汽車激光雷達(dá)（LiDAR）故事始于一項(xiàng)比賽。自2004年起，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）開始組織一項(xiàng)大型無(wú)人車挑戰(zhàn)賽，旨在鼓勵(lì)開發(fā)自動(dòng)駕駛汽車。2005年，激光雷達(dá)及傳感器融合技術(shù)成為贏得挑戰(zhàn)賽的利器，美國(guó)斯坦福大學(xué)Stanley自動(dòng)駕駛汽車車頂安裝了多個(gè)德國(guó)西克（Sick）出品的激光雷達(dá)，并將激光雷達(dá)與攝像頭數(shù)據(jù)融合，用來(lái)構(gòu)建周圍環(huán)境的三維地圖，最終戰(zhàn)勝?gòu)?qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手（卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)）而奪冠。2007年，激光雷達(dá)進(jìn)一步滲透，完成挑戰(zhàn)賽的六輛車中有五輛都在車頂安裝了激光雷達(dá)。從此，激光雷達(dá)成為許多公司制造自動(dòng)駕駛汽車原型的標(biāo)配！可見(jiàn)，汽車制造商已經(jīng)對(duì)這項(xiàng)傳感技術(shù)表現(xiàn)極大的興趣。自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展正在加速，領(lǐng)導(dǎo)廠商也逐步顯現(xiàn)！
受到DARPA無(wú)人車挑戰(zhàn)賽的啟發(fā)，為了促進(jìn)中國(guó)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，中國(guó)一批有志之士在2009年6月4日促成了第一屆“中國(guó)版DARPA挑戰(zhàn)賽”——中國(guó)智能車未來(lái)挑戰(zhàn)賽。首屆比賽由國(guó)家自然科學(xué)基金委主辦、西安交通大學(xué)承辦，地點(diǎn)在西安浐灞生態(tài)區(qū)。湖南大學(xué)、西安交通大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、清華大學(xué)、意大利帕爾瑪大學(xué)等國(guó)內(nèi)外七所大學(xué)的無(wú)人駕駛汽車同臺(tái)競(jìng)技，展示了中國(guó)自動(dòng)駕駛最前沿的科技魅力。
在自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)化方面，（1）互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)：Alphabet（谷歌母公司）旗下Waymo現(xiàn)在擁有600多輛汽車，成為自動(dòng)駕駛領(lǐng)域不可忽視的重量級(jí)玩家。同時(shí)，隨著Waymo開始向捷豹路虎和菲亞特－克萊斯勒集團(tuán)訂購(gòu)的82000輛車陸陸續(xù)續(xù)交貨，Waymo的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)將會(huì)進(jìn)一步被擴(kuò)大。（2）汽車制造商：自2017年以來(lái)，奧迪（Audi）已將法雷奧（Valeo）的激光雷達(dá)集成到A8車型之中，A8是全球首款量產(chǎn)的Level 3級(jí)自動(dòng)駕駛汽車。令人高興的是，激光雷達(dá)還已擴(kuò)展至其它車型，如Q8、A7和A6。
激光雷達(dá)生態(tài)系統(tǒng)（2018 vs． 2021）：哪些汽車集成激光雷達(dá)方案？
激光雷達(dá)的應(yīng)用正在按計(jì)劃實(shí)施，其它汽車制造商已宣布或計(jì)劃將激光雷達(dá)技術(shù)整合到未來(lái)的汽車之中。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，寶馬（BMW）與Innoviz展開合作，計(jì)劃在2021年將基于MEMS微鏡的激光雷達(dá)集成于汽車，表明固態(tài)技術(shù)將逐漸取代機(jī)械掃描技術(shù)。在互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)方面，Waymo并不孤單，因?yàn)榘俣龋˙aidu）、優(yōu)步（Uber）、Lyft等也加入了自動(dòng)駕駛戰(zhàn)局。隨著上述企業(yè)的快速發(fā)展，預(yù)計(jì)到2021年，自動(dòng)駕駛汽車的總量將達(dá)到44000輛。與此同時(shí)，激光雷達(dá)市場(chǎng)也因此受益，預(yù)計(jì)將從2018年的13億美元增長(zhǎng)到2024年的60億美元。其中，汽車應(yīng)用占據(jù)激光雷達(dá)市場(chǎng)的70％份額。
2018～2024年激光雷達(dá)（LiDAR）市場(chǎng)預(yù)測(cè)
大規(guī)模投資表明業(yè)界對(duì)自動(dòng)駕駛的高度期望
自2016年以來(lái)，對(duì)激光雷達(dá)技術(shù)的大規(guī)模投資連綿不斷，已經(jīng)超過(guò)10億美元。這表明業(yè)界對(duì)激光雷達(dá)及自動(dòng)駕駛功能產(chǎn)生了極大的興趣。按照光束操縱方式分類，MEMS激光雷達(dá)吸引了大多數(shù)投資，其次是光學(xué)相控陣（盡管2016年之后該技術(shù)獲得的投資大幅下降，但是仍然排名第二）?，F(xiàn)在，MEMS和Flash技術(shù)似乎更受到激光雷達(dá)制造商的青睞。這兩項(xiàng)技術(shù)前景廣闊，應(yīng)該迅速推向市場(chǎng)：寶馬將于2021年推出集成MEMS激光雷達(dá)的自動(dòng)駕駛汽車；大陸集團(tuán)（Continental）正在推動(dòng)Flash激光雷達(dá)進(jìn)入汽車。
據(jù)麥姆斯咨詢介紹，大多數(shù)激光雷達(dá)制造商正在使用波長(zhǎng)為905nm的光學(xué)元件，因?yàn)榕c1550nm的光學(xué)元件相比，它們的成本更加合理，所以獲得大量采用。邊緣發(fā)射激光器（EEL）和905nm雪崩光電二極管（APD）是目前開發(fā)激光雷達(dá)的典型組件。其它組件也有采用，如垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）、單光子雪崩二極管（SPAD）和硅光電倍增管（SiPM）。然而，由于需要投入時(shí)間和資金來(lái)提升組件性能并降低成本，因此，其它組件預(yù)計(jì)將在下一代激光雷達(dá)產(chǎn)品中應(yīng)用。如今，激光雷達(dá)制造商越來(lái)越多，其中大部分都是針對(duì)汽車行業(yè)。但并不是所有廠商都有生存空間，因此有些廠商不得不改變它們的目標(biāo)領(lǐng)域，由汽車轉(zhuǎn)向風(fēng)能、測(cè)繪、工業(yè)和安防領(lǐng)域。
2018～2025年汽車激光雷達(dá)技術(shù)路線圖
其它類型傳感器是否與激光雷達(dá)競(jìng)爭(zhēng)？
自動(dòng)駕駛汽車使用多個(gè)激光雷達(dá)來(lái)映射車輛周圍環(huán)境。采用激光雷達(dá)似乎是提高汽車安全系統(tǒng)可靠性和冗余度的必要條件，也是實(shí)現(xiàn)更高等級(jí)自動(dòng)駕駛的先決條件。因此，汽車制造商正致力于將“攝像頭、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)”這三種傳感器集成到SAE L3級(jí)及以上的汽車中。但是，這種集成需要時(shí)間，并且極具挑戰(zhàn)性。激光雷達(dá)和其它類型傳感器產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，對(duì)計(jì)算單元的處理分析能力是一大挑戰(zhàn)。
美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）的自動(dòng)駕駛等級(jí)及汽車傳感技術(shù)
與此同時(shí)，其它類型傳感器也在改進(jìn)。車載攝像頭的分辨率及相關(guān)圖像處理技術(shù)正在提升；毫米波雷達(dá)也發(fā)展到4D雷達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)高清點(diǎn)云成像功能；基于微測(cè)輻射熱計(jì)的紅外熱像儀也可滿足汽車安全系統(tǒng)的冗余需求。與激光雷達(dá)相比，這些傳感器的成本并不高，并且價(jià)格在迅速下降中，因此為替代激光雷達(dá)提供了機(jī)會(huì)。
汽車制造商可能認(rèn)為在高度自動(dòng)駕駛時(shí)才會(huì)使用激光雷達(dá)，而在SAE L3級(jí)以下應(yīng)用只需采用攝像頭和毫米波雷達(dá)的組合。因此，激光雷達(dá)將主要被高端ADAS和自動(dòng)駕駛汽車采用，并且自動(dòng)駕駛汽車是改變激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的重要力量。自動(dòng)駕駛技術(shù)對(duì)提高交通效率、節(jié)省資源、減少污染、降低事故發(fā)生率、改善交通管理具有重要意義。
不同SAE等級(jí)汽車及自動(dòng)駕駛汽車的市場(chǎng)滲透率情況
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