2022年中国车载激光雷达市场洞察报告.docx

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1、2022年中国车载激光雷达市场洞察报告车载激光I研究报告核心摘要:应用需求以低速封闭场景下的功能探索为基础，主机厂在逐步推动辅助驾驶应用场景的多元化，预计2025年乘用车辅助驾驶渗透率或超60% ,感知功能的升级推动传感器硬件性能的提升。激光雷达与其他传感器的结合可降低感知误差，提供的点云信息可帮助感知模型在物体检测&语义分割、目标行为预测、车辆定位上提供更高的准确度。技术发展 半固态扫描方案：半固态扫描激光雷达已可满足ADAS功能需求,相关技术已较为成熟，未来将通过商用反馈积累经验进行产品的升级改进。 固态扫描/非扫描方案：固态扫描OPA技术在天线阵列设计及波长调整技术的成熟度上距离商用仍有

2、一定距离，固态非扫描Flash方案受VCSEL及SPAD器件的发展或将率先实现乘用车商用。 光学探测方案：短期ToF探测方式+905 nm光源方案可为激光雷达乘用车大规模商用提供较高性价比，未来随着FMCW探测技术的成熟将带领1 550 nm光源实现高性能激光雷达量产方案。 集成技术：光子集成技术是实现激光器与其他器件单片集成的关键技术，相对于微电子集成技术落后约30年，需要长期投入实现突破。商业发展市场规模：受益于乘用车辅助驾驶功能发展及Robotaxi持续开城运营，车载激光雷达市场规模有望自2021年4.6亿元增长至2025年54.6亿元，实现85.7%的年复合增长率。商业模式：汽车供应链

3、中主机厂的参与度逐渐加深为激光雷达企业带来了直接与主机厂合作的机会，不同厂商依据自身实力选择不同的服务策略，逐步向Tier 1供应商靠拢，为主机厂提供整套感知解决方案。01 -车载激光雷达应用发展背景激光雷达应用发展背景-市场需求辅助驾驶功能发展推动更高感知需求随着辅助驾驶功能逐步量产，乘用车辅助驾驶系统已成为行业标配,单项功能逐渐下沉至低端车型，同时高端车型上不断推出新功能，虽然受限于技术及法规等限制，L3及以上等级的自动驾驶短期内落地仍有一定难度，但在部分封闭低速场景下辅助驾驶功能的开发在不断升级，由此为开放高速场景下的辅助甚至自动驾驶功能设计积累基础经验，辅助/自动驾驶功能的探索升级离不

4、开车辆对周围环境感知能力的提升，而感知能力提升的基础则是对各类传感器软硬件的不断开发组合。2020 2025年中国乘用车辅助驾驶系统占比情况来源：艾瑞咨硼究院自主研究给制.C2022.4 iResearch Inc封闭低速场景辅助驾驶功能探索升级示例跨楼层停车场记忆泊车单楼层停车场记忆泊车停车位自主泊车来源：艾瑞咨询研究院自主研究绘制.02022.4 (Research Inc激光雷达应用发展背景-厂商规划各主机厂逐步推进激光雷达部署方案激光雷达在过去一直受限于成本及体积等问题难以大规模落地。而随着技术和生产效率的进步，激光雷达成本在近年开始快速下降，各主机厂已逐步将其纳入ADAS传感器方案中

5、，其中国产新势力在激光雷达的部署上更为激进，将激光雷达作为新的科技卖点更为积极的探索其应用功能；同时国外品牌也开始逐渐将激光雷达部署到自家高端车型上；不同于早期奥迪搭载的近距离低分辨率激光雷达，目前车辆搭载的激光雷达根据厂商需求的不同已涵盖近程、远程等多种高分辨率激光雷达，未来随着激光雷达集成化的发展将进一步扩展激光雷达的车载应用前景。各品牌激光雷达上车规划2017G88D奥迪 A8/e-tron: 1 颗2021X小鹏P5: 2颗IWEY摩卡：3颗来源：艾瑞咨询研究院自主研究卿M.极狐阿尔法S: 3颗宝马ix: 1颗2022a蔚来ET7: 1颗W.智己口: 2颗威马M7: 3颗囚奔驰S级：1

6、颗202x雷克萨斯：4颗而本田：5颗02022.4 iResearch Inc.02-车载激光雷达技术发展现状激光雷达基础概念介绍-硬件模块激光雷达硬件模块及对应器件选择一个完整的激光雷达硬件可分为扫描模块、发射模块、接收模块及控制模块，其中扫描模块主要作用为通过扫描器的机械运动控制光的传播方向，实现对特定区域的扫描，扫描形式的选择主要影响探测范围广度及激光雷达整体的耐用及稳定性；发射模块负责激光源的发射，不同光源及发射形式的选择影响射出光的能量大小，继而影响光源可达到的探测范围深度；接收模块则负责接收返回光，不同探测器的选择影响对返回光子的探测灵敏度，继而影响激光雷达整体可探测的距离及范围；

7、控制模块主要通过算法处理生成最终的点云模型，以供后续自动驾驶决策算法参考生成后续行进策略。激光雷达模块拆解主要器件选择探测器选择 PIN PD雪崩二极管(APD)单光子雪崩二极管/硅光电倍增管(SPAD/SiPM)控制模块年忌：公开资料，艾瑞省比留丽自主研究及端2022.4 (Research Inc扫描技术发展概览半固态扫描激光雷达逐步进入乘用车商用起步阶段激光雷达在早期。到1的车载探索阶段主要依靠机械式激光雷达在Robotaxi测试车队上的应用，Robotaxi测试车队由于会定期对车辆进行专业维护，同时对车辆改装外观无要求，因此机械式激光雷达较大的体积及较短的使用寿命对于此类B端客户并非不

8、可接受的缺点，也因此承担了激光雷达车载应用探索的角色。而随着半态激光雷达在成本、体积、耐用性等方面的改进，激光雷达逐步进入乘用车市场的商用起步阶段，除性能指标外，集成度、可量产、成本等都是此阶段需要重点考虑的问题。而未来随着相关固态技术逐渐成熟，激光雷达将成为成熟的车载商用传感器。扫描模块发展阶段概览激光雷达车峨探索阶段激光雷达商用起步阶段激光雷达机械式扫描（扫描模块及收发模块同时运动）半固态式扫描（仅扫描模块运动）固态式（无运动模块）固态式归?S固态式非扫描II光学相控阵（OPA）Flash光多面转镜机械式激光雷达转演扫描模块（多面谈、棱演等）MEMS扫描模块光棚波导陈列（天线）202241

9、Research Inc.x扫描技术发展现状-半固态式转镜式及MEMS振镜式均可通过不同方式满足ADAS需求半固态方案主要分为转镜式及MEMS振镜式。其中转镜式的主要运动部件为无刷电机，由于无刷电机已在工业中广泛应用多年，部件稳定性已有可靠验证，且供应链较为成熟，因此转镜式扫描模块可实现快速应用。但由于电机为金属机械部件，因此在体积的小型化发展上受限，且成本下降空间有限，目前主要依靠工程设计对转镜方案进行改进，形成如棱镜、多面镜等不同转镜方案。MEMS振镜相比转镜式去除了金属机械结构部件，运动部件仅为一面悬浮在两对扭杆之上的微型反射镜（通常为3-7mm直径）。MEMS振镜整体结构通常为硅基材料

10、，因此有较大的小型化及降成本空间。但MEMS振镜受制于器材性质，难以同时在大镜面尺寸（影响测量距离）、最大偏转角（影响视场角）、高扫描频率（影响刷新率）上同时达到最优，同时较大尺寸的振镜也会对扭杆的耐久疲劳度造成压力,因此车规应用上的性能提升空间有限。为弥补器材限制，MEMS振镜可通过改变振镜振幅、频率以及速度控制其运动轨迹，从而在一定程度上自由调整视场角、扫描频率及分辨率，通过动态扫描（远距离聚焦或中近距离大范围观测）满足感知需求。目前MEMS振镜主要通过改进电磁驱动的封装设计提高振镜驱动力，以此实现更高的扫描性能。总体而言，转镜及MEMS振镜扫描方案均已可满足ADAS感知需求，各厂商依据自

11、身技术积累优势选择不同的技术路线，通过大规模的车载商用积累反馈经验对产品进行迭代升级，以此做出更契合主机厂需求的产品。转镜扫描模块展示MEMS振镜扫描模块展示电机嵌于反射谶之中.带动反射燎旋转将激光反射至不同角度来源：Valeo官方同站，.田杆之间以率振荡对反射镜进行反向机动，将激光光源反射至不同角度.而随智反射镜尺寸和质量的增加，谐振频率会降低并限制扫描速度,因此MEMSmmW同现大镜面尺寸.较大的健转角度及较高的扫描侦率2022.4 iResearch Inc.www.icesearc .c n扫描技术发展现状-态式一维OPA扫描器仍需解决竖向偏转角度及商用成本问题光学相控阵(OPA)扫描

12、方式通常可以分为MEMS式、液晶式或硅光式，其中MEMS式由于含有运动部件因此不属于固态式扫描范畴，而液晶式的最大有效扫描角度通常在10。，转动时间通常为毫秒级，难以到达车载扫描要求，因此硅光式是较为可行的研发路径，通过下图中逐年实验室研发成果可看出，实验室阶段OPA扫描的横向偏转角度逐年保持较大进步，角分辨率则在2018年南加州大学的实验中实现突破，但此次实验中天线阵元数达到1024个，天线间距仅为2pm,此类加工制造要求目前实现商用仍成本较高，同时大量的光学天线意味着校准过程需要花费大量的时间，对于后端算法的要求也进一步提高，因此距离商用仍有一定距离。虽然横向角度通过优化天线阵列设计持续有

13、所突破，但对于多数一维OPA,调整竖向偏转角的方法主要依靠调整波长，目前最高效的波长偏转为0.3o/nm,大多数实验集中在0.15。、!，实验进展相对缓慢。对于20-30。的竖向FOV要求，需要激光源的可调范围为10()-200nm,而具有此广域可调范围的激光器价格昂贵，同时对于车载环境也有所限制；目前广泛应用于光通信领域的iTLA具有100nm的可调范围，但其调整速度难以达到车载激光雷达的刷新率要求，因此一维OPA的竖向偏转角度仍是研究重点。而二维OPA随着偏转角度的增长需要指天线数量指数级的增长（N2）,现阶段从设计及成本角度均难以实现车规要求，相比一维OPA需要更长时间的实验发展。200

14、9 - 2019年全球实验室一维OPA扫描器可实现最大偏转角度及角分辨率（1550nm波长光源）0.200.152009, UGent0.102014, UTA2015, UCSB2016. MIT0.050.000510来源：公开资科.艾瑞咨询研究院自主研究给制.15202530横向双向最大偏转角度（）实验成果2018, USC*354045502022.4 1Research Ina2009 - 2019年全球实验室一维OPA扫描器可实现最大偏转角度及角分辨率（1550nm波长光源）横向角分辨率O)0.0 2016, MIT10 J 2015. UCSB2014, UTA2.0 2009, UGent3.002004006008002018, USC 10001200天线数量（个）实验成果来源：公开资料，艾瑞咨询研究院自主研究绘制.光学技术发展现状-探测方式ToF成