中国传感器行业发展和市场分析报告Word文档格式.docx

1、二、多种组合 19三、场景创新 22第五节 风险提示 26图目录图 1：传感器的组成部分 4图 2：按测量对象分类的传感器 4图 3：全球传感器发展历程 5图 4：传感器的四大应用领域 6图 5：工业和汽车占据了传感器接近一半的需求 7图 6：国内传感器市场规模 8图 7：国内传感器主要企业 8图 8：国外传感器主要企业 9图 9：智能装备的输入系统构成 10图 10：机器感官、应用及实现其功能的代表性传感器 12图 11：激光测距仪、2D激光雷达、3D激光雷达需求升维的发展过程 13图 12： Velodyne公司激光雷达传感器产品 14图 13：Quanergy新产品S3固态3D激光雷达

2、15图 14：无人驾驶汽车的“三重”测距传感器及其优劣势 18图 15：无人驾驶汽车上的传感器的作用和优劣势对比 19图 16：Pepper机器人配置的智能传感器 20图 17：Big dog 机器人上的传感器 21图 18：Big dog机器人上的传感器 21图 19：路径规划式扫地机器人应用不同传感器技术路线的对比 22图 20：Neato Botvac D 23图 21：Neato XV系列的2D激光雷达 24图 22：科沃斯DR95参展CES2016 25图 23：Xrobot的inxni扫地机器人 25第一节 传感器市场分析一、传感器的分类与发展历程传感器指能够感受规定的物理量并按一

3、定的规律（数学函数法则）转换成可用输出信号的器件或装置。 传感器是设备感受外界环境的重要硬件，决定了装备与外界环境交互的能力，是设备智能化的硬件基础，尤其在很多智能设备中，传感器决定着设备的核心能力。一个典型的传感器由敏感元件、转换元件和调理电路组成。敏感元件用于直接感受被测量，转换元件用于转化为电量参数。传感器的组成部分 数据来源：北京欧立信咨询中心传感器用途广泛、种类繁多。按照测量对象可以将传感器分为检测光、放射线、声信号、磁信号、力、位置信息、温度、湿度、溶液流量流速等类型的传感器。每一种检测同样对象的传感器又有多种应用和不同的实现路径。具体可见如下这张图。按测量对象分类的传感器传感器的

4、发展大体可分三个阶段：第一阶段是20世纪50年代伊始，结构型传感器出现，它利用结构参量变化来感受和转化信号。第二阶段是20世纪70年代开始，固体型传感器逐渐发展起来，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成。如：利用材料的热电效应、霍尔效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器等。第三阶段是20世纪末开始，智能型传感器出现并得到快速发展。智能型传感器是微型计算机技术与检测技术相结合的产物，使传感器具有人工智能的特性。全球传感器发展历程 目前，国内传感器技术发展与创新的重点在材料、结构和性能改进3个方面：敏感材料从液态向半固态、固态方向发展；结构向小型化、集成化、模

5、块化、智能化方向发展；性能向检测量程宽、检测精度高、抗干扰能力强、性能稳定、寿命长久方向随着物联网技术的发展，对传统传感技术又提出了新的要求，产品正逐渐向MEMS技术、无线数据传输技术、红外技术、新材料技术、纳米技术、陶瓷技术、薄膜技术、光纤技术、激光技术、复合传感器技术、多学科交叉融合的方向发展。二、传感器在国内外的市场情况目前， 传感器的四大应用领域为工业、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品等。 其中，在国内， 工业和汽车电子产品用传感器占比约42%左右，而发展最快的是汽车电子和通信电子应用市场。此外，医疗、环境监测、油气管道、智能电网、可穿戴设备等领域的创新应用将成为新热点，有望在

6、未来创造更多的市场需求。传感器的四大应用领域 传感器产业发展白皮书， 北京欧立信咨询中心工业和汽车占据了传感器接近一半的需求 近年来，国内传感器市场持续快速增长，年均增长速度超过20%，2011年传感器市场规模为480亿元， 2012年达到513亿元， 2013年则超过640亿元。国内传感器市场规模 我国传感器产业已由仿制、引进逐步走向自主设计、创新发展阶段，国内传感器及芯片厂商快速发展，基本掌握了中低端传感器研发的技术，并向高端领域拓展， 产生了包括华工科技、大立科技、歌尔声学、瑞声声学、广陆数测、汉威电子、航天机电、美新半导体、中航电测、格科微电子、昆仑海岸、青鸟元芯、华润半导体等一批传感

7、器龙头企业，已开始在中高端传感器上取得一定进展。国际市场方面，目前全世界约40个国家从事传感器的研制、生产和应用开发，研发机构6000 余家。其中美、日、德等国家实力较强，产品门类繁多，各种产品累计2万余种。全球著名的公司包括美国霍尼韦尔公司、福克斯波罗公司、美国恩德福克公司，荷兰飞利浦公司，德国英飞凌公司，英国Bell&Howell公司等。国内传感器主要企业 中国传感器产业发展白皮书2014， 北京欧立信咨询中心国外传感器主要企业 第二节 智能装备上的传感器概览一、智能传感器是感知外界的重要输入智能装备能够感知外界环境，自主分析判断并制定决策，并实现自主反馈或行动。上述功能的实现总体上通过三

8、个功能系统来实现：输入系统、计算系统、输出系统。一般而言，智能装备的输入系统有两个来源：一个是人工输入的设置参数，一个是通过自身的传感器感知外界环境获得的信息。人工输入的参数反映着使用者基于自身使用目的和预期，对于智能设备的设置；传感器输入的数据反映着智能设备通过感知外界环境获得的有利于设备运转的信息。因此，传感器是智能设备除人工干预以外的唯一输入，也是智能设备能够自主获得信息、自主判断、自主行动的基础。智能装备的输入系统构成二、智能传感器让智能装备拥有多种“感觉”传感器作为智能装备唯一的自主式输入，相当于智能装备、机器人的各种感觉器官，智能装备对于外界环境的感觉主要有视觉、位置觉、速度觉、力

9、觉、触觉等。视觉是智能装备最常用的输入系统，并可以分为两大类： 一是直观的视觉，数据类型是像素组成的图片，典型的应用如机器视觉、物体识别等，此类传感器有高速相机、摄像机等； 二是环境模型式的视觉，数据类型是点云数据构成的空间模型，典型的应用是空间建模，此类传感器有3D激光雷达、激光扫描仪等。位置觉是指通过感知周围物体与自身的距离， 从而判断自身所处的环境位置，此类传感器有激光测距仪、 2D激光雷达、磁力计（判断方向）、毫米波雷达、超声波传感器等。速度觉是指智能装备对于自身运行的速度、 加速度、 角速度等信息的掌握， 此类传感器有速度编码器、加速感应器、 陀螺仪等。力觉在智能装备中用以感知外部接

10、触物体或内部机械机构的力，典型的应用如装在关节驱动器上的力传感器，用来实现力反馈；装在机械手臂末端和机器人最后一个关节之间的力传感器，用来检测物体施加的力等。触觉在智能装备中可以进一步分为接触觉、 压觉、 滑觉，此类传感器有光学式触觉传感器、压阻式阵列触觉传感器、滑觉传感器等，其中滑觉传感器是实现机器人抓握功能的必备条件。除以上五种人体感觉以外，一些物理传感器还具有超越人体的感觉，比如生物传感器可以测量血压、体温等，环境传感器可以测量温湿度、空气粉尘颗粒物含量、紫外线光照强度等。这些超越人体感官的传感器如今被可穿戴设备搭配起来，可穿戴设备从而被赋予了扩充人体感官的功能。机器感官、应用及实现其功

11、能的代表性传感器 第三节 传感器研发趋势随着微机电系统（MEMS）、激光技术、高科技材料等的技术进步，传感器的研发呈现多样化的趋势，有的利用生物材料模拟人类皮肤，创新传感器的触觉；有的利用MEMS技术研发微型智能化传感器，从而有利于复杂系统的集成；有的利用高精度的激光技术创造激光雷达，从而利于系统实时感知周边障碍物与环境等等。然而总体而言，传感器的研发过程呈现两阶段的趋势： 一、 技术创新，根据未能满足的需求开发新产品。 在第一阶段中， 传感器研发创新的方向源于智能装备、 创新设备的需求， 研发人员根据使用需求，创新出新型传感器。 二、 成本降低，应用落地，产品逐步切合产业化需求。 在第二阶段

12、中，在研发创新的过程中，为了满足人们对于智能装备产业化应用的需求，研究人员从对技术开发的关注转为对成本下降的关注，以实现传感器大规模生产，智能装备产业化应用的愿景。3D激光雷达就是这样一种从功能创新中诞生，又开始进入商业化开发的传感器。下面以激光雷达为例，梳理传感器典型的发展趋势。一、技术向高阶延展3D激光雷达的出现是为了满足系统对于实时空间感知的需求而出现的， 无人驾驶汽车、 无人机等自主移动式机器人出于空间识别、 自主避障、 规划路线的目的， 需要一个传感器能够实时对于周边环境进行扫描， 从而获知周边障碍物和道路的距离信息， 由此3D激光雷达应运而生。3D激光雷达的研发过程本质上是激光测距

13、技术的升维， 和实现的需求逐步升级的过程， 激光测距技术是3D激光雷达的基础。最早激光测距仪的出现，解决了点到点一维距离测量的需求；然后2D激光雷达的出现，解决了在一个扇形平面内感知接近物体的需求，测量的是平面内的距离；如今3D激光雷达，通过高速变化激光投射角度，对周边环境实时扫描获取距离信息，解决了在三维空间内的障碍物和环境识别需求，测量的是三维空间内的距离。激光测距仪、2D激光雷达、3D激光雷达需求升维的发展过程 3D激光雷达应用最热门的领域莫过于无人驾驶汽车，以3D激光雷达为主导的无人驾驶感知系统是当今无人驾驶领域采取的主流技术路线，但是3D激光雷达的成本一直是此技术路线的痛点。以生产3

14、D激光雷达最为知名的Velodyne公司的产品为例，三款产品按性能最高到底的售价分别为8万美元、 2万美元、 8千美元。在无人驾驶汽车研发测试阶段，包括谷歌、XX在内的科研机构一直采用8万美元的版本进行测试，据了解，谷歌无人驾驶汽车的总成本约为30多万美元，而该款64线型的3D激光雷达HDL-64占整车成本的25%。二、成本随应用降低经过了研发第一阶段技术创新以后，成本过高是以3D激光雷达为主的无人驾驶感知系统的主要问题，传感器生产公司对于激光雷达研发的关注点从功能增强转变为成本控制，由此进入了研发第二阶段：降低成本以实现产业化应用。在素有“ 电子消费领域科技风向标” 之称的2016CES大会上， 激光雷达科技企业Velodyne和Quanergy都展出了新型3D激光雷达。 Velod