激光雷達市場(chǎng)有多大？國內外多家企業(yè)已布局

　　激光雷達是以發(fā)射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。從工作原理上講，與微波雷達沒(méi)有根本的區別：向目標發(fā)射探測信號(激光束)，然后將接收到的從目標反射回來(lái)的信號(目標回波)與發(fā)射信號進(jìn)行比較，作適當處理后，就可獲得目標的有關(guān)信息，如目標距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數，從而對飛機、導彈等目標進(jìn)行探測、跟蹤和識別。

　　但本文并不講什么飛機導彈，本文主要介紹的是在汽車(chē)上的激光雷達，俗稱(chēng)車(chē)載激光雷達，而車(chē)載激光雷達又稱(chēng)車(chē)載三維激光掃描儀，是一種移動(dòng)型三維激光掃描系統，是目前城市建模的最有效的工具之一。

　　什么是三維激光掃描儀?

　　三維激光掃描儀是利用激光的傳播速度快，直線(xiàn)型好的特點(diǎn)將激光發(fā)射出去，并接收返回的信息來(lái)描述被測量物理的表面形態(tài)的。由于被測物體的反射率不同接收到的返回信息也有強弱之分。所謂的三維既是利用掃描儀的水平轉動(dòng)來(lái)覆蓋一整片區域。這個(gè)過(guò)程很類(lèi)似民間的360度全景攝影。區別就是我們得到的“底片”不是圖像而是成千上萬(wàn)個(gè)點(diǎn)組成的表面形態(tài)，在測量術(shù)語(yǔ)中叫做點(diǎn)云。請見(jiàn)右圖的船體，看似是一副圖片，其實(shí)是由無(wú)數個(gè)激光點(diǎn)組成的。不同的顏色就是激光返回不同的反射率的表現。

　　車(chē)載/船載激光雷達

　　不論是車(chē)載還是船載甚至是機載的激光雷達，其原理都是將三維激光掃描儀加上POS系統裝載車(chē)上。目的就是為了能在更長(cháng)，更遠的范圍內建立DTM模型。GPS的的應用目的就是為了讓車(chē)子“知道”自己在任何時(shí)刻的位置，以方便擬合。。

　　在任何移動(dòng)測量的系統中，做為賦予點(diǎn)云和影像的地理坐標的來(lái)源——導航系統，都是其關(guān)鍵的部件。導航系統一般都會(huì )使用GPS和慣導單元。但是，地面上復雜的狀況，例如：樹(shù)木。建筑物和立交橋等往往會(huì )阻斷GPS信號。因此，一套先進(jìn)的導航系統必須包括其他輔助的傳感器和完善的數據處理方法，以使得在GPS丟失信號的同時(shí)其航線(xiàn)的精度也能夠得到保障。

　　車(chē)載激光雷達的應用

　　道路和高速公路方面的應用

　　1.公路測量，維護和勘察

　　2.公路資產(chǎn)清查(交通標志，隔音障，護欄，下水道口，排水溝等)

　　3.公路檢測(車(chē)轍，道路表面，道路變形)

　　4.公路幾何模型(橫向和縱向的剖面分析)

　　5.結構分析(立交橋)

　　6.淹水評估分析

　　7.在 GIS系統中的疊加分析

　　8.滑坡分析，危害評估(滑坡變形測量與危害分析，滑石和流水分析)

　　9.交通流量分析，安全評估和環(huán)境污染評估

　　10.土石方量分析

　　11.駕駛視野和安全分析

　　激光雷達的缺點(diǎn)

　　激光雷達的缺點(diǎn)是在大雨大雪等惡劣天氣中使用效果會(huì )受到影響，比如谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)從未在大雨大雪等惡劣條件下測試。激光雷達能夠獲得周邊環(huán)境的點(diǎn)云數據模型，現在多用于在測量中有一定精度要求的領(lǐng)域，或需要測量自身與人體距離的智能裝備，在測量與人的距離方面這一功能上尚無(wú)完美替代方案。

　　另外，激光雷達也存在著(zhù)價(jià)格昂貴等劣勢。在車(chē)載激光雷達設備中，其主要成本是花在 GPS/IMU 和 2D 激光掃描儀，約占總成本的 80%。

　　1)車(chē)載激光雷達系統的優(yōu)劣主要取決于 2D 激光掃描儀的性能。激光發(fā)射器線(xiàn)束的越多，每秒采集的云點(diǎn)就越多。然而線(xiàn)束越多也就代表著(zhù)激光雷達的造價(jià)就更加昂貴，以Velodyne 的產(chǎn)品為例，64 線(xiàn)束的激光雷達價(jià)格是16 線(xiàn)束的10 倍。

　　2)對于較高要求標準的 IMU，是基于光纖陀螺的技術(shù)制造的。其價(jià)格昂貴，大約在 150 萬(wàn)元左右。對于較低要求的 IMU，有許多廠(chǎng)家的設備可以選擇，價(jià)格根據型號變化，在 10 萬(wàn)元到 50 萬(wàn)元之間。

　　3)Velodyne 的車(chē)載激光雷達目前看來(lái)并沒(méi)有加入IMU 部件。

　　目前行業(yè)對是否使用激光雷達仍然抱有爭議，特斯拉的總裁Elon Musk 就公開(kāi)表示無(wú)人駕駛并不需要激光雷達，將現有的傳感器發(fā)揮的極致也能實(shí)現無(wú)人駕駛，而德?tīng)柛?、豐田均已開(kāi)始和激光雷達企業(yè)合作。激光雷達是否運用極大程度上取決于成本和效果，目前尚難以判斷激光雷達未來(lái)的市場(chǎng)滲透率。如果低成本的激光雷達方案如能達到同樣效果，將極大的推動(dòng)無(wú)人駕駛進(jìn)度，滲透率也會(huì )直線(xiàn)上升。麥肯錫認為無(wú)人駕駛解決方案成本達到2 萬(wàn)美金時(shí)，無(wú)人駕駛汽車(chē)將具備極大的商業(yè)價(jià)值。我們做一個(gè)大膽的假設： 2025 年，2000 美金的激光雷達被普遍認可，全球有5%左右的汽車(chē)成為無(wú)人駕駛或高度自動(dòng)駕駛汽車(chē)，那么激光雷達的市場(chǎng)需求將達到110 億美金。

　　未來(lái)的發(fā)展趨勢

　　目前，車(chē)載激光雷達的產(chǎn)品及生產(chǎn)廠(chǎng)商主要集中于國外，包括美國Velodyne公司、美國Quanegy公司以及德國IBEO公司等。國內的激光雷達產(chǎn)品主要以2D激光雷達為主，多用于地形測繪、建筑測量、家用服務(wù)機器人等領(lǐng)域。不過(guò)，國內以鐳神智能、思嵐科技等創(chuàng )業(yè)公司以及巨星科技、大族激光等上市公司為代表的企業(yè)也開(kāi)始嘗試逐步進(jìn)入車(chē)用激光雷達行業(yè)。同時(shí)，由于目前昂貴的價(jià)格成為車(chē)用激光雷達市場(chǎng)推廣的最大障礙，因此低成本化是其未來(lái)最主要的發(fā)展趨勢。

　　國內與國外比起來(lái)，在多線(xiàn)激光雷達上有較大差距，但是應用于服務(wù)機器人、掃地機器人的激光雷達并沒(méi)有太大差別。國內的激光雷達產(chǎn)品多用于服務(wù)機器人、地形測繪、建筑測量等領(lǐng)域，尚未研制出可用于A(yíng)DAS及無(wú)人駕駛系統的3D激光雷達產(chǎn)品。不過(guò)，隨著(zhù)智能汽車(chē)的浪潮從國外涌向國內，以鐳神智能、思嵐、巨星等為代表的多家國內企業(yè)也開(kāi)始嘗試進(jìn)入車(chē)用激光雷達這個(gè)新興行業(yè)。