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從技術(shù)路線到產(chǎn)業(yè)格局:快速了解激光雷達(dá)


  來源: 光電匯OESHOW 時(shí)間:2021-09-07 編輯:儀器儀表WXF
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激光雷達(dá)(LiDAR)是AI人工智能時(shí)代最具想象力的傳感器,LiDAR主動(dòng)探測,不受外界環(huán)境光影響,實(shí)時(shí)感知環(huán)境信息,獲得精確可靠三維數(shù)據(jù),賦予機(jī)器人超越人類視覺的能力。


隨著人工智能時(shí)代的來臨,激光雷達(dá)被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、機(jī)器人、安防監(jiān)控、無人機(jī)、工業(yè)機(jī)器人、地圖測繪、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等高新科技領(lǐng)域。


根據(jù)沙利文的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測,受無人駕駛車隊(duì)規(guī)模擴(kuò)張、激光雷達(dá)在高級輔助駕駛中滲透率增加、以及服務(wù)型機(jī)器人及智能交通建設(shè)等領(lǐng)域需求的推動(dòng),激光雷達(dá)整體市場預(yù)計(jì)將呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢,至 2025 年全球市場規(guī)模為 135.4 億美元,較 2019 年可實(shí)現(xiàn) 64.63%的年均復(fù)合增長率。


激光雷達(dá)整體市場估預(yù)

資料來源:沙利文研究


2020~2021年,這兩年激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了劃時(shí)代的時(shí)期。隨著激光雷達(dá)技術(shù)的落地成熟,激光雷達(dá)產(chǎn)品逐步被應(yīng)用到自動(dòng)駕駛中,激光雷達(dá)的量產(chǎn)上車幾乎已經(jīng)成為未來的確定項(xiàng),國內(nèi)北汽極狐、小鵬、蔚來、上汽R汽車先后宣布將在即將量產(chǎn)的車型上搭載激光雷達(dá),國外福特、寶馬、奔馳、本田、沃爾沃等整車廠也早早通過戰(zhàn)略投資、技術(shù)合作等方式布局車載激光雷達(dá),下游應(yīng)用市場火熱。


資本市場也反映出了對這一趨勢的熱情,美股六大激光雷達(dá)公司Velodyne、Luminar、Ouster、Aeva、Innoviz、AEye通過SPAC(Special Purpose Acquisition Company,即特殊目的收購公司)方式上市,國內(nèi)激光雷達(dá)公司禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、圖達(dá)通、鐳神智能等完成不同程度的融資進(jìn)程,同樣備受資本關(guān)注。


激光雷達(dá)的“高光時(shí)刻”正在到來。


激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成


激光雷達(dá)上游主要包含激光發(fā)射、激光接收、掃描系統(tǒng)和信息處理四大部分,這四大部分中大量的光學(xué)和電子元器件,構(gòu)成了激光雷達(dá)的基礎(chǔ)。中游可分為車用激光雷達(dá)和物流運(yùn)輸激光雷達(dá)兩大類。


Yole預(yù)計(jì),激光雷達(dá)應(yīng)用是目前汽車行業(yè)增長最快的行業(yè)之一。從出貨量來看,Yole預(yù)計(jì)2030年全球激光雷達(dá)出貨量約2390萬個(gè),市場前景廣闊。其下游應(yīng)用廣泛,主要可以分為無人駕駛行業(yè)、ADAS行業(yè)、服務(wù)機(jī)器人行業(yè)、車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)等。


激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成

圖來源:汽車人參考


激光雷達(dá)的工作原理


激光雷達(dá)由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng) 、信息處理三部分組成。激光雷達(dá)的工作原理是利用可見和近紅外光波(多為950 nm波段附近的紅外光)發(fā)射、反射和接收來探測物體。


激光光源作為激光雷達(dá)的核心部件之一,激光光源的選擇需綜合考慮實(shí)際應(yīng)用環(huán)境、激光雷達(dá)技術(shù)方案、性能需求以及成本需求,需要多種類型的激光光源來適應(yīng)不同的道路環(huán)境。


目前業(yè)內(nèi)主流采用905 nm和1550 nm兩種波長,905 nm波長適用的光電探測器比1550 nm的更便宜,但1550 nm對人眼安全閾值功率更高。其中,最常用的是InGaAs/GaAs應(yīng)變量子阱脈沖激光二極管(PLD, Pulsed laser diode),波長以905 nm最為流行。905 nm方案一般采用邊緣發(fā)光(EEL)技術(shù)或垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)技術(shù)。


激光雷達(dá)幾種主流技術(shù)路線


下面我們將從激光雷達(dá)幾大主要類別,簡述激光雷達(dá)的技術(shù)路線及產(chǎn)業(yè)化格局,帶大家一起看看炙手可熱的 LiDAR“炸子雞們”走向何方。


激光雷達(dá)幾種主流技術(shù)路線

激光雷達(dá)分類表(光電匯制)


1、測距原理

從測距方法的原理來分,目前主要有飛行時(shí)間法(TOF)、連續(xù)波型(FMCW)與三角測距法。


1)TOF

TOF通過脈沖方式發(fā)射的光子遇到反射物反射回來的時(shí)間計(jì)算與物體之間的距離,F(xiàn)MCW通過連續(xù)方式發(fā)射激光來達(dá)到同樣的效果,業(yè)內(nèi)主流的激光雷達(dá)企業(yè)技術(shù)原理的布局方向集中在飛行時(shí)間法上。ToF激光雷達(dá)可以提供非常高的激光發(fā)射頻率,與其它激光雷達(dá)系統(tǒng)相比,效率提高2~4倍。我們常見的產(chǎn)品多為脈沖ToF型,在硬件上由四部分構(gòu)成,分別是:激光發(fā)射、掃描器、反射光接收、數(shù)據(jù)處理。


2)FMCW

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