随着高级智能驾驶功能的增加,以自动驾驶为核心的产业链市场不断扩大。在自动驾驶需求的拉动下,被称之为“自动驾驶之眼”的LiDAR,其市场规模也在快速扩大。根据市场调研公司的调查表明,全球激光雷达出货量将从2020年的34万个,预计增长到2030年的2390万个,到2030年全球激光雷达市场规模预计将超过百亿,激光雷达的装车量将迎来指数级的增长。
2020年,日本政府解禁了L3级别(在一定条件下的驾驶自动化)自动驾驶车辆在高速公路行驶的相关限制,全球对L3自动驾驶车辆的上路限制都在逐渐开放,ADAS系统开始搭载于商用车上,预计激光雷达的装车量将迎来指数级的增长。
作为汽车“感知器官”,LiDAR和其他传感器(摄像机、红外线雷达和超声波传等等)一样,被寄予了厚望。本文先是总结了关于LiDAR的基础知识,后半部分整理了海内外LiDAR的相关企业。
什么是LiDAR?
01 LiDAR
LiDAR是“Light Detection and Ranging”的缩写,也被称为“激光雷达”或“红外线激光扫描仪”。
02 LiDAR技术
LiDAR是一种光学遥感技术,它通过首先向目标物体发射一束激光,再根据接收-反射的时间间隔来确定目标物体的实际距离。然后根据距离及激光发射的角度,通过简单的几何变化可以推导出物体的位置信息。
一束束激光照射在周围后,得到的测量结果用一个个的“点”来表示,通过收集这些“点”,就可以实时掌握周围的环境,以及物体的距离、位置、形状等等信息。
03 LiDAR的3D观测技术
LiDAR可以用于三维(3D)观测,与传统的电波雷达相比,LiDAR的“光束密度”更高,并且可以用较短的波长进行更加精准的观测。由于LiDAR对较小的粒子物体也有效,LiDAR主要应用于地质学和气象学等领域。LiDAR的观测精度之高,在自动驾驶领域也备受关注。
现在,研究人员正在加速专门针对自动驾驶的LiDAR技术研究。LiDAR公司以高功能且小型化为目标,采用自主技术的新产品与其他公司拉开差距。
04 LiDAR的测量距离
根据可测量距离的不同,LiDAR的具体叫法也不同,例如“长距离LiDAR”,“中距离LiDAR”和“短距离LiDAR”。
长中短距离三种LiDAR对应的距离范围因其开发公司而异。通常,短距离LiDAR约为10至50米,长距离LiDAR为200米或以上,中距离LiDAR则在长距离和短距离之间。
05 固态LiDAR和MEMS激光雷达
在LiDAR用于自动驾驶的早期阶段,美国Velodyne LiDAR(Velodyne Lidar)开发了一种LiDAR类型,它像巡逻灯一样可以旋转,并能全方位360度检测周围环境,这种类型在当下也正在成为主流。然而,由于电机驱动的旋转构造,难以减小尺寸和重量,加上有限的安装位置(例如车顶的位置),因此难以实现小型化、轻量化,从驱动部分的负荷到故障概率和耐久性方面都存在问题。
受到以上因素的影响,没有旋转部件的固态激光雷达备受关注。由于固态激光雷达的安装位置不受限制,对于车辆设计来说,是非常有优势的。
——什么是固态激光雷达?
固态激光雷达是LiDAR的构造类型之一,不具有旋转部件,因此不能全方位扫描,只能对特定的方向进行扫描。
由于扫描视野有限,不适合全方位的检测。通过设置多个LiDAR,可以支持全方位的检测。其特点是体积小,不易损坏,安装位置的自由度高。
——什么是MEMS激光雷达?
MEMS激光雷达是固态激光雷达的一种,通过使用电磁MEMS镜扫描激光束来检测和识别自动驾驶车辆的周围环境。
MEMS为 Micro Electro Mechanical Systems 的缩写,中文称为“微机电系统”。
06 LiDAR价格:从50万到千元
随着自动驾驶技术的发展,传感器的作用日益重要,LiDAR可以弥补传统相机和毫米波雷达缺点,因此引起了人们的关注。在开发的早期阶段,LiDAR仅用于测试车辆,因其高昂的费用,不合适大规模量产。安装在Google Waymo自动驾驶开发车辆中的LiDAR正是由Velodyne LiDAR制造的高端型号,价格为75,000美元。
目前,许多大公司和初创公司都已开始LiDAR的开发,并纷纷推出具有高功能和高性价比的机型,并致力于将LiDAR市场化,而通用机器已跌至数千元的水平。
07 LiDAR的市场规模:2030年将超百亿元
正如文章开头所述,全球激光雷达出货量将从2020年的34万个,预计增长到2030年的2390万个,到2030年全球激光雷达市场规模预计将超过百亿,从2017到2030年增长超过200倍。
2030年自动驾驶传感器的市场份额为:雷达860亿日元,摄像头800亿日元,激光雷达约300亿日元,超声波约55亿日元。
另外,据2019年发布的调查结果显示,LiDAR的市场规模预计到2024年将扩大到60亿美元,其中70%与汽车相关。
08 国内LiDAR相关企业
禾赛科技:客户遍布全球23个国家和地区的70座城市
禾赛科技凭借自主研发的微振镜和波形加密技术,始终引领传感器创新的发展方向,其LiDAR具有抗干扰功能,目前已布局500多项专利。2012年在硅谷成立,该公司现已将其基地迁至上海。
企业官网:https://www.hesaitech.com/zh/
RoboSense:结合AI的智能传感器系统大规模量产
RoboSense 成立于2014年,开发了一种集成了AI算法和IC芯片组的智能LiDAR传感器系统。其特点是通过AI识别进行障碍物的检测和分类,“RS-LiDAR-M1”和面向L4~L5自动驾驶汽车的最高级型号“RS-Ruby”等激光雷达产品也非常丰富。
企业官网:https://www.robosense.cn/
北科天绘:专注于激光成像雷达技术及产品研发和生产的国家高新技术企业
北科天绘成立于2005年,拥有全系列导航及测绘激光雷达装备研制能力,是目前国际上具有测量型、导航型两大类激光雷达研制能力的企业。
自主研发生产的导航壁障型16线激光雷达R-Fans-16和32线激光雷达R-Fans-32获得美国FDA(美国食品药品管理局)颁发的雷达辐射安全证书。
企业官网:https://www.isurestar.com/
镭神智能:掌握TOF时间飞行法、相位法、三角法和调频连续波四种测量原理
镭神智能成立于2015年,是全球唯一一家同时掌握了TOF时间飞行法、相位法、三角法和调频连续波四种测量原理的激光雷达企业,是国内唯一一家自主研发出激光雷达集成电路芯片的企业,也是唯一能自主生产激光雷达用光纤激光器的激光雷达企业。
2018年5月18日镭神智能在浙江嘉善自研自建了近百条自动化及半自动化生产线,而非代工厂代工,来全面生产镭神4线、8线、16线、32线及48线激光雷达。
企业官网:https://www.leishen-lidar.com/
北醒光子:做世界上最好的机器人眼睛
北醒光子成立于2015年6月,公司总部设于北京海淀区,专注于固态激光雷达的研发、生产和销售。
目前公司产品主要分为无人机定高雷达、小型避障雷达、多线长距雷达和AGV固态雷达。北醒光子的最新一代的固态激光雷达“Benewake-Horn-X(角龙)”可最远探测 350m,且服务目标为 L4 级别以上的自动驾驶。
企业官网:http://www.benewake.com/
Livox 览沃科技:引导激光雷达行业迈入”千元级“ 时代
公司成立于 2016 年,凭借创新性的光电系统设计方案和 DL-Pack 专利封装技术,产品在提高性能的同时实现自动化量产,且背靠大疆成熟的供应链和生产体系,制造成本得以进一步压缩,引导激光雷达行业迈入”千元级“ 时代。
在过去的几年中,Livox 为其独特的激光雷达传感器设计和非重复扫描模式申请了 200 多项专利。自2019 年 1 月推出 Mid 系列产品以来,Livox 已服务超过 1000 多家客户,产品销往包括美国、加拿大、中国、日本和欧盟在内的 26 个国家和地区。
企业官网:https://www.livoxtech.com/cn/contact
万集科技:从智能交通延伸至智能物流领域,其工业级激光雷达产品已渐成气候
万集科技成立于1994年,在智能交通行业已深耕二十多年,主营业务在于智能交通信息采集与处理行业,在传感器设计、数据采集、核心算法及系统控制等技术方面取得创造性突破,已成为国内市场最大的智能交通解决方案供应商之一。
自2010年开始,万集开始自研激光雷达,并在2012年实现正式量产,在交通检测领域已经实现了进口替代,预计到今年年底,万集激光雷达累计出货量会超过一万台。
企业官网:http://www.wanji.net.cn/
力策科技:单线和4线机械式激光雷达
公司成立于2013年10月,是国际领先的光学相控阵(OPA)芯片产品与方案提供商,同时是国内最早研发并销售飞行时间(ToF)激光雷达(LiDAR)的企业之一。
其单线和4线机械式激光雷达已经成功投入服务机器人、工业自动导引运输车(AGV)、智慧交通等行业。从2014年开始,力策科技着手研发全固态激光雷达,2019年其OPA芯片已完成三次流片,OPA激光雷达的实现也提上日程,未来将推向高达数千亿的辅助驾驶和自动驾驶市场。
企业官网:http://www.litratech.com/
流深光电:推出车规级激光雷达,打消马斯克们的疑
公司在2016年底成立。2019年,流深光电果断打出了“成为国内首家车规级激光雷达供应商”的口号。
2019年完成48线激光雷达Argus的车规级验证,同时,面向火热的高级别自动驾驶测试和运营市场,实现128线激光雷达Omini的商业量产。
探维科技:64单元激光雷达
探维科技成立于2017年,凭借十多年积累的科研成果和技术开发经验,对车载激光雷达应用场景进行了深度研究,提出了新一代的固态扫描激光雷达技术方案。
目前已完成亿元估值的天使轮融资,即将推出硬件级图像融合固态激光雷达产品,可适配ADAS辅助驾驶、L3~L5多层级的自动驾驶三维环境感知需求。解决目前车载激光雷达结构复杂、价格昂贵、难以量产、不符车规等多个痛点和难题。
企业官网:http://www.tanway.com/
光珀智能:采用飞行时间(ToF)技术实现对周围环境的感知和识别,并且产品已经成功量产
光珀智能的三款新品涵盖不同的应用领域:
*GP001系列采用飞行时间(ToF)测距和主动光源技术,为“人类行为识别和分析”而生。
*GP002系列也采用飞行时间(ToF)测距和主动光源技术,能够准确地感知对象及其位置,为“机器人定位、导航和避障”而生,应用包括工业机器人和无人机。
*GP003系列坚固耐用,无运动部件,具有很高的可靠性和抗震能力。在工作过程中,其不依赖于环境光线,有效成像距离可达数百米,为“无人驾驶汽车的低成本测距”而生。
企业官网:http://www.genius-pros.com/
锐驰智光:集成式激光雷达解决方案服务商
成立于2016年,是一家集成式激光雷达解决方案服务商。自创立以来,锐驰智光一直以自主创新为核心驱动力,基于近20年的顶尖院校科研经验开发出首款集成式激光雷达,并相继研发了多款激光雷达产品,产品可广泛应用于自动驾驶、智慧交通、机器人、工业自动化、智能家居等领域。
企业官网:http://www.icedrink.com.cn/
华为:有1万人在研发激光雷达
华为在武汉有一个光电技术研究中心,总计有1万多人,该中心就正在研发激光雷达技术,目标是短期内迅速开发出100线的激光雷达。未来计划将激光雷达的成本降低至200美元(约1390元人民币),甚至是100美元(约695元人民币)。
洛伦兹(Lorentech)
成立于2017年11月,2018年发布50米Flash激光雷达I系列。洛伦兹I系列产品采用ToF测距原理,激光工作波长850nm,最远可以探测到50m,视场角达60°x 45°,可输出QVGA(320 x 240)尺寸的深度图、灰度图及点云图,最高帧速可达120FPS,测距精度为2cm或1%;配置千兆以太网(数据/命令)+CAN(命令)接口,TCP/IP协议传输,适用于各类操作系统。
企业官网:http://www.lorentech.cn/
洛微科技:纯固态芯片级激光雷达研发
洛微科技创立于2018年,该公司将光相控阵(OPA)、连续波调频(FMCW)和晶圆级微纳光学等的技术应用到LiDAR领域,自主研发了纯固态成像级激光雷达(Imaging Grade LiDAR)以及实现了毫米级的系统级封装(SiP)的微激光雷达(MicroLiDAR)。
洛微科技的OPA方案采取的硅光子芯片方案,即使用硅CMOS IC的生态(兼容的设计、材料、工艺等)制作的光子芯片,这个技术路线可实现大规模集成和低成本的量产。
企业官网:https://www.luminwave.com/
思岚科技:从激光雷达切入,拿下智能移动机器人定位导航70%市场
思岚科技(SLAMTEC)成立于2013年,目前拥有:360°扫描测距激光雷达RPLIDAR、模块化自主定位导航系统SLAMWARE及通用型服务机器人平台ZEUS等三条核心产品线。
国内第一个实现批量的低成本激光雷达方案,目前被绝大部分机器人所使用。
企业官网:http://www.slamtec.com/