在通往自動駕駛的路上，鐳射雷達儼然成為車企佈局的必選項。資本方、市場側、消費端的熱情與需求都催生其快速發展。那麼，鐳射雷達在自動駕駛中究竟扮演什麼角色？鐳射雷達的技術路線有哪些？目前行業競爭格局如何？以下文章將一一說明。

1。鐳射雷達扮演什麼角色？

在自動駕駛中，缺一不可的三大要素包括感知、決策和執行。“感知”是一切的起點和基石，只有不斷提高感知效能，才有推動更高級別自動駕駛落地的可能，用於感知的感測器主要有攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達、鐳射雷達。

目前，自動駕駛感知方案主要分為以特斯拉為代表的視覺系和以Waymo為代表的鐳射雷達系兩種流派。視覺系主要以攝像頭為主導，配合毫米波雷達、超聲波雷達等完成感知任務；鐳射雷達系以鐳射雷達為核心，配合攝像頭、毫米波雷達、超聲波感測器等達到感知目的。

車載攝像頭：低成本，但精度較差，易受天氣影響。車載攝像頭透過鏡頭採集外部資料並根據演算法進行影象識別，能夠感知車輛周邊的路況，實現前向碰撞預警（FCW），車道偏離報警（LDW）等ADAS 功能。汽車攝像頭根據攝像頭個數可以分為單目、雙目和多目，根據安裝位置可以分為前視、後視、側視、環視。目前技術成熟且價格便宜，但是精度較差，需要藉助深度演算法，且易受惡劣天氣影響，逆光和光影複雜環境下效果較差，難以實現全天候測距。

毫米波雷達：精度高，穿透力強，不受天氣影響，但對行人等非金屬物體探測能力弱。目前市場上主流的車載毫米波雷達頻段為24GHz（用於短中距離雷達，15~30m）和77GHz（用於長距離雷達，10~200m）。77GHz產品在效能和體積上都更具優勢，其解析度更高，體積也小了1/3。毫米波雷達能夠大範圍檢測車輛的執行情況，可實現自適應巡航（ACC）、自動緊急剎車（AEB）等ADAS功能。其最大優勢在於可彌補攝像頭的不足，具有精度高、探測效能強的特點。此外，毫米波雷達對大氣的衰減小，穿透霧、灰塵的能力強，因此抗干擾性較強，還能夠全天候全天時工作。但毫米波雷達的固有屬性使得其對行人等非金屬物體反射波較弱，難以對行人進行識別。

超聲波雷達：侷限於近距離低速場景應用。超聲波雷達是基於超聲波固有的聲波折射、反射、干涉等基本物理特性而形成。其優勢是造價較低，可大量配置，資料處理簡單，且不受光照條件影響。不過超聲波測量遠距離目標的回波訊號較弱，只能探測近距離物體。常用於自動泊車（APA）。

鐳射雷達：精度高，探測能力強，易受天氣影響，當前成本較高。鐳射雷達透過向被測目標發射鐳射，測量反射或散射訊號的到達時間、強弱程度等資料，以確定目標的距離，而且可以透過採取的點雲資料，利用3D建模構建資料模型。相較於毫米波雷達，鐳射雷達能加強對行人、靜態障礙物、小物體等障礙物的監測能力；相比於攝像頭，鐳射雷達的探測距離更遠。不過易受惡劣天氣等影響，且目前成本相對較高。

結論1：綜上看出，不同的汽車感測器，各有優缺點，靈活組合使用可以滿足自動駕駛不同階段的需求。攝像頭 毫米波雷達 超聲波雷達的視覺系方案一般可實現AEB、ACC、TJP、LDWS等預警類、識別類ADAS功能。但往更高級別自動駕駛演進，駕駛任務從人轉移給系統，需要感知方案有充分的安全冗餘。現階段，視覺方案仍存在盲區，以特斯拉為例，特斯拉的FSD是一套目前水平在 L2 級，未來目標是全自動駕駛的系統。特斯拉近幾年的多起交通安全事故，都顯示出FSD系統仍然存在諸多安全盲點。集微諮詢認為，鐳射雷達的上車不僅是對ADAS是有力補充，更有助於突破L3級以及更高級別自動駕駛在感知層面的瓶頸，加快高級別自動駕駛的研發與落地。

2。鐳射雷達的技術路線有哪些？

當然，鐳射雷達也有不同的技術路線，主要包括機械式、MEMS、Flash和OPA，都在不斷演進中。

機械式：機械式分為整體旋轉和轉鏡式2種。整體處於高速旋轉的機械式鐳射雷達極易受到環境、震動等影響，耐久性大量衰減，難以滿足車規級要求，再加上動輒幾萬的價格高昂和維護成本高等因素，目前只用於自動駕駛的研發、汽車後裝市場。

相較於整體旋轉的機械式方案，採用轉鏡的方案的收發模組保持不動，而且減少了需要的光源，解決了機械式方案笨重、體積大的痛點，但轉鏡方案中電機驅動方式造成了一定不穩定性，未來的方向肯定是將高速旋轉件去掉。2017年，奧迪釋出了全球首款搭載鐳射雷達的量產汽車奧迪A8，搭載了法雷奧和Ibeo聯合開發的首個車規級鐳射雷達SCALA（轉鏡方案），這也是迄今為止唯一量產上車的鐳射雷達。

MEMS（半固態）：相比機械式，MEMS 鐳射雷達具有晶片化特點，它主要透過矽基晶片上微振鏡以一定諧波頻率的振盪，來反射鐳射器的光線，從而以超高的掃描速度形成高密度的點雲圖。其掃描單元是MEMS微振鏡，減小了鐳射雷達的尺寸，減少了鐳射器和探測器數量，極大地降低成本，量產後成本能下探到500~1000美元甚至更低，兼顧車規量產與高效能的需求。速騰聚創的MEMS鐳射雷達方案M1即將搭載在Lucid上量產。但是，MEMS鐳射雷達並沒有完全消除機械件，而且微振鏡的面積限制，也導致視野相對較窄，視場角較小，後期仍待進一步突破。

Flash（固態）：指一次閃光（鐳射脈衝）成像的鐳射雷達，發射端到接收器都能快速完成對環境周圍影象的繪製，瞬時記錄整個場景，沒有延遲，可用於高速公路場景；而且純晶片構造使其體積小、安裝位置靈活、穩定性高。它也是目前唯一的非掃描式鐳射雷達，能夠達到最高等級的車規要求。但由於光能量的分散導致可探測的距離短，一般僅在幾十米以內。

OPA（固態）：OPA被認為是鐳射雷達的終極解決方案。相比MEMS，OPA完全取消機械結構，掃描速度快，精度高，可控性好，抗振效能好，體積更小，量產一致性高，成本更低。但OPA也存在光訊號覆蓋有限，環境光干擾、加工難度高等問題。

結論2：集微諮詢認為，未來，行業整體將會向“低成本化”、“量產化”、“固態化”、“智慧化”發展，因此從技術演進的趨勢來看，固態鐳射雷達將會逐漸成為車載鐳射雷達的主流方案。當前階段，業界認為，接下來幾年的市場主流是MEMS半固態鐳射雷達，它是量產產品的首選。但未來，在各技術路線實現降本的趨勢下，整車廠將選擇降本幅度更大、穩定性更高的固態鐳射雷達。Yole也預測，到2030年，固態鐳射雷達的銷售額將會增加至52。6%。

3。國內外鐳射雷達供應商競爭格局如何？

面對這一藍海市場，除了鐳射雷達的老牌供應商Velodyne、法雷奧等，新進入者也加速湧入這一賽道，尤其是國內的供應商如華為、大疆Livox、速騰聚創、禾賽、Innovusion、鐳神智慧等。

但真正量產上車的鐳射雷達屈指可數。法雷奧是迄今為止唯一一家量產鐳射雷達的供應商。從2017年量產了第一款車規級鐳射雷達，即第一代SCALA，迄今為止，法雷奧在全球範圍內已經生產和交付了12。5萬顆鐳射雷達，分別安裝在奧迪A6、A8、Q7等車型上。法雷奧的鐳射雷達已經拿到了至少4家國際化車企的訂單，總訂單額約為5億歐元。尤為值得提及的是，2021年法雷奧16線的第二代SCALA鐳射雷達將在一家歐洲車企的車型上量產，之後法雷奧鐳射雷達也將在另一家亞洲車企上車。

鐳射雷達大規模應用之路上，最大的阻礙是什麼？對於這個賽道上所有的供應商來說，如何實現車規級批次生產，仍然是最大的“攔路虎”。目前，市場上大多數供應商和初創公司切入鐳射雷達的方式主要是通過後裝市場，以高效能為主，但這一經驗不能完全複製應用於前裝市場。車廠要求鐳射雷達必須做到體積足夠緊湊，能夠完全融合在車輛的造型中，與車身融為一體。這對供應商的製造工藝、生產能力，以及上車整合的實際開發能力等都是全方位的考驗。

如前所說，接下來幾年的市場主流是MEMS半固態鐳射雷達，它是量產產品的首選。因此，在鐳射雷達市場即將爆發的前夜，眾多企業直接佈局機械式（轉鏡）或者半固態甚至固態產品，包括Luminar、Aeva、華為等企業。

目前，速騰聚創、Ouster、Luminar、華為、鐳神智慧、Innovusion、大疆Livox均宣稱有過車規的半固體產品，而且量產時間在即。從推出時間節點來看，速騰聚創M1將在2021年配套Lucid，大疆Livox的鐳射雷達將於2021年在小鵬汽車量產，華為的鐳射雷達將在2021年配套北汽極狐，Innovusion的鐳射雷達將於2022年配套蔚來汽車。

2019-2025年鐳射雷達市場應用預測，圖片來源：Yole

結論3：根據Yole的資料顯示，2019-2025年車載鐳射雷達市場潛力巨大，市場規模從1900萬美元增長到17億美元，年複合增長率達到114%。但競爭格局也在悄然變化，跨入2021年，L3級自動駕駛迎來量產時間點，蔚來汽車、小鵬汽車、長城汽車等多家車企均規劃或推出帶有鐳射雷達的車型。集微諮詢認為，國內外供應商在這一賽道上的競爭將進一步加劇，隨著量產的序幕拉開，各供應商之間的技術和資金實力差別將驟然顯現，淘汰賽也會隨之掀起，只有能實現規模量產的產品才有可能生存，因此，產品迭代與量產能力是未來突圍的關鍵。 （校對/範蓉）