激光雷达行业深度分析 2023激光雷达行业市场发展现状

2022年，中国科学技术大学科研团队在相干测风激光雷达方面实现重大突破，首次实现3米和0.1秒的全球最高时空分辨率的高速风场观测。该成果日前在国际学术期刊《光学快报》上发表。科研团队通过在激光光源、光学收发系统、高速数据采集电路和数据处理算法上对激光雷达进行全面优化，提出一种新的反演算法，大大提高了风场反演精度和稳健性，最终实现了一套全国产化的“产品级”测试样机，具有人眼安全、设备轻便(整装设备40公斤)、工作稳定、环境适应性强等特点。为进一步测试雷达观测性能和环境适应性，科研团队利用该雷达在高铁站实地测量了高速列车尾流中的风场结构。雷达在无人值守下连续稳定工作超过100小时，获得了3米和0.1秒高时空分辨率下的350千米/小时的高铁尾流连续观测。

一、激光雷达的概念及原理

激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。

用激光器作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动遥感设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。由发射系统、接收系统 、信息处理等部分组成。发射系统是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器以及光学扩束单元等组成;接收系统采用望远镜和各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等组合。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法按照探测的原理不同可以分为米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射、荧光、多普勒等激光雷达。

激光雷达可以获得极高的角度、距离和速度分辨率。通常角分辨率不低于0.1mard也就是说可以分辨3千米距离上相距0.3米的两个目标(这是微波雷达无论如何也办不到的)，并可同时跟踪多个目标;距离分辨率可达0.1米;速度分辨率能达到10米/s以内。距离和速度分辨率高，意味着可以利用距离——多谱勒成像技术来获得目标的清晰图像。分辨率高，是激光雷达的最显著的优点，其多数应用都是基于此。

二、激光雷达行业市场发展现状分析

激光雷达上中下游产业链逐渐完备，行业呈现“百花齐放”态势。激光雷达产业链由上游(电子和光学元器件)——中游(激光雷达整机)——下游(多样化应用场景)组成。

传统的水中目标探测装置是声纳。根据声波的发射和接收方式，声纳可分为主动式和被动式，可对水中目标进行警戒、搜索、定性和跟踪。但它体积很大，重量一般在600公斤以上，有的甚至达几十吨重。而激光雷达是利用机载蓝绿激光器发射和接收设备，通过发射大功率窄脉冲激光，探测海面下目标并进行分类，既简便，精度又高。迄今，机载海洋激光雷达已发展了三代产品。20世纪90年代研制成功的第三代系统以第二代系统为基础，增加了GPS定位和定高功能，系统与自动导航仪接口，实现了航线和高度的自动控制。

激光雷达具有高精度、高分辨率的优势，同时具有建立周边3D模型的前景，然而其劣势在于对静止物体如隔离带的探测较弱且技术落地成本高昂。激光雷达可广泛应用于ADAS系统，例如自适应巡航控制(ACC)、前车碰撞警示(FCW)及自动紧急制动(AEB)。

激光雷达种类众多，实现原理各不相同。在测距原理方面，有ToF法和FMCW法，当前ToF法是主流;在扫描方式方面，有机械式、半固态MEMS、半固态转镜、固态OPA、固态Flash等，当前MEMS和转镜方案是主流。在激光光源方面，主流的波长有905nm和1550nm两种，发射器有EEL、VCSEL和光纤激光器三种;在接收探测器方面，主要有APD、SPAD和SiPM三种。

根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年激光雷达行业市场深度分析及发展规划咨询综合研究报告》显示：

随着智能化技术的持续突破和升级，受无人驾驶车队规模扩张、高级辅助驾驶中激光雷达应用渗透率提升、以及机器人及智慧城市建设等领域需求的推动，激光雷达市场驶入快车道。2022年我国激光雷达市场规模33.54亿元，同比2021年的23.88亿元增长了40%。

随着激光雷达技术逐渐从机械式向MBMS等混合固态演进，产品价格普遍下降，相较于机械式激光雷达普遍定价上万美元，大部分已量产或即将量产的混合固态激光雷达定价普遍在1000美元左右，例如法雷奥Scala定价600美元，览沃科技激光雷达定价1000美元级别。随着成本快速下降，目前上有不少主机厂宣布新车将搭载激光雷达作为L3级别自动驾驶的核心传感器。

禾赛科技是一家全球化的激光雷达研发与制造企业。公司产品广泛应用于支持高级辅助驾驶系统(ADAS)的乘用车和商用车，以及自动驾驶汽车。禾赛的激光雷达技术也致力赋能各类机器人应用，例如无人配送车和封闭区域内的物流机器人等。截至2022年9月30日，就出货量而言，禾赛科技的ADAS客户包括理想汽车、路特斯、集度等。

半固态激光雷达的商用可以帮助激光雷达厂商在早期积累车载使用经验，帮助后续固态激光雷达产品的设计做到与主机厂需求更好的契合，且随着产业技术推进，目前全球和国内已有部分布局固态产品，但整体商业化仍较远，中期随着激光雷达固态逐步渗透，可实现激光雷达的模块化生产组装，远期目标是激光器芯片的单片集成。机器人领域激光雷达市场占比6%，智慧城市及其他领域占比55%。而车载领域市场表现亮眼，较2021年水平，占比提升至39%，自动驾驶与辅助驾驶渗透率的提升已经成为激光雷达行业发展最大的驱动力之一。

2022年国内多款搭载激光雷达的L3级别智能车开始交付量产，国内激光雷达行业也进入放量发展元年。随着L3级乘用车落地，与激光雷达在乘用车市场渗透率持续上升，激光雷达将进入快速发展期。2022年中国车载领域激光雷达出现爆发式增长，全年需求规模达到1.54万套。

三、激光雷达行业市场未来前景分析

随着汽车电动化、智能化持续推进，ADAS市场快速发展下激光雷达市场有望迎来增长。根据IDC数据，2021年至2025年中国ADAS市场出货量CAGR可达15.44%;到2025年，L1-L5级ADAS汽车出货量预计将达到约1362万辆。预计至2025年和2030年中国乘用车激光雷达市场规模分别为22.6亿美元、69.4亿美元。

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