图森未来研究报告：自动驾驶卡车独角兽

1 全球自动驾驶第一股，多地业务齐头并进

图森未来成立于 2015 年，公司提供自动驾驶卡车货运解决方案和运输服务。 公司成立之初是一家图像识别和人工智能领域的技术型创业公司（图森互联）， 基于计算机视觉技术，主营图片的嵌入式原生广告投放服务。2016 年转向自动 驾驶领域，采取场景制胜战略，聚焦自动驾驶货运领域。在美国的五年发展时 间，公司以五大核心技术为基础，三大产品“L4 卡车”、“图森路径”、“AFN终 端”为支撑，设计“图森运输”、“承运人自运”两种业务模式，构建全球首个 AFN 自动驾驶货运网络。作为行业“独角兽”，公司于 4 月 IPO 上市，成为全 球自动驾驶第一股。

公司在解决人工智能科技公司技术落地难的问题上，顺应政策推进，在美国实 现研发-路测-经营，三位一体的商业化演进；在中国，积极参与智慧物流示范 区建设。业务模式可以用三条曲线来阐述：

第一条曲线，自营车队运输，研发-路测-经营三位一体。公司目前自营车队 70 辆卡车（中国 20 辆，美国 50 辆），可以为有货运需求的托运人提供货物运输 服务，每英里收费 1.45 美元。公司目前主要客户为 UPS、Xpress 等物流企业， 为其提供货运服务。在提供货运服务、实现业务收入的同时，搜集道路数据， 积累路测经验，深化深度学习感知算法，更新迭代自动驾驶解决方案，加强应 对道路突发状况的能力。

第二条曲线，承运人运输，实现完全商业化的转折点。客户可向 OEM 订购搭 载了图森路径的 L4 特制半挂卡车。以自动驾驶技术为基础，接入 AFN 自主驾 驶货运网络，形成自动驾驶、路线规划等多功能一体化的服务模式。公司与 Navistar 合作研发的产品预计 2024 年开始量产并交付使用。

第三条曲线，基于物流示范区建设，掘金无人配送。公司 2016 年开始参与建 设自动化物流示范区，在包括港口、物流园区等封闭场景开展测试，致力于完 善智慧物流体系。2021 年 7 月，成立图灵智卡，探索厢式货运无人配送市场， 预计 2024 年交付第一批车辆。

2 在美国：“擎天柱”掘金公路货运市场

2.1 美国货运市场供需失衡，卡车货运市场 27 年空间可达万亿美元

货运市场规模不断扩大，卡车运输占据超半数份额。美国公路货运市场逐渐回 升，同比增速提高趋势明显。2020 年 3 月之前，美国公路货运呈现稳步上升势 头，每月环比增速约为 0.5%-1%，同比增速 1%-5%；受到疫情影响，2020 年 第一季度货运量出现断崖式下降，2020 下半年持续同比下降；受益于电商物流 业的复苏和发展，以及疫情的控制，2021 年，卡车货运吨位指数迅速回升，增 速明显，有望保持之前的增速，货运需求持续上升。

卡车货运优势显著，电子商务发展推动货运需求不断扩大，未来市场规模超万亿。2019 年，卡车运输量达 118.4 亿吨，占货运总量的 72.5%；卡车货运市场 总收入为 7917 亿元，占所有运输方式总收入的 80.4%。电子商务蓬勃发展是 其主要驱动力。2019 年美国零售市场总销售 37800 亿美元，其中电子商务销 售额 5980 亿，占总销售的 15.8%；2020 年，美国零售市场销售额 40400 亿美 元，同比增长 6.9%，电子商务销售 8610 亿，同比增长高达 44.0%，占比也升 至 21.3%。防范疫情导致消费者的消费习惯由实体店转向在线购物，刺激了电 子商务的蓬勃发展，进一步提高了物流运输的需求量。相比于其他货运方式， 卡车运输融合了灵活、成本和速度的优势，符合电商物流的低成本、高速度的 要求，行业发展的趋势也将进一步推动卡车货运需求的上升。根据美国卡车协 会数据，美国卡车货运市场规模 2027 年有望突破万亿美元收入。

劳动力成本占比明显，升高趋势显著。美国交通研究所 2019 年发布的《卡车 运营成本分析》中，统计出长途卡车每英里运营成本，其中劳动力成本 0.73 美 元/英里，油耗 0.37 美元/英里，设备维护、保险等成本 0.6 美元/英里。劳动力 成本占总成本的 43%高出第二成本 79%。自 2012 年以来，劳动力成本持续以10%的年复合增长率增长，从 2012 年到 2018 年，每英里劳动力成本增加了 46%。

劳动力成本上升来源于日益严重的司机短缺问题。美国交通研究所（ATRI） 2020 年发布《十大卡车行业问题》中，将司机短缺排在了首位。美国卡车协会 (ATA)的最新分析发现，从 2005 年到 2018 年，8 级半挂卡车司机的短缺增加 了两倍多，达到约 6 万名司机， ATA 预计司机短缺将进一步扩大，到 2028 年， 司机缺口将达到 16 万名。司机市场日益紧缩导致了司机薪酬不断升高。ATA 研究显示，2019 年卡车司机的平均收入为 5.8 万美元，与 2017 年相比增加了 6000 美元。整体来看，司机人口短缺、薪酬升高，加上每天持续驾驶时间的监 管限制，将继续对卡车司机工作时间供应和卡车货运能力施加下行压力。

自动驾驶技术有望缓解货运市场供需失衡，未来市场规模 5000 亿美元。自动驾驶有望落地的场景中，跨域干线物流市场 空间达到 7000 亿元，自动驾驶出租车 Robotaxi 市场空间达到 3500 亿元。随 着自动驾驶技术迭代升级，渗透率将逐步提高，假设到 2030 年渗透率达到 45%，自主货运市场规模近 5000 亿美元。

2.2 公司基于 AFN 网络，定位自动驾驶卡车货运方案的提供商+运营商

美国近 80%的卡车货运量集中在全国 10%的公路干线，货运干线较为固定。 在主要线路上进行商业化运营，可以用较少的成本获得更高的收益。利用美国 卡车运输线路集中的特点，公司构建了全球首个自动驾驶货运网络，主要由特 制 L4 半挂卡车、图森路径和 AFN终端三大产品组成。在 AFN上，可实现终端 —终端的长途自动驾驶货运，将紧缺的司机资源分配到“最后一公里”，从而有 效解决劳动力成本、司机短缺、驾驶安全、能源节省的问题。

公司 AFN 主要三大产品包括：

1）特制 L4 半挂卡车。与原始设备制造商（OEM）Navistar、Traton 以及众多 一级供应商合作生产 L4 半挂卡车，未来将大规模生产并投放于 AFN 上进行货 物运输。2018 年 1 月，在国际消费电子展上首次公开特制 L4 半挂卡车，经历 六个版本的更新。2020 年底接受订单累计 5775 辆，2021Q1 新增订单 1000 辆，我们预计，2021 年底前订单累计数量可突破万辆。公司计划 2024 年量产 并交付使用，但应考虑订单完成率等问题（截至 2021Q3 订单数量为 6875 辆）。 2）图森路径：监控车队运营，优化最快路线。特制 L4 自动半挂卡车搭载图森 的自动驾驶软件、基于云的 Tusimple Connect 操作监督系统和高清路线地图， 能够实现卡车在规定的运营范围内全天候运行。图森路径可实时监控卡车及其 车队的运动情况，收集车辆信息和道路数据，进行 API集成，将 AFN上的卡车 实现智能网联，为每辆卡车优化行驶路线，确保高效交付。3）AFN 终端（物 流枢纽中心）：端-端运输，发挥自动驾驶货运的最大优势。在美国公路运输干 线战略位臵设立终端，连接形成多条运输路线，互相交互形成网络。设立物流枢纽中心，将货物运输分割成长途运输和“最后一公里”短途运输，长途货运 司机短缺、劳动力成本升高的问题，避免“最后一公里”运输场景由封闭式转 为开放式带来的感知、决策、执行困难的问题。

公司两大商业模式：

承运人自运模式：轻量化业务模式。货运公司向 OEM 购买搭载了图森自动驾 驶系统的卡车，通过订阅图森路径，承运人需支付每英里 0.35 美元的订阅费。 传统卡车运营成本在每英里 1.70-1.98 美元，自动驾驶卡车可通过减少人工、 油耗等成本，大幅减少运营成本至 1 美元/英里。若每英里订阅费为 0.35 美元， 则可为承运人节省每英里 0.4-0.6 美元的成本。根据公司招股书，假设每辆自 动驾驶卡车每年，以每小时 40 英里的速度运行 350 天，每天工作 15 小时，那 么单车每年可行驶 21 万英里，行驶一年可为承运人节省 8.4-12.6 万美元，为 图森未来带来 7.4 万美元的营业收入。承运人前期购买硬件设施的增量成本， 可通过一年内的节省成本和业务增量收回。

图森车队运输模式：重资产业务模式，当前主要收入来源于公司自有车队运输模式。公司目前自营车队 70 辆卡车（中国 20 辆，美国 50 辆），可以为有货运 需求的托运人提供货物运输服务，每英里收费 1.45 美元。根据图森未来招股书， 若以最低每英里 1.70 美元的传统卡车费率为例，对托运人来说，预计每英里收 费率可降低 10%-15%，每 10 万英里可节省 17000-25000 美元。按照上述每辆 车每年行驶 21 万英里的假设，单车可为公司带来 30.5 万美元的营业收入。

三步推进计划，预计 2024 年实现 AFN 完全商业化运营。图森未来目前已按照 计划建成 AFN网络，连接菲尼克斯、图森、埃尔帕索、达拉斯、休斯敦和圣安 东尼奥等美国西南部城市（黑色路线），由图森自营车队提供运输服务，并以每 周 250 英里的速度绘制地图路线。下一步，计划在 2021 年底前将 AFN覆盖孟 菲斯、新奥尔良、亚特兰大、奥兰多和夏洛特，向美国东南部地区扩张（蓝色 路线）。预计在 2022-2024 年，完成向美国北部的扩张计划，绘制整个 46000 英里的美国州际公路系统，将 AFN覆盖美国 48 个州。

以自动驾驶卡车串联物流枢纽，加速 AFN 绘制。2021 年 7 月，公司与智慧仓 库、车队租赁公司 Ryder 达成合作，利用 Ryder 全美超过 500 个维护站点和超 过 6300 万平方英尺的智慧仓库作为公司 AFN 网络上的终端，实现 AFN 规模 化绘制，减少建设终端的大规模投资。通过智能网联自动驾驶集卡车串联物流 枢纽，形成完整的干线物流闭环网络。

与世界知名物流、货运公司合作，保证供应链下游业务量充足。公司连接物流 公司（UPS、US.XPRESS）、货运车队和运输公司（Werner、CN、McLane 等），拓展自动驾驶卡车的应用和推广自主货运解决方案。与托运人和承运人 合作，可以将 AFN 终端战略性地安臵在他们的配送中心附近，推动更多用户使 用其平台，从而进一步强化战略性终端网络，并促进网络的快速增长。

货运市场供需失衡问题刺激货运公司谋求智能化转型，进一步提高公司潜在业务需求量。以老牌货运公司 U.S.XPRESS 为例，公司利用人工智能和数字平台 打造数字化、网联化、智能化车队 Variant。车队自 2019Q4 基于数据库和小程 序创建，到 2021 年 Q2 规模达到 1160 辆，预计年底可达 1500 辆。Variant 车 队行驶里程多出 21%，司机年周转率提高 51%。科技赋能是未来货运车队的发 展趋势，我们认为，数字化是基础，网联化将车队信息、货物信息集合，最终 步入智能化的阶段。

2.3 自动驾驶货运赛道玩法多样

中美多玩家入局自动驾驶货运赛道，业务方向大致可分为两类：1、自营自动驾 驶卡车车队，为供应链下游客户提高较低成本的货运服务，如图森未来、 Waymo Via；2、出售自动驾驶系统/平台，客户自定义自动驾驶功能，如智加 科技、嬴彻科技，率先推出 L3 级自动驾驶系统交付客户，未来通过 OTA 升级 成 L4 级自动驾驶。

以智加科技和嬴彻科技为代表的公司，关注“实际-学习-解决-实际”的闭环数 据引擎，开展“轻资产”的业务模式。在 2021 年开始交付 L3 级自动驾驶系统， 实际应用于物流场景的自动驾驶量产车持续采集真实的运行数据，通过人工智 能，自动化标注系统，从海量数据中，自动筛选出真实场景中出现的可学习数 据（边缘案例），演进后的算法可持续通过空中下载技术（OTA） 推送，为已 经在实际运营中的车辆进行升级，在未来达到 L4 级自动驾驶。（报告来源：未来智库）

3 在中国：深化封闭园区智能运输，图灵智卡掘金城区配送

公司在中国一直专注于封闭场景（港口，物流园区）内的自动驾驶服务。公司 2017 年与曹妃甸政府签订战略合作协议，共建自动化物流示范区；与上海国际 汽车城签约，共同完成自动驾驶解决方案在汽车厂商和第三方用户的运营推广 工作，共同推进在港口、物流园区等建设物流自动化运输基地；2019 年，在东 海大桥开展应用于洋山港与芦潮港货运火车站间的无人驾驶港铁联运。

中国高速公路测试受到政策限制是延续 L4 半挂卡车的主要因素。自动驾驶技 术迭代发展及商业化应用探索离不开广泛的道路测试与示范应用项目落地，与 美国已有 43 个州允许进行 L4 自主半卡车测试，且其中 24 个州允许 L4 自主半 卡车进行商业部署不同，我国政策尚未允许自动驾驶卡车在开放高速公路上开 展道路测试及示范应用，缺乏路测，难以实现技术落地。

公路运输货运量较高，但周转能力较弱，短途货运业务集中。我们利用货物周 转量除以货运量测算，我国公路运输每万吨货物平均运输里程 177 公里。结果 表明，物流运输里程不及预期，限制自动驾驶发挥长途货运的优势，导致运输 效率降低，成本率升高。

3.1 港口、物流园区自动驾驶率先发力

中国港口、物流园区货运需求大，增长趋势明显。根据中国交通运输部数据显 示，我国港口货物月吞吐量可达 14 亿吨，且保持 5%-10%的同比增速，呈现 不断扩大趋势。在上海临港地区“陆、海、空无人系统综合示范区规划”的总 体布局下，依托临港科技城、上研智联的平台优势及图森未来的技术能力，联 合推动基于智能网联集装箱卡车的新式港铁联运规模化商用示范项目。

专注港口物流园区自动驾驶货运，简化行驶场景和地图构建。自动驾驶技术难 度要求因场景而异，依托场景开发自动驾驶技术产品。相比于驾驶场景较为开 放的城市道路，港口和高速公路场景交通情况相对简单，要求更简单的算法实 现和谐驾驶。物流和货运路线固定，简化高清地图路线的绘制。

3.2 城区无人配送或成为下一市场

城市内快递运送是城区无人配送的主要应用场景。根据国家统计局数据，近十 年，我国快递业务保持高速发展趋势，年复合增长率约为 35%，2020 年我国 快递业务量达 833.6 亿件，同比增速 31.2%，预计 2025 年可达 3100 亿件。假 设每单快递在城区内“最后一公里”运费为 3 元，无人配送渗透率 10%，市场 规模可达 930 亿元。

多公司加入城区无人配送赛道，图灵智卡有望实现弯道超车。中国市场各企业 无人配送布局大致分为两个方向，一是如美团、京东等电商和消费平台，设立 研发部门，自研无人驾驶技术；二是如顺丰、中通、EMS 等快递公司，投资无 人配送初创公司，获得核心技术。图灵智卡虽入局较晚，但在无人驾驶领域已 积累成熟的技术和应用，下一步，通过与下游物流公司建立战略合作，实现技 术商业化落地，有望在三至四年内完成赶超。（报告来源：未来智库）

4“图森生态”布局自动驾驶供应链，构筑护城河

自动驾驶技术可分为感知-决策-执行三个层面，供应链上游决定自动驾驶未来 发展方向。感知层包括雷达、摄像头等多种传感器，通过感知周围物体的距离、 高度、速度等运动特征，将信息转化为数据传输至计算平台；决策层基于深度 学习模型，围绕芯片组建计算平台，处理、分析感知层的信息；执行层面，利 用线控执行系统，发布动力、转向、制动、灯光、控制方面的命令。

4.1 感知层：多传感器融合，打造自动驾驶“千里眼顺风耳”

自动驾驶等级和渗透率提高，激光雷达是必需的高精度传感器。在感知系统中， 常见的有激光雷达、摄像头、毫米波雷达、超声波雷达。根据 SAE，将自动驾 驶等级划分为 L1-5，自动驾驶等级的升高会逐渐将司机从驾驶过程中解放出来， 实现“去司机化”的过程。目前市场上自动驾驶处在 L2/3 级别，市场渗透率在 40%左右。未来，要实现 L4/5 级别自动驾驶，对感知层探测、跟踪、识别目标 的要求会进一步提高，激光雷达以其高精度、稳定性和强大的信息收集能力， 将成为不可缺少的传感器。

公司与 Aeva（Aseries）、采埃孚、Aeye（4sight 系列）合作，共同研发车规级 激光雷达等多种传感器在商用车领域的应用。

1000 米远距离感知系统是图森未来实现大重量、高速度状态下安全行驶的关键。与乘用车相比，高速公路上行驶的商业半挂卡车质量更大，行驶速度更快， 因此需要更长的制动距离和规划时间。图森未来的感知系统传感器由远距摄像 头、中距毫米波雷达和短距激光雷达组成，具有长达 1000 米的前向感知距离， 和车身周围 360°的感知范围，留足 35 秒的规划时间。摄像头作为核心传感器， 采集图像转化为电脑能处理的数字信号；毫米波雷达利用障碍物反射波的时间 差确定周围物体的距离；激光雷达能够捕捉周围物体的距离、高度、方位、速 度、形状等参数。多传感器相互融合，整体体积缩小，搭配个数增多，信息整 合、集成要求变高，在保持识别精度、探测能力的基础上，降低造车成本。通 过计算机视觉技术驱动，强大的算力支持，系统可进行每秒 600 万亿次的计算， 实现目标识别、跟踪和分析车辆的运动模式，检测相对速度和距离。

多传感器融合，收集位臵信息和数据，绘制高清地图。配备了摄像机、LiDAR 和 GPS 的半挂卡车在行驶途中收集位臵信息和数据，帮助图森未来能够不断 提高地图的准确性，经过系统全自动处理，生成误差精度小于 5 厘米的完整 3D 高清地图。图森未来的自动驾驶感知系统突破夜间感知，可大幅提高货运公司 业务效率。

4.2 决策层：算力、数据平台架构，铸成自动驾驶“最强大脑”

强大算力+数据传输，构建自动驾驶“最强大脑”。决策层，公司采用英伟达提 供的 DRIVE AGX 计算平台，实现高性能、高能效的优化式集中架构，人工智 能驱动自动驾驶。图森未来使用了多种 AWS 产品，将数据从本地传到云端， 稳定的链路需要 Direct Connet，利用 Snowball 将数据传输到 S3，触发 lambda 预处理和 Glacier 数据备份。在架构和算法层面，使用 AWS 的 MXNet官方深度学习平台，利用 EC2 提供的弹性计算资源则从基础架构层面解决了资 源调度的问题。

丰富路测，助力公司人工智能决策准确。2021Q3 路测累计里程达到 540 万英 里，一年时间内增长近 3 倍，未来随着路测路线扩张，增速还将进一步扩大。 丰富的路测里程为公司积累了大量的半挂卡车驾驶数据，生成高质量的数据库， 用来训练感知和运动计划能力。公司搭配英伟达 Orin AI芯片，强大算力支持高 频次深度学习计算，实现人工智能算法的不断迭代，保证行驶安全和准确。

4.3 执行层：多部件冗余处理，保证自动驾驶“手脚灵活”

公司搭配康明斯新 8 级引擎、克诺尔制动器、固特异轮胎、采埃孚方向盘和威 伯科悬挂控制系统，达到卡车高速行驶的制动和加速要求，提供高质量的组件 冗余。

稳定行驶路线，保持车身居中，节省燃油效率。结合感知系统的道路识别 功能，半挂卡车确定所行驶的车道，控制车身始终位于道路中间，控制车 辆偏离车道中线的误差在 5 厘米以内；结合动态规划软件，半挂卡车可动 态适应货物、车身重量以及侧面风速，控制档位的变换和车身动作。无人 驾驶系统在加速和制动方面更加有效，这可以降低刹车磨损、提高燃油效 率、减少温室气体排放。加州大学圣地亚哥分校研究表明，将装有图森未 来无人驾驶系统的卡车与由人类司机驾驶的同一型号卡车进行了比较，发 现无人驾驶卡车的燃油效率比有人驾驶卡车高 10%。

（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。）