激光雷达系统正在进入各种其他应用领域

激光雷达，简称光达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。也就是无人车上不停旋转发射激光束的“帽子”，通过反射回来的信号绘制出周围环境的3D模型。

虽然该技术主要为自动驾驶开发服务，但其应用正在以迅猛的速度进入其它领域。

激光雷达不仅正在成为自动驾驶技术中越来越重要的一部分，也促进着计算机视觉和雷达传感器芯片的发展。与此同时，激光雷达系统也正在进入各种其他应用领域，例如机器人和无人机的工业自动化领域。

对激光雷达而言，作为该技术的最初应用领域，高级测绘是其另一个快速增长的市场。随着激光雷达技术的新发展，测绘系统变得更加强大而复杂，该领域的相关工作也取得了显著的进展。事实上，激光雷达已被应用到在危地马拉的丛林中定位庞大的玛雅都市，其中包括几个世纪以来一直被隐藏着的数千种结构和数千条纵横交错的商业道路。

玛雅都市蒂卡尔的新发现（图片来源：http://wemedia.ifeng.com）

越来越多的应用案例以及技术的持续改进对于激光雷达市场来说是个良好的开端。ABI Research预测，截至2027年，汽车激光雷达的市场价值将达到近130亿美元。

随着激光雷达的发展，相关市场也会出现增长。据Yole Développement预测，氮化镓功率器件的市场将在未来五年内实现79％的年复合增长率，并在2022年底收获4. 6亿美元。该市场研究公司表示，氮化镓功率技术非常适用于高性能和高频率器件。Yole的Ana Villamor指出： “激光雷达、无线电源和包络跟踪是高端的低/中压应用，而氮化镓是唯一能够满足其要求的现有技术。”

因此，虽然领先的激光雷达供应商依然追求着自动驾驶汽车的愿景，但除了开发先进的驾驶员辅助系统之外，他们还在为无人机、工业系统和测绘领域开发产品。

自动驾驶/辅助驾驶

目前，激光雷达的最大机遇与市场仍然是汽车领域，并且正在努力通过固态设计减少运动部件的数量和相应系统的成本。

也因此引发了激光雷达领域的激烈竞争。“竞争的目标是低成本、小尺寸的固态激光雷达，”Cadence定制IC封装事业部高级研发总监Ian Dennison指出，“标价需要降到200美元或更低…仿佛又是一场淘金热…这个领域有很多初创公司，吸引了大量的投资。而其魅力的部分原因在于它混合了各种各样的硅设计技术：CMOS，硅光子学，硅MEMS等。不同的参与者对技术组合持有着不同的看法。“

Dennison同时指出激光雷达有着出色的深度分辨率技术， “这对于自动驾驶汽车的表征具有很大的好处， 这是激光雷达真正的杀手锏。”

殊途同归

激光雷达的发展也推动了对用氮化镓和其他特种半导体材料制造的高电流、高频、低电阻、低电容功率晶体管的需求。

部分专家由于MEMS器件具有移动部件而认为它们不是固态元件，一些激光雷达供应商也已经由MEMS而转向相控阵。

“不同的人采取不同的方法，”Cadence的Dennison表示，“硅光子学非常适合像激光雷达这样的、基于光的应用。如果你可以使用光子学来操纵光线，那么你已经开始研究一种不企图跟上光频率的解决方案——使用原始光线的方案。

Dennison指出，将MEMS与光子学、CMOS芯片相结合代表了协同设计的领域， “这就是混合技术。”

投资热潮

激光雷达的可观前景也引发着投资热潮。该系统的三家主要供应商都位于硅谷——Velodyne LiDAR，Quanergy Systems和Cepton Technologies，这三家都在过去一年中扩大了业务范围。

这些公司在为大型汽车制造商及其一级供应商开发成熟的激光雷达系统的同时，也面临着来自资金雄厚的初创公司的竞争挑战。Aurora Innovation刚刚获得了由Greylock Partners和Index Ventures共同领投的A轮融资9000万美元；密歇根州的May Mobility从BMW i Ventures和Toyota AI Ventures获得了1150万美元的种子资金；位于西雅图的SEEVA Technologies从Revolution's Rise of the Rest Seed Fund和其他投资者那里获得了200万美元。正在开发自动驾驶运载工具的Nuro，最近公布从Banyan Capital和Greylock Partners获得了A轮融资9200万美元。加拿大魁北克市的LeddarTech去年获得了由Osram领投的C轮融资1.01亿美元，其中的投资者包括Delphi Automotive、Magneti Marelli和Integrated Device Technology。

“我们认为市场需要两样东西，” Velodyne（总部位于加利福尼亚州圣何塞市）首席技术官Anand Gopalan表示，“机器人轴的高性能传感器和ADAS（自动数据采集系统）应用的小型传感器。” 但他也将工业应用视为激光雷达系统、无人机和测绘的快速增长市场。

“测绘市场将继续发展壮大，”他表示， “我们的重点将从简单地提供高清地图转向提供可实现自动驾驶的高清地图。可以预见，具有360°视野和真正精确的激光雷达的交互式测绘市场是非常重要的，因为这样可以拍摄出高清晰度的地图，我们相信该领域将会继续得到大力发展。人们正在全面地发现激光雷达的许多有趣用途，例如区域测绘。总的来说，激光雷达作为一个领域，能实现多种多样的新型应用是令人兴奋的。当然，在ADAS领域，激光雷达已成为大多数ADAS系统的一种模式：全世界的电动汽车和ADAS项目都在使用激光雷达。“

当道路上有积雪覆盖了车道标记而使计算机视觉系统难以工作时，激光雷达的作用则更加得以凸显。

Velodyne的激光雷达模块（资料来源：Velodyne）

根据Velodyne首席技术官的阐述，开发汽车级激光雷达的一大挑战是环境问题，例如如何在105°C、高达150°C、或低至-40°C的温度条件下工作。该挑战对汽车应用至关重要，而汽车应用又将推动其他应用和功能的发展。

“当激光雷达被投入应用时，也意味着在其背后有着越来越多的智能模块为其提供高级功能，如本地化或对象跟踪功能。激光雷达中的计算量也在不断增加。在接下来的几年中，内嵌智能模块的传感器领域将出现更多有趣的产品，“Gopalan表示。

Quanergy首席执行官Louay Eldada也对激光雷达市场的迅猛发展趋势表示认同。 “这是真的。我们可以更坦然地应对质疑，“他表示，“我们的业务在汽车安全、工业自动化以及无人机进行地面和航空测绘等方面都取得了可喜的成绩。”

Quanergy采用光学相位阵列制造固态激光雷达产品。根据Eldada的阐述，他们的目标是将激光雷达片上系统设备的价格降至100美元， “激光雷达是第4级必备的主要传感器。我们希望为汽车行业提供支持。”

Quanergy的固态激光雷达传感器（资料来源：Quanergy）

目前从事激光雷达业务的公司约有50家，未来几年该领域将会出现优胜劣汰。但从短期来看，新公司仍在崛起。Cepton Technologies成立于2016年，该公司的工程副总裁Mark McCord表示，他的团队正致力于汽车应用中的远程传感器，并预计在今年下半年推出汽车级产品。

Cepton业务开发总监Wei Wei表示，在激光雷达市场的50家公司中，只有不到5家能够提供200米或距离更远的激光雷达系统。他认为，到今年年底，更多的汽车制造商将向市场推出自家最先进的汽车产品。

结语

就汽车电子而言，激光雷达市场仍处于初期阶段；但这项技术的市场正在跨越单一的垂直市场而蓬勃发展着。测绘已经成为激光雷达技术的重要应用，传感器在无人机和机器人领域的应用也前景明朗。

考虑到这项技术的概念在几年前还很模糊，目前的阶段已经取得了很大的进步。而随着价格的不断下降，激光雷达技术无疑将出现在更多的应用领域中，真正迅猛的发展阶段即将到来，让我们翘首以待。