激光雷达会被智能汽车抛弃吗？

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2024-12-30 08:40发布于江苏

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划重点

01激光雷达在智能汽车中的地位日益重要，提供比传统传感器更细致、更精确的三维感知。

02然而，激光雷达的高成本使其在越来越多车企的智驾方案中被抛弃，转向纯视觉感知阵营。

03未来激光雷达技术将朝着更高集成度、更低成本、更强抗干扰能力的方向发展。

04预计到2030年，全球激光雷达市场规模将突破数百亿美元，中国市场也将成为激光雷达发展的重要阵地。

05随着激光雷达技术的成熟，车企将在更多车型中搭载激光雷达系统，使激光雷达技术成为智能汽车领域的“黄金赛道”。

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随着自动驾驶技术的持续进步，激光雷达（LiDAR）在智能汽车中的地位愈发重要。作为一种高精度的环境感知传感器，激光雷达能够提供比传统传感器（如毫米波雷达和摄像头）更细致、更精确的三维感知，尤其在复杂环境下的长尾场景识别方面，展示了其独特优势。因此，激光雷达在未来智能驾驶的广泛应用中，无疑将成为核心技术之一。但激光雷达应其成本高昂等一系列原因，在越来越多车企的智驾方案中被抛弃，更有很多车企，从激光雷达的阵营中转投至纯视觉感知的阵营，激光雷达真的会被智能汽车抛弃吗？

激光雷达技术

1.1激光雷达的工作原理与系统组成

激光雷达通过发射激光束，测量其从目标物体反射回来的时间差，进而计算出目标的距离和位置，形成高精度的三维点云数据。这些点云数据为自动驾驶系统提供了准确的空间信息，从而有效地进行环境建模和障碍物检测。

激光雷达系统的主要组成部分包括：

激光发射系统：激光发射系统由激光器和发射光学系统组成。激光器负责生成激光束，发射光学系统将激光束准直并控制发射方向。现阶段，激光器主要使用边发射激光器（EEL）和垂直腔面发射激光器（VCSEL）。VCSEL因其较高的光束控制精度和较低的生产成本，成为未来发展的趋势。

EEL与VCSEL示意图

激光接收系统：该系统由光电探测器和接收光学系统组成，负责接收从物体反射回来的激光信号，并将其转化为电信号。目前常用的探测器包括雪崩光电二极管（APD）和单光子雪崩二极管（SPAD）。SPAD因其高灵敏度，能够在低光环境下依然进行高精度探测，成为未来激光雷达发展的重点。

扫描系统：扫描系统的作用是控制激光束的发射角度，从而扩大扫描范围。激光雷达的扫描方式主要有机械扫描、MEMS（微机电系统）扫描和固态扫描。传统的机械扫描系统依赖于旋转部件，尽管精度较高，但存在成本高、耐用性差的问题。相较之下，MEMS扫描系统采用微型振动镜，体积小、可靠性高，逐步成为主流选择。

信息处理系统：接收到的激光信号经过放大和转换后，通过信息处理模块进行实时计算，生成三维点云数据，用于自动驾驶的环境感知。随着技术进步，激光雷达的处理模块从传统的FPGA（现场可编程门阵列）向更高集成度的SoC（系统级芯片）发展，以降低功耗和成本。

1.2激光雷达的技术演变与未来趋势

激光雷达技术经历了从早期的脉冲式激光雷达（TOF）到调频连续波激光雷达（FMCW）的演变。TOF激光雷达通过测量激光发射和接收之间的时间差来计算目标物的距离，应用广泛且成熟。但其在复杂场景下的抗干扰能力和数据处理速度方面存在一定的限制。

车载激光雷达应用算法

FMCW激光雷达则通过调制激光的频率来测量距离，具有更高的信噪比、抗干扰能力强，并且可以同时获得目标物的速度信息。因此，FMCW技术在高速行驶、复杂气候等条件下的表现更为优越，预计将成为未来的主流技术。

此外，激光雷达的扫描方式也在不断优化。从传统的机械扫描到MEMS和固态激光雷达的逐步发展，激光雷达的体积逐渐缩小，成本大幅降低，性能却不断提升。MEMS激光雷达由于其较高的可靠性和较低的成本，预计将在未来5年内成为市场主流。

1.3激光雷达的多传感器融合技术

激光雷达与其他传感器（如毫米波雷达、摄像头、超声波雷达）的融合，成为智能驾驶系统的核心技术之一。通过多传感器融合，激光雷达弥补了其他传感器在精度、探测范围和环境适应性方面的不足。

例如，激光雷达在长尾场景中能够精准识别远距离的障碍物，而毫米波雷达和摄像头在低光照和恶劣天气条件下表现不佳。通过多传感器融合，系统可以利用不同传感器的优势，在复杂环境中提供更稳定和可靠的感知能力，从而提升自动驾驶的安全性和可靠性。

激光雷达市场发展

2.1激光雷达市场规模与增长预测

激光雷达市场的增长潜力巨大，主要受到智能驾驶技术普及的推动。根据市场研究预测，到2025年，中国激光雷达市场的规模将达到261亿元，2030年将突破980亿元。在全球范围内，激光雷达市场也在迅速扩展。据预测，到2025年，全球激光雷达市场规模将达到135.4亿美元，年复合增长率（CAGR）超过60%。这一增长将受到无人驾驶车队规模扩张、高级辅助驾驶系统（ADAS）渗透率提升及智能交通建设等因素的推动。

全球激光雷达市场规模及预测（亿美元）

2.2 激光雷达在智能驾驶中的重要性

激光雷达在智能驾驶领域的应用越来越广泛，尤其在L2级到L4级的自动驾驶系统中，激光雷达的使用将成为标配。根据麦肯锡的研究，从L2到L4/L5级的自动驾驶系统，车载传感器的数量将从8个增加到24个，激光雷达的搭载数量将显著增加。

在L3级及以上的自动驾驶系统中，激光雷达通过提供高精度的三维环境建模，能够实时识别行人、车辆以及其他障碍物，确保系统在复杂环境下的安全性。特别是在低光照、雨雪天气和高速行驶情况下，激光雷达的精度和稳定性都要优于其他传感器。

2.3激光雷达技术的竞争与挑战

尽管激光雷达在智能驾驶中的应用潜力巨大，但其市场普及仍面临挑战。首先，激光雷达的高成本仍然是限制其广泛应用的瓶颈之一。尽管随着技术进步和生产规模化，激光雷达的成本逐渐降低，但与毫米波雷达和摄像头相比，其价格仍然较高。

激光雷达在恶劣天气条件下的表现仍然存在局限，尤其是在雨、雾、雪等环境下，激光信号的传播会受到影响，导致探测精度下降。因此，未来激光雷达需要进一步优化其抗干扰能力，以适应更多复杂的驾驶环境。

激光雷达技术的未来发展趋势

3.1激光雷达技术的未来发展方向

未来，激光雷达将继续朝着更高集成度、更低成本、更强抗干扰能力的方向发展。

集成化与芯片化：集成化和芯片化将成为激光雷达未来技术发展的重要方向，通过降低激光雷达组件数量，减少生产工艺复杂性，提升生产效率和降低成本。预计到2030年，激光雷达的单车搭载成本将大幅降低，这将推动激光雷达在更多车型上的普及。

抗干扰与性能提升：FMCW激光雷达将成为未来的技术趋势，其高信噪比和抗干扰能力使其能够在复杂环境下表现优异。FMCW激光雷达不仅能提供距离信息，还能获取目标物的速度数据，进一步提升环境感知能力。

固态激光雷达的普及：固态激光雷达技术，如MEMS和FLASH激光雷达，正在成为主流。这些技术的优点在于它们能够去除传统机械扫描的复杂部件，使激光雷达更加小型化、可靠且成本更低。预计未来5年，MEMS激光雷达将成为市场主流。

3.2激光雷达与智能驾驶的互相促进

随着自动驾驶技术的不断发展，激光雷达与智能驾驶系统的结合将更加紧密。激光雷达不仅能够提供更为精确的三维环境建模，还能确保自动驾驶系统在复杂环境下的安全性。激光雷达的高精度、远距离探测能力使其成为实现高级别自动驾驶的关键技术之一。

未来，激光雷达的广泛应用将推动智能汽车产业的高速发展，特别是在L3级到L5级自动驾驶系统中，激光雷达的需求将持续增长。随着技术的进步，激光雷达将在更广泛的车型上得到应用，从高端市场逐步渗透到中低端市场，成为智能驾驶不可或缺的核心传感器。

激光雷达市场展望

激光雷达市场的前景广阔，随着技术的不断进步和成本的逐步降低，激光雷达将在未来几年迎来快速增长的机遇。预计到2030年，全球激光雷达市场规模将突破数百亿美元，中国市场也将成为激光雷达发展的重要阵地。自动驾驶渗透率的提高，智能网联汽车的普及，以及汽车智能化进程的加快，都为激光雷达的应用和市场发展提供了强大动力。

从技术角度看，激光雷达的进步将推动自动驾驶技术的更高安全标准，实现从L2级到L5级的逐步过渡。从市场角度看，激光雷达的应用将不再局限于高端智能汽车，未来中低端市场也将成为激光雷达的增长点。随着激光雷达技术的成熟，车企将在更多车型中搭载激光雷达系统，从而使激光雷达技术成为智能汽车领域的“黄金赛道”。

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