激光雷達行業深度分析 2023激光雷達行業市場發展現狀

• 黃文玉 2023年6月9日 來源：互聯網 975 61
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激光雷達，是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。它由激光發射機、光學接收機、轉臺和信息處理系統等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發射出去，光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。

2022年，中國科學技術大學科研團隊在相干測風激光雷達方面實現重大突破，首次實現3米和0.1秒的全球最高時空分辨率的高速風場觀測。該成果日前在國際學術期刊《光學快報》上發表?？蒲袌F隊通過在激光光源、光學收發系統、高速數據采集電路和數據處理算法上對激光雷達進行全面優化，提出一種新的反演算法，大大提高了風場反演精度和穩健性，最終實現了一套全國產化的“產品級”測試樣機，具有人眼安全、設備輕便(整裝設備40公斤)、工作穩定、環境適應性強等特點。為進一步測試雷達觀測性能和環境適應性，科研團隊利用該雷達在高鐵站實地測量了高速列車尾流中的風場結構。雷達在無人值守下連續穩定工作超過100小時，獲得了3米和0.1秒高時空分辨率下的350千米/小時的高鐵尾流連續觀測。

一、激光雷達的概念及原理

激光雷達，是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。其工作原理是向目標發射探測信號(激光束)，然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發射信號進行比較，作適當處理后，就可獲得目標的有關信息，如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數，從而對飛機、導彈等目標進行探測、跟蹤和識別。它由激光發射機、光學接收機、轉臺和信息處理系統等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發射出去，光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。

用激光器作為發射光源，采用光電探測技術手段的主動遙感設備。激光雷達是激光技術與現代光電探測技術結合的先進探測方式。由發射系統、接收系統 、信息處理等部分組成。發射系統是各種形式的激光器，如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導體激光器及波長可調諧的固體激光器以及光學擴束單元等組成;接收系統采用望遠鏡和各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多元探測器件等組合。激光雷達采用脈沖或連續波2種工作方式，探測方法按照探測的原理不同可以分為米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射、熒光、多普勒等激光雷達。

激光雷達可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率。通常角分辨率不低于0.1mard也就是說可以分辨3千米距離上相距0.3米的兩個目標(這是微波雷達無論如何也辦不到的)，并可同時跟蹤多個目標;距離分辨率可達0.1米;速度分辨率能達到10米/s以內。距離和速度分辨率高，意味著可以利用距離——多譜勒成像技術來獲得目標的清晰圖像。分辨率高，是激光雷達的最顯著的優點，其多數應用都是基于此。

二、激光雷達行業市場發展現狀分析

激光雷達上中下游產業鏈逐漸完備，行業呈現“百花齊放”態勢。激光雷達產業鏈由上游(電子和光學元器件)——中游(激光雷達整機)——下游(多樣化應用場景)組成。

傳統的水中目標探測裝置是聲納。根據聲波的發射和接收方式，聲納可分為主動式和被動式，可對水中目標進行警戒、搜索、定性和跟蹤。但它體積很大，重量一般在600公斤以上，有的甚至達幾十噸重。而激光雷達是利用機載藍綠激光器發射和接收設備，通過發射大功率窄脈沖激光，探測海面下目標并進行分類，既簡便，精度又高。迄今，機載海洋激光雷達已發展了三代產品。20世紀90年代研制成功的第三代系統以第二代系統為基礎，增加了GPS定位和定高功能，系統與自動導航儀接口，實現了航線和高度的自動控制。

激光雷達具有高精度、高分辨率的優勢，同時具有建立周邊3D模型的前景，然而其劣勢在于對靜止物體如隔離帶的探測較弱且技術落地成本高昂。激光雷達可廣泛應用于ADAS系統，例如自適應巡航控制(ACC)、前車碰撞警示(FCW)及自動緊急制動(AEB)。

激光雷達種類眾多，實現原理各不相同。在測距原理方面，有ToF法和FMCW法，當前ToF法是主流;在掃描方式方面，有機械式、半固態MEMS、半固態轉鏡、固態OPA、固態Flash等，當前MEMS和轉鏡方案是主流。在激光光源方面，主流的波長有905nm和1550nm兩種，發射器有EEL、VCSEL和光纖激光器三種;在接收探測器方面，主要有APD、SPAD和SiPM三種。

根據中研普華產業研究院發布的《2022-2027年激光雷達行業市場深度分析及發展規劃咨詢綜合研究報告》顯示：

隨著智能化技術的持續突破和升級，受無人駕駛車隊規模擴張、高級輔助駕駛中激光雷達應用滲透率提升、以及機器人及智慧城市建設等領域需求的推動，激光雷達市場駛入快車道。2022年我國激光雷達市場規模33.54億元，同比2021年的23.88億元增長了40%。

隨著激光雷達技術逐漸從機械式向MBMS等混合固態演進，產品價格普遍下降，相較于機械式激光雷達普遍定價上萬美元，大部分已量產或即將量產的混合固態激光雷達定價普遍在1000美元左右，例如法雷奧Scala定價600美元，覽沃科技激光雷達定價1000美元級別。隨著成本快速下降，目前上有不少主機廠宣布新車將搭載激光雷達作為L3級別自動駕駛的核心傳感器。

禾賽科技是一家全球化的激光雷達研發與制造企業。公司產品廣泛應用于支持高級輔助駕駛系統(ADAS)的乘用車和商用車，以及自動駕駛汽車。禾賽的激光雷達技術也致力賦能各類機器人應用，例如無人配送車和封閉區域內的物流機器人等。截至2022年9月30日，就出貨量而言，禾賽科技的ADAS客戶包括理想汽車、路特斯、集度等。

半固態激光雷達的商用可以幫助激光雷達廠商在早期積累車載使用經驗，幫助后續固態激光雷達產品的設計做到與主機廠需求更好的契合，且隨著產業技術推進，目前全球和國內已有部分布局固態產品，但整體商業化仍較遠，中期隨著激光雷達固態逐步滲透，可實現激光雷達的模塊化生產組裝，遠期目標是激光器芯片的單片集成。機器人領域激光雷達市場占比6%，智慧城市及其他領域占比55%。而車載領域市場表現亮眼，較2021年水平，占比提升至39%，自動駕駛與輔助駕駛滲透率的提升已經成為激光雷達行業發展最大的驅動力之一。

2022年國內多款搭載激光雷達的L3級別智能車開始交付量產，國內激光雷達行業也進入放量發展元年。隨著L3級乘用車落地，與激光雷達在乘用車市場滲透率持續上升，激光雷達將進入快速發展期。2022年中國車載領域激光雷達出現爆發式增長，全年需求規模達到1.54萬套。

三、激光雷達行業市場未來前景分析

隨著汽車電動化、智能化持續推進，ADAS市場快速發展下激光雷達市場有望迎來增長。根據IDC數據，2021年至2025年中國ADAS市場出貨量CAGR可達15.44%;到2025年，L1-L5級ADAS汽車出貨量預計將達到約1362萬輛。預計至2025年和2030年中國乘用車激光雷達市場規模分別為22.6億美元、69.4億美元。

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