车载激光雷达产业报告

车载激光雷达产业报告（2018版）此报告仅供客户内部使用。未经盖世汽车书面许可，其它任何机构不得擅自传阅、引用或复制。2018年7月盖世汽车研究院1盖世汽车研究院丨21.激光雷达技术发展2.激光雷达市场发展目录1.1激光雷达产业链与产业分布1.2激光雷达概述1.3激光雷达发展历程1.4激光雷达分类1.5激光雷达技术应用1.6激光雷达技术发展趋势2.1激光雷达市场分析2.2激光雷达市场竞争格局2.3国外激光雷达代表性企业（Velodyne、Quanergy、Ibeo、Luminar、LeddarTech）2.4中国激光雷达代表性企业（速腾聚创、镭神智能、北科天绘、北醒光子）3.企业配套关系3.1国外激光雷达企业配套关系3.2中国激光雷达企业配套关系盖世汽车研究院丨3激光雷达产业链激光器（固体、半导体、气体）光电探测器及接收器IC放大器A/D模数转换器FPGA光电探测器扫描镜M旋转电机UV窄带滤光片准直镜头扫描器与光学组件位置与导航系统GPSIMULiDAR激光雷达产品无人驾驶汽车服务机器人无人机工程测绘军事领域上游中游下游盖世汽车研究院丨4全球激光雷达公司分布图中国日本以色列法国德国荷兰比利时英国美国加拿大随着自动驾驶汽车在全球布局，美国、中国、德国、以色列、加拿大等国家在激光雷达技术上走在全球前列盖世汽车研究院丨5作为高级别自动驾驶实现的关键感知部件之一，激光雷达被业界称为最有效的环境感知方案，能够确定物体的位置、大小、外部形貌资料来源：公开资料整理，盖世汽车研究院综合分析激光雷达概述•激光雷达（LightDetectionAndRanging，简称LiDAR），即光探测、GPS、IMU惯性测量三种技术于一体的系统，用于获得数据并生产精确的数字高程模型•三种技术的结合，可高度精确地定位激光光束映射在物体上的光斑，测距精度达到厘米级，机器作用相当于人类的眼睛，能够确定物体的位置、大小、外部形貌甚至材料激光雷达物理原理•激光雷达作为现代的先进遥感技术，是利用对障碍物的反射光探测目标物体的位置信息•目前超短脉冲激光计算和高灵敏度的信号探测系统在不断升级，使得激光雷达的测量精度和空间分辨率的提升•激光雷达由发射机发射一束激光束，到达障碍物表面后，由接收转至进行回波处理，提取信息•将时间间隔、频率变化等进行分析，便准确计算目前物体有效信息，最终结合激光雷达本身位置以及光束的方向，便可构建障碍物的位置及形状精准高效快速盖世汽车研究院丨6激光雷达发明以来，已被广泛应用至航天航空、测绘、风电等多个领域，而自动驾驶、机器人等智能产品对激光雷达的渴求，为产业发展带来了巨大的机遇资料来源：麦姆斯咨询，盖世汽车研究院综合分析激光雷达发展历程20世纪30年代EHSynge构想了激光雷达1960年Maiman构想了第一台激光器20世纪60年代激光雷达率先应用于大气研究1971年阿波罗15号利用激光雷达绘制月球表面2000年激光雷达被应用于考古研究2020年将会应用至更多领域，例如：交通运输、机器人、地质探测等盖世汽车研究院丨7按照技术可分为机械旋转式、混合固态以及固态激光雷达，由于量产难度低，未来短期则以混合固态激光雷达量产为主，但从长远期来看，则更偏向于固态激光雷达资料来源：公开资料整理，盖世汽车研究院综合分析激光雷达分类根据激光雷达技术分类激光雷达机械激光雷达固态激光雷达光电二极管、MEMS反射镜、激光发射器、接收器组成，其中机械部件可360°旋转，控制激光雷达发射角度线束越高体积越大价格昂贵策略精度较高通常布置于车辆外部通过光学相控阵、光子集成电路以及远场辐射方向图等电子部件替代机械旋转部件实现发射激光角度的调整尺寸小价格低响应速度快，扫描角度大，可隐藏于车体内部MEMS相控阵OPA3DFlash微电机系统，将原本体积较大的机械部件集成在硅基芯片上，有可旋转的微振镜来反射光束，从而实现扫描采用多个光源组成阵列，通过控制光源发光时间差，合成具有特定方向的主光束，可实现不同方向的扫描类似手电筒在短时间直接发出一大片覆盖探测区域的激光，再由高度灵敏的接收器，来完成对环境图像的绘制无外部机械旋转部件，体积小、容易集成，成本降低，有利量产无任何机械部件，结构简单，体积小，扫描速度快，精度高光源发射端产业链成熟，可使用高速COMS，量产相对容易•固态激光雷达常见的技术实现方式有成三类：MEMS、OPA与3DFlash•与传统的机械旋转式和固态相比，走折中路线的混合固态激光雷达的量产难度最低，短期内将会率先量产目标•由于装配调试可以实现自动化，量产成本与量产时间可期待，因此，固态雷达被认为是未来的主要方向盖世汽车研究院丨8车载激光雷达可适用不同等级的自动驾驶系统，为了保障行车安全，部分厂商已开展在1550纳米波长的技术研发，使得激光雷达能够精准探测远距离低反射的物体资料来源：公开资料整理，盖世汽车研究院综合分析车载激光雷达技术应用车载激光雷达的技术应用激光雷达自动驾驶等级主要角色长距离激光雷达（视野范围狭窄）L3、L4、L5作为摄像头与毫米波雷达的一种补充•环境感知距离达250m•部分OEM要求测距范围达400m中距离激光雷达（视野范围广）L2、L3激光雷达与其他雷达争夺未来NCAP和NHTSA法规的主导权•探测拐角处的自行车与行人短距离激光雷达（视野范围广）L4、L5作为摄像头与毫米波雷达的一种补充•城市环境中的高速行驶，探测范围可达200m范围•激光雷达适用不同等级的自动驾驶，并且需要符合安全规定（例如：紧急自动制动、前向碰撞），特别是在全自动驾驶汽车上，需要能够探测10%低反射率的物体•因此，目前激光雷达厂商普遍使用830~940纳米波长（中短距离激光雷达），但是部分厂商（如Blackmore、Neptec、Aeye、Luminar）正在研究1550纳米波长，这种波长允许在远距离范围内对暗物体发出更高功率的脉冲，能够使快速行驶的车辆及时发现危险并安全停车盖世汽车研究院丨9目前车载激光雷达处于起步阶段，行业呈现多技术路线并存的状态，而参与者则需要攻破发射器类型、探测、光束转向等技术难点，同时考虑制造工艺、分辨率、成本等影响因素资料来源：Yole，盖世汽车研究院综合分析车载激光雷达技术发展趋势激光二极管现有技术VCSEL可访问的VCSEL列阵VCSEL：垂直腔面发射激光器光源成像多线机械式MEMS扫描FlashLiDAR光学相控阵探测PD/APDSPAD/SiPMSPAD/SiPM列阵201820202025车载激光雷达技术发展路线图•目前激光雷达技术尚不成熟，随着时间的推移，基于MEMS的扫描激光雷达最早将在2020年开始部署•而纯固态激光雷达技术的成熟也将成为MEMS技术的一大挑战•制造工艺、分辨率、成本也成为了每种技术成功的关键•发射极类型、探测技术以及光束转向技术都是行业技术的难点