激光雷达行业研究报告

8线、16线、32线、64线。 自动驾驶领域使用，在民用
个别厂商可以小批量生产 领域，已经不以精度为主要
128线。
追求目标。
由于之前的固态激光雷达探 测距离通常在60米，无法 满足自动驾驶要求， 自动驾驶领域激光雷达目前 以机械式为主。
差异来源 技术方向、元器件
设计、工艺
技术方向、元器件
技术方向、设计
扫地机器人是激光雷达技术家用化的 典型代表。但与一般的小家电产品相 同，该行业价格敏感度很高，加之单 线激光雷达技术门槛较低，因此普遍 售价在300元左右。
目前以自动驾驶系统训练为主要应用， 测试市场为主的情况下，对产品的标 准化成都要求不高，耐用性和可靠性 要求也不高，价格敏感度低，目前全 球市场主要被VELODYNE主导。
●Xilinx ●Atrnel
●Actel ●智多晶
FPGA
●国微电子 ●广东高云
●华微电子 ●Lettice
●Altera ●Avago
●霍尼韦尔 ●GARMIN ●TomTom
位置和导航系统
GPS
●北斗星涵 ●天位领航 ●路导明图
●博世 ●STM ●应美盛
IMU
●村田 ●亚德诺 ●美新
●松下 ●NXP
材料的研究和选择也是非常关键的因素：到目前为止，铌酸
锂晶体、PLZT压电陶瓷、液晶和AlGaAs基波导光学相控已
得到开发。
机械or固态——泛光面阵式激光雷达（Flash）
德国大陆FLASH面阵激光雷达
泛光面阵式是目前全固态激光雷达中最主流的技术。成像系统向外发射光源，发射出的 光源在到达物体表面后，一部分反射回图像上的像素点。而由于物体表面到返回点的距 离不同，其反射光飞行时间（TOF）不同，通过对光飞行时间的测量，每个像素就可获 得独立的距离信息，其探测范围可以达到百米以上。摄像头可以实现百万像素级别的分 辨率快速3D成像。
●固体激光器
激光器
主要类型 ●半导体激光器
●气体激光器
●滨松
●Lumentum
●Manlight
●Finsar
●Coherent ●华芯科技
距离测量、定位
河道、航道、标杆、电信、地质测量、军用
二维激光雷达
轮廓测量、定位、区域监控
城市建筑测量、地形测绘、机器人环境识别、安防、自动门
三维激光扫描仪
静态三维建模
测绘、城市建模、建筑建模（三维地图）
三维激光雷达
动态三维建模
机器人环境识别、自动驾驶、高精度地图测绘
激光雷达主要民用应用场景
装备类型
目录
一、行业概况 二、技术分析
三、市场概况 四、企业概况
激光雷达模块的关键技术指标
指标名称
探测距离
线数
精度
机械or固态
意义
在不同的使用场景中需探测 线数直接决定点云密度，更
的目标物距离不同。智能设 大的点云密度有利于减少漏
备的响应速度也对发现目标 报。
物的时间提前量有不同要求。
可以提高深度信息精度，影 响建模准确性。
常见的产品包括MEMS加速度计、微马达、 微泵、微振子、MEMS光学传感器、 MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪等以及 它们的集成产品。
优点
体积小 宏观结构简单 耐用、可靠性强 功耗低
缺点
半导体工艺难度 太大
材料可选范围小
机械or固态——光学相控阵激光雷达（OPA，Optical Phased Array）
产品线 16、32、64、128线机械、32线MEMS OPA、8线机械 16、32、64线机械式、MEMS、OPA flash面阵 40、64线机械式、ZOLO固态 16、32、64线机械、flash面阵 flash面阵 8线机械式 4线机械式、MEMS MEMS MEMS Micro-motion(类似MEMS) MEMS COR相干光激光雷达 flash面阵 16线机械、OPA、flash面阵、MEMS 64线机械 线性调频、事实上帮通用做MEMS MEMS MEMS
激光引导AGV
扫地机器人
自动驾驶\建模
图片
激光雷达类型 应用领域
简述
8/16线激光雷达为主 工业、物流
单线激光雷达为主 清洁
多线激光雷达 无人驾驶
激光引导AGV是普通AGV的进一步升 级产品，体现出比传统AGV更智能化 的特点。行业有一定价格敏感性。目 前国内厂商多采用进口产品，价格较 贵，进口替代市场有一定机会。
激光雷达产业构成
其他零部件
核心元器件
软件算法
模块
激光雷达系统复杂，涉及的核心元 器件众多：光电探测器、激光器、 准直镜头、扫描镜、数模转换器等 等。
核心元器件目前主要是国外厂商垄 断，国内很少有企业有能力自主量 产。
核心元器件厂商
光电探测器及接收器IC
●滨松
●SensL
●夜视集团 ●Excelitas
干涉法测距
bailaibailai……
需要目标配合，适合微小距离测量，精度 极高，测量环境苛刻。
三角法测距
点或线光源和接收器之间有一定角度，利用反射到接收器的 精度为亚毫米级，适用距离为几米到十几
位置偏差，利用三角函数计算反射物距离。
米，需要目标物一定的配合度。
维度功能
源自文库
功能
应用场景
一维激光雷达 （激光测距仪）
视觉传感器 位置传感器 速度传感器 力觉传感器 触觉传感器
……
直观视觉：摄像头、高速相机 环境模式视觉（深度）：3D激光雷达、双目摄像头 激光测距、2D激光雷达、毫米波、超声波、GPS 惯性导航、陀螺仪、GPS…… 压力传感器…… 光学、电容、电阻、划觉
三种传感器性能对比
探测距离 可靠度 行人判别 夜间模式 恶劣天气 细节分辨
优点
纯固态激光雷达：没有任何机械传动 结构；
成像速度快； 成本低：集成度很高，在批量达到一
定水平后，成本会很低。 非离散采：改善了感知系统对环境的
空间理解能力。
缺点
受限于目前芯片技术水平，目前 还是应用在非车辆级别；
扫描距离问题一直是瓶颈，由于 是多发射器同时发射脉冲激光， 因此模块功率很难升上去；
光电探测器
●Osarm ●Aurea
●STM
●Sens-Tech
●First sensor
●亚德诺 ●安森美
●德州仪器 ●思佳讯
放大器
●Intersil ●微芯
●美信
●Qorvo
●盛邦微电子
●Cirrus Logic ●美信
●亚德诺
●Wolfson
模数转换器
●云芯微 ●瑞萨
●时代民芯 ●德州仪器
●NEC
机械式激光雷达可以提供 360度激光扫描信息，但理 论上固态激光雷达可靠性更 强，耐用性强。
敏感应用 自动驾驶、测绘、军用
自动驾驶、测绘、军用
测绘、位置测量
自动驾驶
现状
目前自动驾驶用激光雷达最 常见的探测距离是200米以 内。扫地机器人对该指标要 求比较低，通常10-20米可 以满足需求。
多线激光雷达目前分为4线、 厘米级的误差已经可以满足
主要投资机构 百度、福特 三星、motusvantures、戴姆勒、德尔福 东方富海、复星锐正、北汽产投 IDG、沃勒斯机器人、顺为 远瞻资本、磐谷创投、百度 联想之星、star vc 浙江金控 BDC、Venture capital、欧司朗、德尔福 采埃孚（T1） 1517fund、GVA capital Zohar Zisapel、三星、软银 …… …… Bessemer Venture Partner Nautilars、三星、Robert Venture、富士康 招商、如山、北极光、达晨 Cox Enterprises 通用 汽车零部件行业T1的老大 日本知名消费电子产品企业
机械or固态——MEMS
分类 原理 电压 驱动力 频率 范围 功耗
静电 …… 高 小 高 小 低
电磁 …… 低 大 高 大 低
电热 …… 低 中 低 大 中
电压 …… 高 大 高 小 低
MEMS（ Micro-Electro-Mechanical System），微机电系统，指尺寸在几毫米 乃至更小的高科技装置。
安装后只能向固定方向扫描。
全球激光雷达主流厂商
厂商 Velodyne Quanergy 速腾聚创 北醒光子 禾赛科技 北科天绘 光珀智能 LeddarTech
IBEO Luminar Innoviz Cepton Innovusion Orixy Vision Tetra Vue 镭神智能 Ouster Strobe
博世 先锋
国别 美国 美国 中国 中国 中国 中国 中国 加拿大 德国 美国 以色列 美国 美国 以色列 美国 中国 美国 美国 德国 日本
成立时间 1983 2012 2014 2015 2013 2005 2013 2007 2009 2012 2016 2016 2016 2009 2008 2015 2015 2014 1886 1938
军用毫米波相控阵雷达
Quanergy S3
相控阵发射器由若干发射接收单元组成阵列，通过改变加载在不同 单元的电压，进而改变不同单元发射光波特性，实现对每个单元光 波的独立控制，通过调节从每个相控单元辐射出的光波之间的相位 关系，在设定方向上产生互相加强的干涉从而实现高强度光束，而 其它方向上从各个单元射出的光波彼此相消。组成相控阵的各相控 单元在程序的控制下，可使一束或多束高强度光束的指向按设计的 程序实现随机空域扫描。
人的参与度 环境复杂度 任务复杂度 数据处理
有人→辅助→半自动→全自动 封闭环境→结构化环境→非结构化环境 单一简单任务→单一复杂任务→多任务 知识输入型专家系统→神经网络&机器学习
道路是结构化程度很高的非结构化环境
环境感知系统
环境感知系统
系统中唯一 非人工输入
智能传感器
激光雷达凭借其探测距 离远、精确度高的特点 成为自动驾驶环境感知 系统是最不可或缺的一 个，但又因为其环境适 应能力差等缺点注定了 不能是唯一的一个。
机械or固态——机械式多线激光雷达
优点
缺点
扫描速度快；
结构笨重：
接收视场小；
由于内部光路结构，反
可承受高的激光功率。 射信号接收比低；
装调工作量大。
以Velodyne全家桶为例，发射系统和接收系统存在宏观意义上 的转动，也就是通过不断旋转发射头，将速度更快、发射更准 的激光从“线”变成“面”，并在竖直方向上排布多束激光形 成多个面，达到动态3D扫描并动态接收信息的目的。但由于其 复杂的机械结构，平均的失效时间仅1000-3000小时，难以达 到整车厂们的最低要求的13000小时。
机械式：9家 MEMS：10家 flash面阵：5家 OPA：3家
主流技术方向对比
类型 可靠性 量产难度 量产后成本 工艺成熟度 性能
机械式 1 2 1 3 3
MEMS 4 3 4 3 3
OPA 4 1 2 1 4
FLASH 4 4 4 4 1
光相控阵OPA理论性能最为强悍 光相控阵OPA功率受限无法满足距离要求 MEMS性能其次，但量产已经具备可能性 MEMS方案一致性和产品寿命始终无法保证 Flash工艺最为成熟，供应链齐全 Flash系统的输出能量限制，不可能超越单点测距的系统
激光雷达 10 8 8 10 5 6
毫米波雷达 10 2 2 10 10 1
摄像头 6 5 10 1 3 10
激光雷达是三种环境感知传感器中综合性能最好 的一种，这也就决定了它是自动驾驶汽车等机器 人环境感知系统中不可或缺的一部分。
激光雷达在天气适应性和细节分辨上有明显短板， 因此绝不会是环境感知系统中唯一的传感器。
优点
缺点
扫描速度快：一般都可以达到MHz量级以上；
制造工艺难度较大：阵列单元尺寸必须不大于半个波长，一
扫描精度或指向精度高：千分之一度量级以上；
般目前激光雷达的工作波长均在1微米左右，阵列单元的尺寸
可控性好：除对目标区域进行高密度的扫描外，在其它区域
必须不大于500纳米。
也能进行稀疏扫描。
汽车产业链系列研究报告（一）
——激光雷达
二零一八年四月 刘海涛
目录
一、行业概况 二、技术分析
三、市场概况 四、企业概况
什么是智能设备
定义：具有感知、分析、推理、决策、控制功能的设备， 是先进制造技术、信息技术和智能技术集成和深度融合。
环境感知系统
计算处理系统
控制执行系统
智能设备发展阶段
目前阶段
激光雷达分类
测距原理
简介
技术特点
TOF（Time Of Flight）
利用激光信号在两个异步收发机之间往返的飞行时间来测量 节点间的距离，也叫做脉冲法。
由于时间差极短，适合较长距离测量，精 度偏低，但不需要目标配合。
相位差法测距
bailaibailai……
需要目标配合，但是可以测量几十米到上 万米距离，且精度可达毫米级。