激光雷達是軍轉民的高精度雷達技術。激光雷達的應用一開始主要為軍事領域，受到了各國軍事部門的極大關注。相比普通雷達，激光雷達可提供高分辨率的輻射強度幾何圖像、距離圖像、速度圖像。按用途和功能劃分，有跟蹤激光雷達、制導激光雷達、火控激光雷達、氣象激光雷達、水下激光雷達等，可適應不同戰(zhàn)場環(huán)境。在民用領域中，激光雷達因其在測距測速、三維建模等領域的優(yōu)越性能也被廣泛應用。

激光雷達性能精良，是無人駕駛的最佳技術路線。激光雷達相對于其他自動駕駛傳感器具有非常優(yōu)越的性能：

1）分辨率高。激光雷達可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率。通常激光雷達的角分辨率不低于0.1mard也就是說可以分辨3km距離上相距0.3m的兩個目標，并可同時跟蹤多個目標；距離分辨率可達0.1m；速度分辨率能達到10m/s以內。如此高的距離、速度分辨率意味著激光雷達可以利用多普勒成像技術獲得非常清晰的圖像。

2）精度高。激光直線傳播、方向性好、光束非常窄，彌散性非常低，因此激光雷達的精度很高。

3）抗有源干擾能力強。與微波、毫米波雷達易受自然界廣泛存在的電磁波影響的情況不同，自然界中能對激光雷達起干擾作用的信號源不多，因此激光雷達抗有源干擾的能力很強。

激光雷達可以分為一維激光雷達、二維激光雷達、三維激光掃描儀、三維激光雷達等。其中一維激光雷達主要用于測距測速等，二維激光雷達主要用于輪廓測量、物體識別、區(qū)域監(jiān)控等，三維激光雷達可以實現(xiàn)實時三維空間建模。

車載三維激光雷達一般安裝在車頂，可以高速旋轉，以獲得周圍空間的點云數(shù)據(jù)，從而實時繪制出車輛周邊的三維空間地圖；同時，激光雷達還可以測量出周邊其他車輛在三個方向上的距離、速度、加速度、角速度等信息，再結合GPS地圖計算出車輛的位置，這些龐大豐富的數(shù)據(jù)信息傳輸給ECU分析處理后，以供車輛快速做出判斷。

不同類型激光雷達的功能及應用場景

三維激光雷達逐漸發(fā)展為自動駕駛的標配。三維激光雷達功能強大，是無人駕駛的最佳解決方案，從最早的谷歌豆莢車到層出不窮的車企測試案例，激光雷達已經(jīng)逐漸發(fā)展為標配。不難發(fā)現(xiàn)，隨著企業(yè)自動駕駛方案的選擇和規(guī)劃，車用激光雷達的商業(yè)化正悄然發(fā)生。

Velodyne64線激光雷達成為無人駕駛的標志性特征。2012年5月，谷歌改裝版豐田普銳斯自動駕駛汽車在內華達州上路測試，出場時頭頂轉個不停的Velodyne64線，很快就成了自動駕駛汽車的標志性特征。與此同時，谷歌對外宣布項目研究目標——實現(xiàn)無人駕駛并且量產(chǎn)。從正面看，拆解后的Velodyne64線整個激光收發(fā)器可以視為上下兩部分，每部分都有三個并排透鏡，兩側透鏡是激光發(fā)射處，中間是接收處。轉到產(chǎn)品背后會發(fā)現(xiàn)，兩側凸鏡后各有16個一組的二極管，中間透鏡對應32個接收器，可以把光信號變成電信號。

Velodyne64線激光雷達解剖圖

在保證質量的前提下，成本的降低將反推智能駕駛的產(chǎn)業(yè)進程。激光雷達憑借其超高精準度，被認為是無人駕駛的必然選擇；2016年以來，激光雷達巨頭Velodyne與Quanergy紛紛表態(tài)未來其激光雷達成本將大幅度降低，以此來滿足無人駕駛汽車量產(chǎn)的需要。

Velodyne車用激光雷達產(chǎn)品未來有望將成本控制在200美元以內。Velodyne的激光雷達輸出的是原始數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過二次處理，以64線激光雷達，每秒的點云數(shù)據(jù)量是130萬，這需要桌面級顯卡支持才能流暢工作。而桌面級顯卡字眼需要昂貴的顯存和散熱設計，而且價格昂貴，高達7萬美元。

2016年1月，CES期間Velodyne與福特揭曉了最新產(chǎn)品Solid-StateHybridUltraPuckTMAuto，范圍為200米，可以滿足車企ADAS和全自動駕駛需要。目前供給車企的Pack1.5投放壽命為6-8個月，車企測試后Velodyne會根據(jù)反饋重新調整設計。明年初推近改良后的pack2.0進行第二輪測試，在18年初或年中推出pack3.0作為正式商用版本。公司對這款產(chǎn)品2020年目標產(chǎn)量定價為每個500美元，2025年將成本控制在200美元以內。

Quanergy激光雷達量產(chǎn)后售價有望接近100美元。Quanergy在今年CES展出了一款固態(tài)激光雷達S3約為一盒名片大小，而且單個售價初步定在250美元左右，其展臺工作人員表示上量生產(chǎn)后有可能100美元搞定。未來幾年里，小型專用激光雷達將會在汽車行業(yè)爭奪市場。

（1）激光雷達三大廠商

無人駕駛給激光雷達民用開拓了全新的市場，而激光雷達的核心技術主要掌握在Velodyne、Ibeo和Quanergy三家企業(yè)手中。

三家激光雷達生產(chǎn)企業(yè)的主要產(chǎn)品對比

1）Velodyne：并不提供算法產(chǎn)品，而是向車企輸出激光雷達原始數(shù)據(jù)。Velodyne是一家硅谷公司，在參加了兩屆DARPA無人駕駛汽車挑戰(zhàn)賽后，于2007年開始專注研究激光雷達，用一款Velodyne64線激光雷達產(chǎn)品進入360°高性能激光雷達領域。于是就有了2011年谷歌無人駕駛汽車在灣區(qū)測試時，吸引人們目光的“大花盆”。

Velodyne目前已經(jīng)量產(chǎn)銷售的激光雷達有三款，分別是HDL-64E、HDL-32E、VLP-16。除了谷歌、百度、Uber等無人駕駛汽車使用64線產(chǎn)品，一些車企在車上使用32線和16線產(chǎn)品測試。例如2016年1月CES上，福特就展示了安裝velodyneHDL-32的混動版蒙迪歐自動駕駛研究車。荷蘭NAVYA的兩部全自動駕駛ARMA公交穿梭車測試了VLP-16和HDL-32，最后選用了32線。

為了滿足車企把激光雷達隱蔽安裝到車身的要求，Velodyne帶來了一款專為車企設計的小體積激光雷達。32線產(chǎn)品的體積過大，小體積16線產(chǎn)品線數(shù)不足，采集的信息顆粒粗糙，對軟件運算端負擔太大。因此1月借由福特公布的Solid-StateHybridUltraPuckTMAuto，線數(shù)增加到32線，但是體積和原16線一致。

Velodyne32線新款固態(tài)混合超級冰球傳感范圍為200米，可以滿足車企ADAS和全自動駕駛需要，2025年成本將控制在200美元以內。目前供給車企的Pack1.5投放壽命為6-8個月，車企測試后Velodyne會根據(jù)反饋重新調整設計。明年初推出改良后的pack2.0進行第二輪測試，在2018年初或年中推出pack3.0作為正式商用版本。公司對這款產(chǎn)品2020年目標量產(chǎn)定價為每個500美元，2025年將成本控制在200美元以內。

2）Ibeo：與Velodyne不同，Ibeo的產(chǎn)品包括了硬件和軟件在內的整套解決方案。成立于1998年的公司，2000年被傳感器制造商SickAG收購。2000年至2008年研發(fā)了激光掃描技術、并且開始了若干自動駕駛項目的嘗試。公司和歐洲委員會共同研發(fā)了十字路口安全的駕駛輔助產(chǎn)品，在全球范圍售賣。2009年公司脫離SickAG獨立，2010年和法雷奧合作開始量產(chǎn)可用于汽車的產(chǎn)品ScaLa。

目前已有的Ibeo全自動駕駛測試車上，常用的多點布局組合是miniLUX和LUX兩款產(chǎn)品。

LUX有4線和8線兩款，8線在垂直方向增加了4條激光光束，獲得信息較4線產(chǎn)品更加豐富。兩款產(chǎn)品可以用在高速公路自動駕駛和城市自動駕駛，功能上可用于ACC和行人檢測，利用多回聲技術適應不同天氣的需要，繪制車輛周圍360°的環(huán)境圖景。

miniLUX主要用來檢測車側和車后障礙。用于車輛側面時，主要可以在轉向時用作側面保護，車道變更時的盲點監(jiān)測，以及復雜的自動停車。用于車后，可以作為全3D泊車支持和車尾傳感器。

Ibeo已經(jīng)成熟的產(chǎn)品ScaLaB2是與法雷奧合作的一款4線激光雷達，一般用于汽車緊急制動時的核心檢測傳感器。去年搭載法雷奧Cruise4U系統(tǒng)的半自動駕駛汽車完成了環(huán)法路試。車上就搭載了與Ibeo合作量產(chǎn)的ScaLa，ScaLa被嵌入了這輛大眾車的前臉保險杠，用來取代毫米波雷達做AEB中的測距模塊。

3）Quanergy：激光雷達領域的新晉創(chuàng)業(yè)公司。2014年5月，獲得來自三星電子風險投資，特斯拉創(chuàng)始人及清華企業(yè)家協(xié)會天使基金的種子投資。2014年12月，完成3000萬美元的A輪融資。2015年Quanergy得到了德爾福的戰(zhàn)略投資。德爾福收購了Quanergy部分股權，兩家公司的工程師正在努力研發(fā)Lidar系統(tǒng)。Quanergy負責技術開發(fā)，德爾福有可能負責產(chǎn)生。

2014年9月第一款產(chǎn)品M8-1投入使用，已經(jīng)應用在奔馳，現(xiàn)代等公司的實驗車型上面，在路試過程中為軟件模塊積累經(jīng)驗。當時M8-1的單個標價是1,000美元。為了覆蓋車身周圍的全部區(qū)域，用于展示的奔馳車一共安裝了3個樣品，兩個位于車頂，一個位于車頭前方。

2016CES上，Quanergy展示了新產(chǎn)品S3，大小接近名片盒。官方公布的信息并不多，8線激光雷達，探測距離10cm-150m，掃描頻率30Hz。據(jù)介紹，新產(chǎn)品只需在車輛前后對角線各裝一個，就能覆蓋360度視域范圍，未來售價有望減至100刀。

（2）國內企業(yè)正加速追趕

國內尚無用于ADAS的激光雷達產(chǎn)品。國內在激光雷達研發(fā)方面起步晚，積累尚淺，已有的激光雷達產(chǎn)品多用于建筑測量、地形測繪等領域，還未研制出適用于車載的激光雷達產(chǎn)品。但國內已有部分企業(yè)正在加速研發(fā)，未來有望推出低價的車載激光雷達產(chǎn)品。

巨星科技：巨星科技控股（65%）的華達科捷是專門從事激光雷達業(yè)務的公司，在高端激光測量傳感設備領域有一定的技術積累，已研發(fā)出適用于AGV、巡檢機器人等使用的32線束激光雷達，目前正在研發(fā)3D激光雷達，一旦成功，每臺機器的成本將從10萬降到3萬左右。

大族激光：大族激光是一家提供激光加工及自動化系統(tǒng)集成的設備制造商，目前已掌握激光器的核心技術。公司先后引進激光雷達、激光傳感器領域的技術人才，并成立了三家機器人關鍵技術公司，其中大族銳視著力研發(fā)機器人激光雷達感知系統(tǒng)，目前基本完成以AGV導航為代表的工業(yè)級激光雷達的研發(fā)，準備開展無人駕駛領域等前沿領域的預研工作；大族銳波正在進行激光傳感器核心零部件研發(fā)，未來有望應用于物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設備、智能裝備等領域。

思嵐科技：上海思嵐科技有限公司（SLAMTEC）成立于2013年10月，團隊前身是RoboPeak，擁有長達6年的機器人自主定位導航算法、激光傳感器及機器人硬件系統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)驗。主要產(chǎn)品包括低成本激光測距掃描傳感器、基于激光的即時定位與地圖構建導航系統(tǒng)。公司目前已獲千萬美元融資，估值3.6億元。

可見，在未來的自動駕駛傳感器中，國內廠商需要加倍努力。