行业梳理
激光雷达在自动驾驶技术中具有极其重要的地位。激光雷达通过高精度点云数据感知周边环境,极大地提高了自动驾驶系统的可靠性和安全性。作为高级别自动驾驶的重要感知设备,激光雷达凭借其高精度、远探测能力和实时3D建模特性,成为汽车智能化发展的关键技术。
目前激光雷达在车用市场主要用于乘用车和无人出租车等,而在工业市场则支持机器人、工厂自动化和物流等应用。受到Level 3及更进阶的自动驾驶系统和物流运输带动,预估激光雷达市场产值将从2024年的11.81亿美元成长至2029年的53.52亿美元,年复合成长率达35%。到2025年有望突破千亿规模。
根据扫描方式的不同,激光雷达可以分为固态激光雷达、混合固态激光雷达、机械式激光雷达。机械激光雷达因为结构复杂、可靠性较差、寿命低于车规要求,当前用于车载领域较少。混合固态(转镜式、MEMS 振镜)较为成熟,是当前和未来车载激光雷达主流方案。固态Flash方案逐步产业化,在车载领域占比持续提升。目前纯固态Flash雷达主要应用于补盲,尚未能兼顾FOV和远距离测量。但长期来看,纯固态激光雷达因优化体积和耐久度,有望成为最优选择。
激光雷达能够通过发射激光并分析反射信号,生成高精度的三维点云数据,这些数据能够帮助自动驾驶系统更准确地识别和定位周围物体。激光雷达的探测距离远,能够在复杂的交通环境中提供更广泛的信息覆盖,从而提高自动驾驶系统的环境感知能力。激光雷达能够实时构建周围环境的3D模型,这对于复杂路况的识别和应对具有重要意义,这是自动驾驶非常重要的一环。在高级别自动驾驶系统中,激光雷达与其他传感器(如摄像头、毫米波雷达等)结合使用,形成多传感器融合系统,进一步提升自动驾驶的安全性和可靠性
随着激光雷达产品价格快速下探到千元级别,激光雷达有望作为自动驾驶的安全件大幅提升配置率。激光雷达头部玩家均有面向机器人方向产品布局,远期放量空间进一步打开。近期激光雷达产业变化较多,2025年将是整个智驾包括激光雷达的关键一年,核心关键点在于降价至千元机上量+机器人场景落地。
激光雷达通过发射激光束并测量其反射光的返回时间或频率变化,来精确探测目标物体的距离、速度、角度及其三维形状等信息。其核心技术基于光的飞行时间(ToF)来测量物体与设备之间的距离。具体步骤包括:发射高能窄脉冲的激光束,遇到目标物体表面后反射回来,设备内部的高精度时钟记录反射时间,通过光速和时间间隔计算出物体与激光雷达之间的距离,并结合角度信息确定目标物体的三维坐标。关键零部件主要包括发射模块、接收模块、信息处理模块以及其他结构部件。
发射模块的核心部件是激光器,负责产生并发射激光脉冲。常见的激光器类型包括固态激光器、半导体激光器和气体激光器,它们具有高效率、稳定性好、体积小等优点,为激光雷达提供高质量的激光光源。
接收模块的核心部件是探测器,负责接收并转化回波信号。现代激光雷达系统通常采用雪崩光电二极管(APD)或PIN光电二极管作为探测器,它们具有高灵敏度、快响应速度的特点,能够准确地捕捉到微弱的反射信号并将其转化为电信号供后续处理。
信息处理模块的核心部件是高性能芯片,负责对接收到的信号进行处理和分析。该模块通过测量激光脉冲的往返时间,计算出目标物体的距离、速度及形状等信息,为后续的决策和控制提供关键数据支持。
激光雷达还包括扫描模块等结构部件。扫描模块负责改变激光束的发射角度,实现对周围环境的全面扫描。常见的扫描方式包括机械旋转、MEMS振镜和固态扫描等,这些扫描技术各具特点,可根据应用场景和需求进行选择。
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