激光雷达：自动驾驶的核心传感器

激光雷达是通过发射激光束作为来探测目标位置、速度、结构等特征的雷达系统。与其他雷达系统的原理类似，激光雷达是向目标发射探测信号（激光束），然后将探测目标反射回来的信号与发射时的原始信号进行比较，通过一定算法获得目标的相关信息，包括目标距离、方位、速度、甚至形状等。对外界环境感知能力上的优势，也使得激光雷达在自动驾驶技术发展之初就受到了青睐。

2018年，奥迪A8提供了激光雷达选配选项，成为了全球首款搭载激光雷达的量产乘用车型，但由于当时世界各国对自动驾驶法规还未完善，因此在绝大部分地区这款车型无法启用L3级自动辅助驾驶。

2021年被认为是激光雷达上车元年，小鹏P5成为首款量产搭载激光雷达的纯电智能汽车，随后多款搭载激光雷达的量产车型陆续上市，包括Lucid Air、蔚来ET7等等。而伴随着ADAS、robotaxi等的持续渗透，激光雷达需求也会迎来高速增长阶段。

IDC预测，全球自动驾驶汽车合计出货量将从2020年的2773.5万辆增至2024年的5424.7万辆，渗透率预计超过5成，2020-2024年的复合年均增长率达18.3%，其中L3级别2024年出货量或将达到约69万辆。

而2022年一季度，中国自动驾驶汽车市场上，L2级自动驾驶乘用车渗透率就高达23.2%，较2021年一季度的7.5%获得巨幅提升。

而根据沙利文预测，受无人驾驶车队规模扩张、激光雷达在ADAS中渗透率增加等因素推动，激光雷达整体市场预计将呈现高速发展态势，至2025年全球市场规模为135.4亿美元（约合914亿元）；其中，中国激光雷达市场规模将达到43.1亿美元（约合291亿元）。

• ● 技术路线：扫描方式、测距方式

机械旋转式：通过将整个激光发射模块和接收模块进行横向360°旋转来获得全向的覆盖面。激光线束竖向排列形成一个面，而线数比如16线、64线就是竖向排列激光线束的数量，数量越多意味着分辨率越高，信息量也更大，因此我们在自动驾驶路测的车辆中能够经常看到这种类型的激光雷达。但机械旋转式激光雷达体积大、调试复杂、成本高、规模量产难、且由于机械结构特性导致难以满足车规级要求，寿命较短。

主要厂商：Velodyne、禾赛科技、速腾聚创

转镜：转镜分为一维转镜和二维转镜。一维转镜通过一个旋转的多面体反射镜，将激光反射到不同的方向，从而实现一定的视场范围；二维转镜顾名思义是内部集成了两个转镜，一个多边棱镜负责横向旋转，一个负责纵向翻转，这样可以实现用一束激光就能实现两个方向维度上的扫描。转镜激光雷达体积小、成本低，与机械式激光雷达效果一致，是目前混合固态雷达的主流路线。但毕竟也存在机械结构，且机械运动频率较高，寿命同样不够理想。

主要厂商：法雷奥Valeo、华为、Velodyne、镭神智能

MEMS振镜：采用集成在硅基芯片上的反射镜在前后左右各一对扭杆之间以一定谐波振动，将激光光束反射到不同角度，实现一定范围内的扫描。这种技术摆脱了机械运动部件的装配，提高可靠性，更易实现规模量产。同时可以降低激光雷达系统尺寸，激光发射器与探测器数量减少，能大幅降低成本。不过，有限的光学口径和扫描角度令测距和视场角受到限制，大视场角需要拼接，对算法要求较高。另外抗冲击性能、可靠性也存在一些问题。

主要厂商：速腾聚创、Innoviz、法雷奥Valeo

转镜+MEMS振镜：在二维转镜的基础上加入振镜，转镜负责横向，振镜负责纵向，可以实现更大扫描区域，频率更高，但价格同样也较高。

主要厂商：Innovusion图达通、Luminar

棱镜：通过控制两面楔形棱镜的相对转速，激光束通过两次折射，实现区域激光扫描覆盖。棱镜激光雷达累积的扫描图案形状像花瓣，中心点扫描次数密集，圆的边缘则相对稀疏，扫描时间持久才能丰富图像，所以需要加入多个激光雷达共工作，以便达到更高的效果。棱镜可以通过增加激光线束和功率实现高精与长距离探测，但结构复杂、体积更难控制，轴承与衬套磨损风险较大。目前也暂时只有Livox采用该技术，已经在小鹏P5上实现量产上车。

主要厂商：Livox

Flash：Flash的结构非常简单粗暴，原理就是通过高密度的激光源阵列，发射出能够覆盖一片区域的激光，用高灵敏度的接收器来构建图像。这种形式的激光雷达完全没有机械活动部件，体积小、精度高、扫描速度快。但容易形成旁瓣干扰、分散激光能量，影响探测距离和分辨率。

主要厂商：ibeo、LeddarTech、亮道智能

OPA：OPA激光雷达的原理是，通过多个激光发射单元组成发射阵列，通过调节发射阵列中各个单元的相位差，来改变激光光束的发射角度，在设定方向上产生互相加强的干涉从而实现高强度的指向光束，完成扫描。

一直以来，OPA激光雷达进展缓慢的一个重要原因是旁瓣效应难以解决。旁瓣效应是由于光学衍射产生的一种邻近效应。在OPA激光雷达上，光束通过OPA器件后的光束合成实际是由光波的相互干涉形成的，因此容易形成阵列干扰，令激光能量被分散，在最终出现光学伪影等问题。也正是因为这种原因，OPA视场和光束质量之间难以平衡。

主要厂商：Quanergy、洛微科技、力策科技

MMT（微动技术）：MMT是一种用于激光雷达的独特成像技术，采用类似扬声器的音圈技术，专有的光学阵列会连接到音圈，当音圈通电时会产生微动，借助种微动激光雷达就能够扫描图像。这种设计具有最简单的光路，可产生最高的效率和最少的组件数量，体积小的同时内部机构件几乎不会有损耗。

此外，相比于其他激光雷达，MMT技术的激光雷达更强调分辨率，特别是垂直方向分辨率可以达到市面上激光雷达的4到5倍。MMT技术由激光雷达厂商Cepton首创，目前也仅有Cepton采用这种技术。

主要厂商：Cepton

激光雷达的测距，主要有两种形式，分别是ToF和FMCW。ToF也就是飞行时间，通过直接测量发射激光和回波信号的时间差计算出距离信息，探测精度高，响应速度快。ToF也是目前市场应用最广泛，最成熟的测距方式。

FMCW相干探测方法通过将发射激光的光频进行线性调制，将回波信号与参考光进行相干得到频率差，从而获得飞行时间反推目标物体距离。FMCW激光雷达具有可直接测量速度信息以及抗环境光和其他激光雷达干扰等优势。FMCW与OPA结合的激光雷达被认为是未来的“终极方案”。

• ● 核芯部件
  

激光雷达主要由发射模块、接收模块、扫描模块、信号控制及处理（主控）模块四个部分构成。