接近 300 亿元；至 2030 年中国激光雷达市场将接近 350 亿元，全球市场接近 650 亿元，全球市场年化增长率达到 48.3%。美国最大自动驾驶公司特斯拉采用纯视觉方案，其他车企暂无激光雷达上车的具体计划，因此中国成为车载激光雷达的最大潜在市场。2022 年有大量国内整车厂推出搭载激光雷达的产品，预计 2022 年车载激光雷达产品出货量
将达到 20 万台。中国企业更具胜出概率是因为中国企业更加贴近市场，与中国整车厂配合度高，更容易获得市场订单，因此降本速度也会更快，形成良性循环。中国广阔的市场将会协助中国激光雷达企业弥补与国外企业的技术差距。
2022至 2030年中国激光雷达市场展望
激光雷达车型一览表
当前阶段各个技术路线各有优缺点，我们的判断是未来 FMCW 技术将与 TOF 技术并存、1550nm 的激光发射器会优于 905nm，同时市场可能会跳过半固态直接跨越到全固态阶段。
FMCW 技术与 TOF 技术并存：TOF 技术较为成熟，具有响应速度快、探测精度高的优点，但无法直接测量速度；FMCW 可以直接通过多普勒原理测量速度并且灵敏度高（高出 ToF 10 倍以上），抗干扰能力强，可长距离探测，功耗低。未来可能高端产品用 FMCW，低端产品用TOF。
1550nm 优于 905 nm：905nm 属于近红外激光，容易被人体视网膜吸收并造成视网膜损伤，因此 905nm 方案只能维持在低功率下。1550nm的激光，原理可见光谱，同等功率条件下的激光对人眼的损伤更小，探测距离更远，但缺点是需要InGaAs 做发生器，且不能使用硅基探测器。
跳过半固态直接跨越到全固态：现有的半固态方案转镜式、棱角式、MEMS，都存在少量机械部件，车载环境下使用寿命短，难以通过车规认证。固态激光雷达的 VCSEL+SPAD 方案采用芯片级工艺，结构简单，易过车规，成为目前纯固态激光雷达最主流的技术方案。iPhone12 pro 背后的激光雷达用的就是VCSEL +SPAD方案。
激光雷达的技术路线及代表性企业
高精地图存在被颠覆的可能。路线之争在高级地图领域持续，特斯拉提出了不需要提前测绘的高精地图的方案，用摄像头采集到数据为基础，利用人工智能技术构建环境的三维空间，采用众包的思维，由每一辆车提供道路信息，并在云端统一汇总。因此我们需要警惕技术革新对高精地图的颠覆。
部分从业者认为高精度地图对于智能驾驶不可或缺，从视野范围看，高精度地图不受遮挡，不存在距离和视觉的缺陷，在特殊天气条件下，高精度地图依旧可以发挥作用；从误差看，高精度地图可以有效消除部分传感器误差，在部分路况条件下，可以有效对现有传感器系统进行补充修正。此外，高精度地图还可以构建驾驶经验数据库，通过多维时空数据的挖掘，分析危险区域，为驾驶者提供新的驾驶经验数据集。
激光雷达+视觉技术，采集车+众包模式是未来高精地图的主流方案。
高精地图需要平衡精度和速度两个衡量指标。过低的采集精度和过低的更新频率无法满足自动驾驶对高精地图的需求。为解决这一问题高精地图企业采用了一些新方法来应对，比如众包的模式，每一台自动驾驶汽车都作为高精地图的采集设备提供高精动态信息，汇总后分发给其他汽车使用。在这一模式下，领先的头部高精地图企业由于可参与众包的车型数量多，因此可以采集更加精确、快速的高精地图，维持强者恒强的局面。
高德地图融合方案
【固态电池之争：丰田专利数排第一，中企没有进前十】
#固态电池专利数中企没进前十#
日前，日经新闻援引从事专利调查和分析的调查机构Patent Result的数据显示，日本企业在全固态电池的专利数上处于领先地位。专利数前五的企业分别为丰田、松下控股（HD）、出光兴产、三星电子、村田制作所，除了三星电子，其余4家均为日本企业。其中，丰田专利数居第一，专利数达1331件，是第二名的三倍。
值得注意的是，全固态电池专利数前十名中，日本企业6家、韩国企业4家，没有一家中国企业上榜。
作为锂电池的升级版，固态电池在能量密度、充电速率、安全性、循环寿命以及电芯热管理上都优于液态锂电池，被看作是下一代电池技术。电动新能源汽车市场迟到的日系车企加速布局固态电池，国内厂商又该如何应对？
锂电池的“升级版”，日韩专利数占优
电池充放电本质上，是锂离子通过电解质在正极和负极中迁移的过程。由于液态电解液在低温环境下黏度变大，充放电容量出现下降，导致续航里程缩水。其不稳定的特性也埋下电池自燃的隐患。
而固态电解液不仅规避上述问题，还提升了电池的能量密度、循环寿命以及充电速率，降低对电芯热管理的需求。以宁德时代此前发布的第三代CTP电池模组“麒麟电池”为例，其空间利用率达到72%，能量密度可达255Wh/kg，续航里程达到1000公里，而固态电池能力密度能实现300Wh/kg，甚至达到500Wh/kg。
固态电池中的“固态”指的就是电解质的形态。按照电解液的占比，可分为半固态电池（电解液含量低于10%）、固态电池（电解液含量低于5%）以及全固态电池（不含有任何液态电解质）。
固态电解质又分为三条技术路线，聚合物电解质、氧化物电解质、硫化物电解质，三者离子电导率呈递增关系。离子电导率高，意味着电阻更低，锂离子迁移数更快，更易实现快速充电，但三者的开发难度也是递进关系。
中南大学先进电池材料教育研究中心教授张永柱介绍称，聚合物电解质成本可控，兼容现阶段的工艺水平，但室温电导率相对较低。氧化物电解质具备良好的化学和热稳定性，机械强度高（避免内部应力导致电池性能下降），但通常表现出较高的晶界阻抗，对锂金属浸润性较差。而硫化物电解质的优势是晶界阻抗低，易于冷压成型，但部分材料成本较高，同时存在和氧化物正极材料的副反应。
张永柱认为，理论上硫化物最适用于电动汽车领域，但开发难度最大。
欧洲和中国倾向选择开发难度相对较低、更易实现商业化的聚合物电解质以及氧化物电解质，而日韩开局就选择“地狱难度”——硫化物电解质。
Patent Result统计显示，2000年截至2022年3月底公开的专利数，丰田专利数达到1331件、松下控股445件、出光兴产272件，三家厂商均为日本企业。
资料显示，丰田1990年便着手固态电池的研究，从电池自身的结构到材料、制造工序，丰田拥有广泛领域的专利。2020年，丰田成为全球售价推出全固态电池试制车的整车厂。光兴产专利主要集中在金属类材料等方面。
与此同时，三星电子和LG化学则在加速追赶日本厂商。日经新闻报道称，在2016年以后，三星电子和LG化学等厂商大幅增加专利数，其专利数增长速度超过2倍。韩国企业大量拥有延长电池寿命等关系到实用阶段性能的专利。
商用化进程难，国内厂商折中
除了电解质的选择，各国在是否直接挑战全固态电池上也存在差异，其中日系厂商押宝全固态电池，中国厂商更多瞄准半固态电池市场。
按照丰田的规划，未来9年，丰田将投资8万亿日元用于新能源汽车（纯电、混动、氢能源）的研发。在2025年前，丰田要实现全固态电池小规模量产，首先搭载在混动车型上；到2030年前，丰田的全固态电池要实现持续、稳定生产。
今年4月，本田表示“未来10年，我们将投入约8万亿日元研发经费，并在电动化和软件领域共计投入约5万亿日元，加快电动化进程”，并称全固态电池是未来电池技术路线之一，计划投资430亿日元，用于建设全固态示范生产线，该产线预计2024年春季动工。
同年4月，日产固态电池开发负责人Kazuhiro Doi在全固态电池技术说明会表示，固态电池能量密度是目前液态锂离子电池的两倍，日产将克服导致全固态电池商业化难以实现的关键因素，计划在未来6年内，推出重量更轻、体积更小、能量密度更高的固态电池。
早在去年11月29日，日产就在“日产汽车2030愿景”上表示，公司计划在2024年在横滨建设固态电池试点工厂，将电池充电时间减少到三分之一，在2028年推出搭载全固态电池的电动车型。
可以看出，日系“三巨头”押宝全固态电池领域，但硫化物电解质工艺复杂、稳定性差，短期内降低制造成本难度较大。
有业内人士认为，目前，全固态电池的优势并未被完全验证，其产业前景可能类似氢燃料电池，在特定场景中应用，大规模取代液态动力电池可能性很小。
中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高同样认为，固态电池真正投入大规模商业应用大概的时间是在2025~2030年之间。
在全固态技术未成熟之前，国内厂商选择折中方案，推行半固态电池。日前，赣锋锂业在互动平台表示，公司第一代固态电池在东风E70上实测续航超过400公里。
今年5月，国轩高科在安徽合肥举行第十一届科技大会上发布一款360Wh/kg三元半固态电池，预计年内实现量产。国轩高科表示，除了360Wh/kg能量密度的半固态电池，400Wh/kg能量密度电池目前在公司实验室已有原型样品。
宁德时代方面告诉观察者网，公司关于固态电池领域的相关布局暂时无法透露。
今年3月电池百人会上，欧阳明高对国内固态电池市场就有过预估，以产业化为衡量标准，2025年能量密度达到350Wh/kg，固液混合电解质的半固态电池出现；2030年能量密度达到400Wh/kg，液态电解质更少的准固态电池量产，真正的全固态产品预计不超过1%；2035年能量密度目标是500Wh/kg，全固态电池实现产业化。
在固态电池领域，日韩凭借先发优势，在专利储备优于国内厂商。市场驱动下，国内厂商下半场能否实现赶超？ https://t.cn/RI7nYAL
#固态电池专利数中企没进前十#
日前，日经新闻援引从事专利调查和分析的调查机构Patent Result的数据显示，日本企业在全固态电池的专利数上处于领先地位。专利数前五的企业分别为丰田、松下控股（HD）、出光兴产、三星电子、村田制作所，除了三星电子，其余4家均为日本企业。其中，丰田专利数居第一，专利数达1331件，是第二名的三倍。
值得注意的是，全固态电池专利数前十名中，日本企业6家、韩国企业4家，没有一家中国企业上榜。
作为锂电池的升级版，固态电池在能量密度、充电速率、安全性、循环寿命以及电芯热管理上都优于液态锂电池，被看作是下一代电池技术。电动新能源汽车市场迟到的日系车企加速布局固态电池，国内厂商又该如何应对？
锂电池的“升级版”，日韩专利数占优
电池充放电本质上，是锂离子通过电解质在正极和负极中迁移的过程。由于液态电解液在低温环境下黏度变大，充放电容量出现下降，导致续航里程缩水。其不稳定的特性也埋下电池自燃的隐患。
而固态电解液不仅规避上述问题，还提升了电池的能量密度、循环寿命以及充电速率，降低对电芯热管理的需求。以宁德时代此前发布的第三代CTP电池模组“麒麟电池”为例，其空间利用率达到72%，能量密度可达255Wh/kg，续航里程达到1000公里，而固态电池能力密度能实现300Wh/kg，甚至达到500Wh/kg。
固态电池中的“固态”指的就是电解质的形态。按照电解液的占比，可分为半固态电池（电解液含量低于10%）、固态电池（电解液含量低于5%）以及全固态电池（不含有任何液态电解质）。
固态电解质又分为三条技术路线，聚合物电解质、氧化物电解质、硫化物电解质，三者离子电导率呈递增关系。离子电导率高，意味着电阻更低，锂离子迁移数更快，更易实现快速充电，但三者的开发难度也是递进关系。
中南大学先进电池材料教育研究中心教授张永柱介绍称，聚合物电解质成本可控，兼容现阶段的工艺水平，但室温电导率相对较低。氧化物电解质具备良好的化学和热稳定性，机械强度高（避免内部应力导致电池性能下降），但通常表现出较高的晶界阻抗，对锂金属浸润性较差。而硫化物电解质的优势是晶界阻抗低，易于冷压成型，但部分材料成本较高，同时存在和氧化物正极材料的副反应。
张永柱认为，理论上硫化物最适用于电动汽车领域，但开发难度最大。
欧洲和中国倾向选择开发难度相对较低、更易实现商业化的聚合物电解质以及氧化物电解质，而日韩开局就选择“地狱难度”——硫化物电解质。
Patent Result统计显示，2000年截至2022年3月底公开的专利数，丰田专利数达到1331件、松下控股445件、出光兴产272件，三家厂商均为日本企业。
资料显示，丰田1990年便着手固态电池的研究，从电池自身的结构到材料、制造工序，丰田拥有广泛领域的专利。2020年，丰田成为全球售价推出全固态电池试制车的整车厂。光兴产专利主要集中在金属类材料等方面。
与此同时，三星电子和LG化学则在加速追赶日本厂商。日经新闻报道称，在2016年以后，三星电子和LG化学等厂商大幅增加专利数，其专利数增长速度超过2倍。韩国企业大量拥有延长电池寿命等关系到实用阶段性能的专利。
商用化进程难，国内厂商折中
除了电解质的选择，各国在是否直接挑战全固态电池上也存在差异，其中日系厂商押宝全固态电池，中国厂商更多瞄准半固态电池市场。
按照丰田的规划，未来9年，丰田将投资8万亿日元用于新能源汽车（纯电、混动、氢能源）的研发。在2025年前，丰田要实现全固态电池小规模量产，首先搭载在混动车型上；到2030年前，丰田的全固态电池要实现持续、稳定生产。
今年4月，本田表示“未来10年，我们将投入约8万亿日元研发经费，并在电动化和软件领域共计投入约5万亿日元，加快电动化进程”，并称全固态电池是未来电池技术路线之一，计划投资430亿日元，用于建设全固态示范生产线，该产线预计2024年春季动工。
同年4月，日产固态电池开发负责人Kazuhiro Doi在全固态电池技术说明会表示，固态电池能量密度是目前液态锂离子电池的两倍，日产将克服导致全固态电池商业化难以实现的关键因素，计划在未来6年内，推出重量更轻、体积更小、能量密度更高的固态电池。
早在去年11月29日，日产就在“日产汽车2030愿景”上表示，公司计划在2024年在横滨建设固态电池试点工厂，将电池充电时间减少到三分之一，在2028年推出搭载全固态电池的电动车型。
可以看出，日系“三巨头”押宝全固态电池领域，但硫化物电解质工艺复杂、稳定性差，短期内降低制造成本难度较大。
有业内人士认为，目前，全固态电池的优势并未被完全验证，其产业前景可能类似氢燃料电池，在特定场景中应用，大规模取代液态动力电池可能性很小。
中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高同样认为，固态电池真正投入大规模商业应用大概的时间是在2025~2030年之间。
在全固态技术未成熟之前，国内厂商选择折中方案，推行半固态电池。日前，赣锋锂业在互动平台表示，公司第一代固态电池在东风E70上实测续航超过400公里。
今年5月，国轩高科在安徽合肥举行第十一届科技大会上发布一款360Wh/kg三元半固态电池，预计年内实现量产。国轩高科表示，除了360Wh/kg能量密度的半固态电池，400Wh/kg能量密度电池目前在公司实验室已有原型样品。
宁德时代方面告诉观察者网，公司关于固态电池领域的相关布局暂时无法透露。
今年3月电池百人会上，欧阳明高对国内固态电池市场就有过预估，以产业化为衡量标准，2025年能量密度达到350Wh/kg，固液混合电解质的半固态电池出现；2030年能量密度达到400Wh/kg，液态电解质更少的准固态电池量产，真正的全固态产品预计不超过1%；2035年能量密度目标是500Wh/kg，全固态电池实现产业化。
在固态电池领域，日韩凭借先发优势，在专利储备优于国内厂商。市场驱动下，国内厂商下半场能否实现赶超？ https://t.cn/RI7nYAL
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