3D激光雷达的现在和未来

近年来，激光雷达市场非常活跃，一些参与者在推出汽车级3D激光雷达传感器模块产品方面取得了出色的进展。近期，技术咨询公司IDTechEx的分析师跟踪了100多家开发3D激光雷达传感器模块的公司。经过一段时间的专门研究，IDTechEx自动驾驶汽车团队的专家分析师发表了一份关于3D激光雷达技术和市场的综合报告，该报告论述了3D激光雷达传感器的现在和未来，以及面临着的挑战。

3D激光雷达领域重量级企业

激光雷达（Lidar）是一项传感器技术，可使无人驾驶汽车看到世界，做出决策和导航。3D激光雷达系统扫描光束以创建环境的虚拟模型，然后车辆对反射的光信号进行测量和处理，以检测、识别并决定如何与物体互动或避开物体。大多数汽车制造商认为3D激光雷达对于自动驾驶汽车的安全运行至关重要，并已与激光雷达技术供应商合作。

最著名的激光雷达玩家是Velodyne。这家美国公司于2005年进入激光雷达市场，其标志性的HDL-64旋转机械激光雷达用于自动驾驶汽车。随后，Velodyne又开发了Puck ™产品线，包括适用于不同行业的紧凑型机械激光雷达。当前，Velodyne正向微型激光雷达阵列（MLA）技术发展，以保持在汽车激光雷达市场的强势地位，这一技术正在超越现有的旋转机械技术。

据悉，Velodyne的首个MLA产品Velarray ™于2017年发布，紧随其后的VelaDome ™于2019年发布，Velarray ™提供远程目标检测，而VelaDome ™专为近距离操作而设计。

Velodyne最近推出了一款售价100美元的小型激光雷达（Velabit），分别提供60度和10度水平和垂直视场，激光雷达以10-20Hz的频率旋转，据称可以看到100米以外，反射率为80%。该激光雷达传感器具有与Velodyne最先进的传感器相同的技术和性能，并且有助于各领域开发新应用。该传感器外型紧凑，可嵌入到车辆、机器人、无人机、基础设施，以及其他设备的任何位置，并且易于量产。

LeddarTech是激光雷达市场上的另一个大牌企业。虽然LeddarTech提供激光雷达模块，但该公司的核心技术是LeddarEngine™ 片上系统（SOC）和软件，这是该公司长期技术战略的重点。SoC是为ToF激光雷达设计的，可以在主模式或从模式下驱动（如果系统中有另一个主模式，例如MEMS激光雷达），SoC采用25nm技术。

LeddarTech公司最近推出了Leddar™ 3D像素闪烁激光雷达模块，该模块为城市环境中的近距离探测和盲点覆盖进行了优化，增强了该公司在自主共享移动市场领域的地位。

最后值得一提的是成立于2012年的加州初创公司Quanergy，因开发了世界上第一台面向汽车行业的光学相控阵（OPA）3D激光雷达而声名鹊起，该公司在2016年的估值为10亿美元。不过近年来，Quanergy在汽车行业面临挑战和延误后，将注意力转移到了非汽车市场。当前，Quanergy是否在其OPA系统中做出了正确的技术选择，这是一个重要的问题。

3D激光雷达领域的后起之秀

在3D激光雷达领域的后起之秀中，最耀眼的一颗新星是Innoviz。这是一家成立于2016年的以色列初创公司，其目标是开发和商业化基于MEMS反射光束控制的3D激光雷达。该公司将麦格纳国际（Magna International）视为其投资者之一，在过去的三年中，Innoviz积累了令人印象深刻的2.52亿美元，并与宝马签订了一份供应InnovizOne™的合同，支持2021年宝马生产车辆。InnovizOne™ 定位为基于汽车级微机电系统的激光雷达模块，现在的问题是它是否最终会获得商业上的采用。

其次不可不说的一个新玩家：Livox。它是由中国著名的无人机制造商DJI建立的，Livox遵循与DJI相同的策略：提供一个令人信服的价格，促进行业整合。这是一个诱人的战略，因为今天有太多的参与者和技术，而且大多数产品都太贵，只能保证未来的成本降低，他们才能在未来的市场上获得一席之地。Livox的40米激光雷达模块，视场38.4度、角分辨率0.05-0.1、射程2600米、80%反射，价格约为550-750美元，主要使用旋转棱镜。

3D激光雷达领域的专利战：因竞争升温的侵权案件

IDTechEx进行了3D激光雷达领域的专利分析，发现开发汽车激光雷达技术的101个研发团队中声明其至少拥有一项相关专利或专利申请。不过，当超过一百家公司声称提供独特的3D激光雷达技术时，专利侵权的投诉是不可避免的。

2019年，LeddarTech报告称，他们成功地捍卫了72项激光雷达技术专利中的一项，并与加拿大同行Phantom Intelligence公司抗衡。虽然和解的细节是保密的，但这起侵权案件导致Phantom Intelligence公司成为莱达泰克的客户。

在2019年8月，Velodyne对两名中国竞争对手RoboSense和Hesai提起了专利侵权诉讼。Velodyne的投诉与他们流行的Puck ™ 产品线有关，该产品线申请的一项美国专利（US7969558）涵盖了“环绕视图”激光雷达结构，该结构包括多个激光二极管和由电机旋转的外壳内的光电探测器。而RoboSense和Hesai都提供类似的旋转机械激光雷达，这两个竞争对手已经进口到美国并开始销售。

3D激光雷达模块量产之路：汽车一级供应商进场

成功与全球汽车制造商签订合同的激光雷达公司会怎么样？主要汽车原始设备制造商更愿意通过可信的一级合作伙伴为其自主生产的汽车获得激光雷达技术。

汽车行业的总体趋势是——二级供应商开发新的激光雷达技术，而一级供应商则优化这些产品以实现大批量生产。例如，Valeo Scala®技术最初由Ibeo Automotive Systems GmbH开发，Valeo将Ibeo的激光雷达开发为奥迪的量产传感器。同样，Innoviz与加拿大一级供应商麦格纳合作，麦格纳将向宝马交付汽车级激光雷达模块。

另外，Ibeo正在开发一种905nm的ToF激光雷达，它使用SPAD探测器，需要多次测量来建立图像，但会发出数字信号。他们的设计包括VCSEL阵列和SPAD阵列（12800像素和发射器）。它们有三个asic，允许它们控制系统并在VCSEL上生成特定的图案，而无需闪烁整个场景，这使得他们能够将射程提高到250米，即使系统架构和组件类似于闪光激光雷达，集成电路的放置和组装也相对简单，自动化程度高。一般来说，这使它们处于一个很好的成本降低路径，这可能意味着缺乏扫描机制可以通过多个激光雷达进行补偿。他们正与投资者ZF Friedrichshafen AG合作。

然而，少数一级供应商和汽车原始设备制造商开发了自己的激光雷达技术。IDTechEx采访了德国一级供应商大陆集团，了解HFL110 3D闪光激光雷达的开发进展 ，该产品建立在他们在高级驾驶员辅助系统（ADAS）方面的专业知识之上。大陆集团预计，在未来十年的下半年，3D激光雷达在汽车市场的应用将加速。

3D激光雷达的商业前景能否巩固？

根据IDTechEx开发的市场模型预计可知，未来十年内无法出现一种成功的激光雷达技术。理想的3D激光雷达技术取决于车辆类型、自主水平和典型的工作条件。

根据IDTechEx计算的市场预测，到2030年，全球3级以上自动驾驶车辆的3D激光雷达市场将增长到54亿美元，MEMS激光雷达在这段时间内成为最大的市场细分市场。这并不是说MEMS面临没有挑战，因为他们还面临尺寸、谐振频率和反射镜角度等方面如何达到平衡的挑战。

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