激光雷达（Light Detection and Ranging，简称LiDAR）是一种远程传感技术，它使用激光脉冲来测量与目标之间的距离，并通过这些数据创建高精度的三维模型。LiDAR系统通常由激光发射器、接收器、时间测量单元以及数据处理软件组成。这项技术结合了光学和电子学的优势，能够提供精确的空间信息，因此在多个领域得到广泛应用。

激光雷达工作原理

激光雷达的工作原理是基于飞行时间法（Time of Flight, ToF）。激光器发射出短促而集中的光束，当这束光线遇到物体后反射回来，被接收器捕捉。通过计算光线往返的时间差，并考虑到光速，就可以得出激光源与目标之间的确切距离。现代LiDAR系统还可以通过调整激光发射的角度，扫描一个区域内的不同点，从而构建出详细的三维环境图景。

激光雷达概括

近两年来，随着自动驾驶、机器人技术以及地理信息系统等领域的快速发展，激光雷达（LiDAR）市场竞争变得日益激烈。这一趋势不仅体现在技术革新上，也反映在市场参与者数量的增加和行业投资的激增上。

激光雷达技术创新

固态激光雷达：传统机械式旋转激光雷达存在体积大、成本高及耐用性差的问题。近年来，固态激光雷达逐渐成为研究热点。这类雷达通过取消移动部件，提高了系统的稳定性和使用寿命，并且可以进一步缩小尺寸，降低成本，使其更适合大规模部署。

多线束与分辨率提升：为了获得更详细的环境信息，制造商们不断努力提高激光雷达的线束数和分辨率。更高的线束意味着能够同时发射更多激光脉冲，从而捕捉到更加细腻的图像；而增强的分辨率则有助于识别更小的目标或特征。

集成化解决方案：现代激光雷达系统不再局限于单一的功能，而是朝着多功能集成的方向发展。例如，一些新型号集成了摄像头、毫米波雷达等功能模块，以提供全方位感知能力。

激光雷达市场动态

新进入者增多：除了传统的LiDAR厂商外，许多初创公司和技术巨头也开始涉足该领域，如华为、大疆创新等。这些企业凭借其强大的研发能力和资金支持，在短时间内推出了具有竞争力的产品。

并购活动频繁：为了快速获取关键技术并扩大市场份额，行业内出现了大量的并购案例。比如，汽车零部件供应商德尔福收购了Innoviz Technologies的部分股份，加速了其在自动驾驶领域的布局。

价格下降：随着生产规模的扩大和技术的进步，激光雷达的成本正在逐步降低。这使得更多的应用领域开始考虑采用这项技术，促进了整个市场的增长。

激光雷达应用拓展

自动驾驶车辆：作为实现L3及以上级别自动驾驶的关键传感器之一，激光雷达的需求量持续上升。各大车企都在积极测试和验证不同的解决方案，力求早日推出商用产品。

智慧城市：利用安装于城市基础设施上的LiDAR设备收集交通流量、行人行为等数据，帮助政府优化资源配置和服务供给。

物流配送：无人送货机器人和无人机使用LiDAR进行障碍物检测与避让，确保货物安全送达目的地。

农业监测：通过对农田进行定期扫描，农民可以获得作物生长状况、土壤湿度等方面的精确信息，指导精准农业实践。

激光雷达技术趋势解读

激烈的市场竞争背后，激光雷达技术也在持续演进，一直朝向远距离、大范围、高分辨率、低成本的方向发展。

激光雷达测距：ToF仍为主流，FMCW未来可期

按照测距方法，激光雷达对物体的测距方式主要分为飞行时间（ToF）和调频连续波（FMCW）两种方式。

ToF探测方式是根据光源发射及返回的时间差来得到与目标物的距离信息，这种方式探测精度高，响应速度快，是目前市场应用最为广泛和成熟的测距方式；FMCW探测方式是将发射激光的光频进行线性调制，得到发射及返回信号的频率差，从而间接获得飞行时间来反推出与目标物的距离。

相比ToF探测方式，FMCW探测方式具有抗干扰能力更强、信噪比高、分辨率高等优势，此外，该方式还可以直接测出“第四维”速度信息，且不需要额外计算。但目前FMCW技术成熟度较低，仍处于发展初期。

不过，随着FMCW激光雷达技术的成熟，未来一段时间内市场上可能会出现ToF和FMCW激光雷达并存的情况，为自动驾驶技术的发展提供更加全面的解决方案。

不同雷达的点云对比图

能看到，相对于毫米波雷达，FMCW激光雷达有更高的点云密度；相对于常规激光雷达，FMCW激光雷达每个点增加了速度信息。从某种意义上说，FMCW激光雷达结合了毫米波雷达和常规激光雷达的优势。

长期来看，随着技术的不断发展，FMCW激光雷达正在成为ToF激光雷达的替代方案，并被视为车载激光雷达的形态。

业内人士表示，大多数开发FMCW激光雷达的公司最初都瞄准了工业或自动驾驶出租车的应用。预计FMCW激光雷达在2028年才会上车，之后的占比逐渐提高，但ToF还会在未来十年占据主要的激光雷达市场。

固态激光雷达

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。

其中，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，有望成为选择。

业内人士预计，混合固态激光雷达（转镜式）占比预计将从2023年的68%下降到2033年的56%；MEMS方案从2023的30%下降到2033年的7%；固态Flash方案迎来大发展，预计将从2023 年的2%大幅提升到2033年的33%。

发射端：VCSEL有望逐渐取代传统EEL器件

激光发射器是激光雷达的核心系统。按结构分，激光发射器主要分为边发射激光器(EEL)和垂直腔面激光器(VCSEL)，目前EEL是VSCEL市场占比的两倍。

具体来看，EEL优势在于输出功率及电光效率较高，缺点是光束质量较差，生产成本相对VCSEL较高；VCSEL优点包括体积小、易于集成、易于规模化生产、成本低、可靠性较高等优势，不足之处是输出功率及电光效率较EEL低。

然而，近年来国内外厂商陆续推出多层级结高功率VCSEL，大幅提升了光功率密度，为长距激光雷达应用提供了可能，高功率VCSEL开始代替部分传统的EEL方案。此外，禾赛科技和速腾聚创开发的短程激光雷达也是基于VCSEL激光器，VCSEL在激光雷达中的占比有望追平甚至超过EEL的使用数量。

据业内人士预计，2033 年VCSEL的占比有望从 2023年的39%逐步提升到45%；EEL则小幅下降到43%。市场规模方面，2027年VCSEL有望达到39亿美元，EEL预计74亿美元。

经过多年发展，国内发射端 VCSEL芯片已进入成熟量产阶段，但接收端 SPAD芯片主要被索尼、安森美等企业垄断。因此，国内SPAD芯片企业，包括阜时科技、识光芯科、芯视界、灵明光子等，加速技术发展，已实现新的突破。

同时，“芯片化”也是业界认为的发射器和光电检测器的变化趋势，基于多结层的VCSEL阵列正在迅速改进，与SiPM（硅光电倍增管）或SPAD（单光子雪崩二极管）相结合，它们将能够提供无移动部件的全固态激光雷达。定制化开发VCSEL和SPAD探测器专用芯片能够进一步实现“降本提效”。

905nm光源仍将占主导地位

目前主流的激光雷达主要有905nm和1550nm两种波长。905nm优势是基于GaAs材料体系，产业成熟，成本低；缺点是发射功率受到对人眼安全性限制，探测距离较短。1550nm优点是对视网膜更加友好，可以发射更大功率，探测距离可以做到更远。不足是其无法采用常规的硅吸收，而需要更加昂贵的钢砷(InGaAs)材质，成本更高。不过随着905nm技术持续升级，1550nm成本偏高，预计未来905nm激光器预计仍将占主导地位。

预计，今年市场上90%的车用激光雷达都会采用905nm波长产品，今后一段时间905nm的统治格局基本不会有所变化。

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