【开源证券】开源中小盘2023年中期投资策略:AI+自动驾驶,奇点已至.pdf

2023-09-06
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AI驱动,L3级自动驾驶奇点已至


特斯拉FSD日益成熟,演进为“全场景自动驾驶”并面向所有用户开放


随着特斯拉V11及后续版本的更新,特斯拉的算法日益成熟,在处理无车道线的崎岖山路、无保护左转、闹市区人流密集区域 行驶、夜间闹市行驶、恶劣天气下行驶等场景时表现令人印象深刻。


用户使用条件逐步放宽,表明特斯拉对产品信心:2022年11月24日,马斯克表示,“北美任何人都可以从车辆屏幕上申请特斯 拉FSD Beta”意味着特斯拉全自动驾驶FSD Beta版已面向北美付费用户开放。从早期V9版本只推送给以员工为主的约2000名体 验用户,到全面向北美客户开放,再到未来或将免费为客户开放试用,特斯拉对自身产品的信心逐步提升,产品日益走向成熟。 特斯拉安全分数:2021年9月25日,特斯拉推出了安全评分测试版(Safety Score Beta),来评估驾驶员的驾驶行为,为保险定 价,同时作为是否推送FSD测试的参考。安全分数介于0-100之间,分数越高越安全,分数由五个安全因素影响:(1)每1000 英里前向碰撞警告;(2)硬制动(加速度超过0.3g);(3)激进转向(超过0.4g的左/右加速度);(4)不安全的跟随;(5) 强制自动驾驶仪脱离(收到三次警告后,Autopilot自动驾驶仪系统将在剩余行程中脱离)。2023年特斯拉推出了安全评分系统 beta2.0版本,新加入超速时间、未系安全带的驾驶习惯、深夜驾驶等标准以求让评分变得更加公平。


付费人群数量激增,软件盈利模式成为可能


特斯拉FSD的付费用户数量实现快速增长:截至2022年底FSD拥有超过40万用户使用,这一数据在2023年有望进一步提升,结 合北美目前特斯拉的保有量来看,特斯拉FSD自从向大部分客户开放后,渗透率实现了快速增长并达到了较高水平; FSD的行驶里程数加速推进:FSD累计行驶里程数显著加速增长,数额从2023年Q1的1.5亿英里,到2023年Q2财报增长至3亿英 里以上接近翻倍,FSD的整体使用量在快速提升。


特斯拉持续迭代进化,实现全域自研构建深厚壁垒


特斯拉构建了全栈自研的自动驾驶体系:车端的FSD算力芯片和板卡域控制器;云端的训练所需算力芯片D1芯片和超级计算机 Dojo,以及全栈自动驾驶算法包含感知算法、规控算法、和各类神经网络;以及数据闭环体系:包含数据挖掘等整套系统的搭 建,以及自动标注、仿真平台等的构建,形成了强有力的联合优化能力,并且能够应用在汽车、机器人上,实现规模化降本。


算法端:FSD持续进化,大模型嵌入各个环节


特斯拉的自动驾驶算法并非一蹴而就,而是在一步步迭代中逐步成熟,在感知端自2020年引入Transformer后不断完善,2021年 形成了带有时序信息的BEV+Transformer网络,2022年进一步引入占用网络,形成相对完整的算法框架。


云端:打造自研大算力芯片和超级计算机


自研D1芯片和Dojo超级计算机布局算力。为了进一步提升算力水平,2021年起特斯拉开始自研D1人工智能芯片和Dojo超级计算 机。将25颗自研的D1芯片封装成Dojo训练模块,再将120个训练模块结合Dojo接口处理器等组件融合形成Dojo主机,目前10机柜 的Dojo ExaPOD超级计算机将拥有1.1EFlops算力,并且拥有强扩展能力,借助特斯拉强大的软件能力,将有效提升其在算法领域 的迭代速率。 而据特斯拉AI官方账号显示,特斯拉将在2024年1月将拥有等效10万片英伟达A100GPU的算力,在2024年的10月拥有100EFlops 算力,等效30万片英伟达A100GPU算力。


BEV+Transformer,自动驾驶进入大模型时代


BEV+Transformer横空出世,大模型推动自动驾驶迈向普及


早期自动驾驶方案采用激光雷达+高精度地图为主。该方案中,对静态环境的感知强依赖高精度地图,实时的动静态障碍物感 知强依赖激光雷达。高精地图成为一项“基础设施”,将很多在线难以解决的问题提前存储到地图数据中,行车时作为一项重 要的感知信息来源,减轻传感器和控制器的压力,但只能在有图地区行驶。 高昂的单车成本和高精度地图成为自动驾驶大规模推广瓶颈。早期Waymo的Robotaxi量产车型改装成本约为20万美元/量,成本 高昂,加之高精度地图采集制作以及合规要求繁杂,该自动驾驶方案泛化性弱,仅局限在商用车领域,难以推广。市场亟待出 现一种单车性能强大、成本低廉的自动驾驶解决方案。


2021年特斯拉推出BEV+Transformer、重感知轻地图的自动驾驶解决方案,开启了自动驾驶行业新的篇章。 BEV全称为Bird’s Eye-View(鸟瞰图),即通过神经网络将各个摄像头和传感器获取的信息进行融合,生成基于俯视的“上帝 视角”,同时加入时序信息,动态地对周边环境进行感知输出,便于后续预测规划模块使用。驾驶行为是在3D空间中进行,而 鸟瞰图则是将2D图像的透视空间转换为3D空间,使得车辆可以判断自己和空间的关系。


占用网络:直接在矢量空间产生统一的体积占用数据。对于车子周围任意的一个3D位置,它预测了该位置被占用的概率;对每 个位置它还会产生一定的语义信息比如路边、汽车、行人等,用不同的颜色标出;同时观测速度信息。形成“占用栅格”+“栅 格流(描述速度信息)”+弱语义的表达形式。 占用网络优势显著:(1)改变神经网络算法先“认识”才能“识别”的特性,形成了动静态物体统一的障碍物感知方式,可 大幅减少Corner Case,提升安全性;(2)摆脱检测框的约束,对不规则外形障碍物的感知能力大大增强;(3)对特斯拉来说, 通用障碍物感知能力可以复用到其他产品如机器人上,形成统一的算法框架。


规控算法由基于规则迈向基于神经网,大模型开始崭露头角


发力安全性、舒适性和效率,规控算法成为当前头部玩家主攻方向。人能够基于有限的感知信息完美实现驾驶行为,很大程度 因为人类拥有强大的“预测”和“规控”能力。对自动驾驶而言,安全性、舒适性和效率都最大化的驾驶策略是各大厂商追求 的目标,规控环节的成熟度直接决定了自动驾驶功能的消费者体验,目前头部玩家已经将主攻方向转移到规控算法领域。 “拟人化”、强泛化性,人工智能推动自动驾驶“老司机”上线。早年的算法通常采用基于专家知识和规则的模式为主,基于 规则的系统需要不断补充新的规则以实现对各类环境的良好应付,日积月累代码量庞大,占用算力资源且不易维护。因此依靠 数据驱动的基于人工智能的规控算法日益走向台前。面对复杂的外部环境,人工智能模型能够更加平滑的以“类人”的方式对 驾驶行为进行处理,泛化能力强、舒适性好,应对复杂场景的能力大幅提升。


端到端(感知决策一体化):大模型为自动驾驶彻底实现带来希望


模块化自动驾驶算法:即为感知、预测、规划等环节分别构建并组合在一起。方案反应了工程师的结构化思想,将任务拆解, 每个模块独立负责单独的子任务,拥有研发团队分工明确,便于问题回溯,易于调试迭代等优点。 端到端自动驾驶算法:即设计一个算法模型,直接输入传感器感知的信息,输出控制结果。 端到端算法拥有明显的优势: (1)其遵循了自动驾驶的第一性原理:即无论感知、规划、决策模块如何设计,最终为实现更好的自动驾驶效果,因此现有 的方法聚焦单独某个模块的优化,对整体的效果提升未必有效; (2)端到端的方式可避免模块化方式误差在模块中传导放大的问题,去掉冗余信息,提升视觉信息的表达; (3)传统模块化的算法中需要面临模型之间的多个编解码环节,带来的计算的冗余浪费; (4)规则驱动彻底转变为数据驱动,让汽车自动驾驶模型训练变得简洁。


国内玩家快速跟进,整车厂迎价值重估


华为:ADS 2.0首发问界M5智驾版,稳居国内智能驾驶第一梯队


2023年4月16日,华为于2023上海国际汽车工业展览会前夕首发HUAWEI ADS 2.0(Advanced Driving System,华为高阶智能驾 驶系统)及智能座舱、智能车载光、智能汽车数字平台、智能车云服务等一系列智能汽车解决方案,华为常务董事、智能汽车 解决方案BU CEO余承东在发布会上宣布华为高阶智能驾驶系统HUAWEI ADS 2.0将在AITO 问界M5华为高阶智能驾驶版首发。 后续阿维塔11、极狐阿尔法S HI版也将升级ADS 2.0系统,并且未来预计还将有10余款车型搭载ADS 2.0系统。 ADS 2.0系统提供买断、订阅两种消费模式,其中一次性买断价为36000元,包年/包月订阅价格分别为7200元/720元。同时,随 着智能驾驶功能的持续完善,价值量预计还将持续增长。


大疆车载:大疆旗下智能驾驶方案子品牌,2023年将推出领航城区功能


大疆是全球无人机领域领军企业,有着千万级无人机量产经验、强大供应链整合能力及智能化开发技术。2016年,公司正式成 立车载项目组,将多场景硬件复用、极限压榨硬件算力、弱依赖、少假设、产业深度合作为发展思路。2019年,大疆车载品牌 正式启用,定位为Tier1,专注于智能驾驶系统及其核心零部件的研发、生产、销售等。同年,公司建成首座车规级智能制造中 心,并与大众集团、上汽通用五菱等知名车企建立合作。2021年4月,公司在上海车展上推出D80/D80+、D130/D130+、泊车等 场景下的智驾方案。2022年9月,全球首款大疆智驾量产车型2023款KiWi EV上市。2023年4月,公司全新智驾方案成行在电动 汽车百人会上亮相,将提供领航城区等8项功能。2023年8月10日,首发搭载灵犀智驾2.0的宝骏云朵460灵犀版开始接受盲订。 其是行业首款搭载800万像素惯导双目摄像头智驾车型,配合大疆成行平台的能力,具备同级唯一0-130km/h全速域智能行车辅 助、同级唯一跨层记忆泊车、同级唯一循迹倒车功能。更多高速领航和记忆领航等功能预计将于9月揭晓,并将于10月上市交付。


小鹏:国内智能驾驶领军,三步走实现全场景辅助驾驶


小鹏是国内智能驾驶领域领军企业,掌握视觉感知、多传感器融合、决策、规划、控制等一系列核心能力,实现智能驾驶方案 全栈自研。2018年,公司Xpilot智能辅助驾驶系统正式落地,能够提供单车道辅助驾驶等L1级辅助驾驶功能,开启公司智能驾 驶领域探索之路。2019年,公司L2级行车辅助系统成功实现量产应用。2021年,公司推出高速NGP功能。2022年,公司推出城 市NGP功能,完成公司智能驾驶上半场(高速、地下停车场等单场景辅助驾驶)最后一个核心能力的建设,同时截至2022年底 公司高速NGP功能里程渗透率已超60%。展望未来,公司计划在2023-2024年实现全场景辅助驾驶功能,2025年起向无人驾驶迈进。


理想:国内智能驾驶龙头,积极推动城市NOA功能落地


2019年4月,理想首款量产车型理想ONE上市,能够提供LDW、LCA、FCW、ACC等L2级辅助驾驶功能。2021年12月,公司推 出高速NOA功能,同时根据高工智能汽车的数据,截至2023年4月,公司高速NOA里程已超过1.4亿公里。2022年起,公司发布 AD MAX和AD Pro智能驾驶系统,其中AD Max 2.0 采用英伟达Orin-X芯片,新增升级版高速NOA功能,而AD Pro 2.0搭载地平 线征程5芯片,标配高速NOA导航辅助驾驶功能。2023年4月,公司发布AD Max 3.0,通过大模型AI算法,逐步摆脱对高精地图 的依赖,将提供城市NOA功能,向更高频、复杂的场景渗透。


产业链各司其职,全面受益


大算力平台:电子电气架构迈向“区域控制+中央计算”时代


跨域融合形成中央计算平台,迈向“区域控制+中央计算”架构。通常整车EEA升级是将ECU聚类融合为驾驶/座舱/车身/底盘/动 力域控制器(或左/右/前车身域控制器);架构继续演进,各域控制器进行融合,这些域控制器的逻辑运算功能被集成到一起 形成单独的中央计算平台,进行整车管理与逻辑运算,其指令交由各区域控制器(集成网关的区域ECU)执行,形成区域控制 器+中央计算平台架构。


软件和算法:应用、系统、工具软件齐备,市场玩家广泛参与


软件是智能汽车的重要组成部分。随着汽车逐步走向软硬件分离,软件成为构成汽车差异化的主要部分。 系统软件和应用软件缺一不可。软件部分可分为系统软件、应用软件及工具软件,系统软件包含虚拟机、驱动、BSP、操作系 统、中间件等底层软件,主要用来做硬件管理,信息交互等等。而应用软件则包含座舱中各类应用以及自动驾驶算法等。 系统软件走向SOA化提供稳定底座,应用软件独立更新延续汽车生命力,工具软助力功能实现。当前汽车底层软件逐步向券商 靠近走向SOA化,即将车内的各类功能变成服务供应用软件调度,在此基础之上,车载应用以及自动驾驶算法可通过OTA实现 持续迭代,让汽车常用常新。而工具软件则助力各类软件功能的开发和实现,亦是决定产品性能的重要组成部分。


线控底盘:应用于自动驾驶执行端,受益电动化智能化发展


线控底盘核心模块成长性优异:线控悬架、线控转向、线控 制动都有较高的单车价值量,据盖世汽车预测,三大方向在 2022-2026年均有不低于20%的市场规模成长; 线控底盘属于汽车执行端部件,是自动驾驶的基石:线控底 盘技术的落地会极大促进自动驾驶的发展,同时通过线控底 盘和座舱、动力等系统的交互也能够极大提升驾乘体验。 线控底盘处于发展初期技术潜力大:线控油门、换挡方面相 对成熟,应用率高;线控悬架方面目前空气悬架、自适应可 调减震器等已经出现并应用,未来会得到进一步发展;线控 制动和转向是最核心的环节,其中线控制动适用于高级别自 动驾驶的稳定量产产品不多,是各大玩家争相布局的赛道。


报告节选:


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)


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