了解汽车传感器——激光雷达

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激光雷达概览

激光雷达LiDAR，即Light Detection And Ranging，主要由发射系统、接收系统和信号处理系统组成。核心组件包括激光发射器、扫描器及光学组件、光电探测器及接收IC，以及位置和导航器件等。它能提供高分辨率的几何图像、距离图像、速度图像。

激光雷达工作原理

激光雷达基于“距离=速度*时间”的物理原理，通过测量激光信号的信号差和相位差来确定距离。相比毫米波雷达和超声波雷达，激光雷达主动发射波长约为900-1,500nm的激光射线，利用多普勒成像技术，生成清晰的3D图像。激光雷达通过发射和接收激光束，分析激光遇到目标后的反射时间，计算相对距离。同时，收集目标表面的三维坐标、反射率和纹理信息，快速构建目标三维模型，提供三维点云图和环境地图，实现环境感知。

激光雷达性能与分类

激光雷达具有高分辨率、抗干扰能力强、抗隐身能力强、穿透能力强和全天候工作的特点。按照扫描方式和测距原理，激光雷达可以分类为机械旋转式、混合固态式和纯固态式。性能参数包括探测距离、视场角、信噪比、体积、稳定性、成本控制和技术成熟度等。

激光雷达产业链

激光雷达产业链包括上游供应商、激光雷达硬件厂商和下游应用领域。上游供应商涉及激光器、光源、光学部件、振镜、模拟芯片、FPGA芯片等。中游为激光雷达硬件厂商，下游主要应用于自动驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人和车联网行业。

激光雷达上游供应商

激光雷达上游供应商主要包括激光发射器、光电探测器、FPGA芯片和模拟芯片供应商，以及光学部件生产和加工商。其中，激光发射器和探测器的性能直接影响激光雷达的性能。EEL和VCSEL是半导体激光器的两种类型，EEL发光面位于半导体晶圆侧面，工艺复杂，成本高；VCSEL发光面与晶圆平行，具有面上发光的特性，易于集成，成本较低。

激光雷达芯片

FPGA芯片作为激光雷达的主控芯片，国外供应商如赛灵思、英特尔等性能领先，而国内供应商如紫光国芯、西安智多晶等也能够满足激光雷达需求。模拟芯片用于搭建激光雷达系统中的发光控制、光电信号转换和电信号实时处理子系统，国内供应商如矽力杰、圣邦微电子等正在追赶国际水平。

光学部件

光学部件国内供应链技术水平与国外相当，具备明显成本优势，能够满足激光雷达加工需求。

激光雷达商业应用进展

在车载领域，主机厂通过ADAS功能的拓展和完善实现智能驾驶，而科技企业如Waymo、Momenta等直接着手于L4/L5智能驾驶技术研发，使用激光雷达获取点云数据作为决策依据。激光雷达在智能驾驶中扮演核心角色，如Robotaxi或Robotruck的车顶搭载360°机械旋转式激光雷达，以满足复杂道路场景的探测需求。

激光雷达在智慧交通中的应用

激光雷达在智慧交通领域的应用包括前装高级辅助驾驶、避障导航系统以及智能交通车路协同应用。路端激光雷达主要用于高精地图采集和实时交通监控，主要应用于高速公路和十字路口。智慧高速市场和城市路口的激光雷达市场规模预计在2025年分别达到约37亿元和23亿元。

激光雷达产业链的全球竞争格局和市场趋势显示出，激光雷达技术正在快速发展，全球及国内供应商在性能、成本和市场布局上均呈现出激烈竞争的局面。