2020激光雷達(dá)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

據(jù)悉，2019年激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模7.36億元。激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)(激光束),然后將接收到的從目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)(目標(biāo)回波)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較,作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息,如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù),從而對(duì)飛機(jī)、等目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。而激光雷達(dá)是利用機(jī)載藍(lán)綠激光器發(fā)射和接收設(shè)備，通過(guò)發(fā)射大功率窄脈沖激光，探測(cè)海面下目標(biāo)并進(jìn)行分類，既簡(jiǎn)便，精度又高。它由激光發(fā)射機(jī)、光學(xué)接收機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)和信息處理系統(tǒng)等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機(jī)再把從目標(biāo)反射回來(lái)的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。

近年來(lái)，激光雷達(dá)被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航領(lǐng)域，如機(jī)器人、無(wú)人機(jī)的避障以及智能車的自動(dòng)駕駛(領(lǐng)域，應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)大，打破了原來(lái)僅局限于應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的局面，而在民用和商業(yè)領(lǐng)域得到較快發(fā)展。

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機(jī)載海洋激光雷達(dá)

傳統(tǒng)的水中目標(biāo)探測(cè)裝置是聲納。根據(jù)聲波的發(fā)射和接收方式，聲納可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式，可對(duì)水中目標(biāo)進(jìn)行警戒、搜索、定性和跟蹤。但它體積很大，重量一般在600公斤以上，有的甚至達(dá)幾十噸重。激光的特性激光和普通光的根本不同在于激光是一種有很bai高光子簡(jiǎn)并度的光。而激光雷達(dá)是利用機(jī)載藍(lán)綠激光器發(fā)射和接收設(shè)備，通過(guò)發(fā)射大功率窄脈沖激光，探測(cè)海面下目標(biāo)并進(jìn)行分類，既簡(jiǎn)便，精度又高。

迄今，機(jī)載海洋激光雷達(dá)已發(fā)展了三代產(chǎn)品。20世紀(jì)90年代研制成功的第三代系統(tǒng)以第二代系統(tǒng)為基礎(chǔ)，增加了GPS定位和定高功能，系統(tǒng)與自動(dòng)導(dǎo)航儀接口，實(shí)現(xiàn)了航線和高度的自動(dòng)控制。

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簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)激光雷達(dá)主要是通過(guò)發(fā)射激光束來(lái)探測(cè)周遭環(huán)境，車載激光雷達(dá)普遍采用多個(gè)激光和，建立三維點(diǎn)云圖，從而達(dá)到實(shí)時(shí)環(huán)境感知的目的。

激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)在于其探測(cè)范圍更廣，探測(cè)精度更高。但是，激光雷達(dá)的缺點(diǎn)也很明顯：在雨雪霧等極端天氣下性能較差;采集的數(shù)據(jù)量過(guò)大;十分昂貴。

技術(shù)上來(lái)講，目前傳統(tǒng)激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)很成熟，而固態(tài)激光雷達(dá)和混合固態(tài)激光雷達(dá)尚處于起步階段，因此各企業(yè)當(dāng)前在自動(dòng)駕駛汽車使用的激光雷達(dá)，多以機(jī)械式激光雷達(dá)為主。

而從整個(gè)激光雷達(dá)行業(yè)來(lái)看，車載激光雷達(dá)產(chǎn)品生產(chǎn)商主要集中在國(guó)外，如美國(guó)的Velodyne、Quanegy，德國(guó)的IBEO，國(guó)內(nèi)近幾年也開始出現(xiàn)一些專注于車載激光雷達(dá)的企業(yè)，以及一些從其他領(lǐng)域轉(zhuǎn)行而來(lái)的激光雷達(dá)企業(yè)，因看中自動(dòng)駕駛汽車廣闊發(fā)展前景，紛紛投身車載激光雷達(dá)產(chǎn)品的研發(fā)，目前來(lái)看成果顯著。但是和MEMS一樣，相控陣技術(shù)只解決了激光的發(fā)射問(wèn)題，沒(méi)有解決接收問(wèn)題。

所謂的毫米波雷達(dá)，就是指工作頻段在毫米波頻段的雷達(dá)，測(cè)距原理跟一般雷達(dá)一樣，也就是把無(wú)線電波（雷達(dá)波）發(fā)出去，然后接收回波，根據(jù)收發(fā)之間的時(shí)間差測(cè)得目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)。毫米波雷達(dá)就是這個(gè)無(wú)線電波的頻率是毫米波頻段。

毫米波雷達(dá)從上世紀(jì)起就已在汽車中使用，技術(shù)相對(duì)成熟。毫米波的波長(zhǎng)介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)，且其引導(dǎo)頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn)。此外，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，相比于激光雷達(dá)是一大優(yōu)勢(shì)。氦、離子、鎘等氣體激光器工作于連續(xù)輸出狀態(tài)，用于相位式激光測(cè)距。

毫米波雷達(dá)的缺點(diǎn)也十分直觀，探測(cè)距離受到頻段損耗的直接制約（想要探測(cè)的遠(yuǎn)，就必須使用高頻段雷達(dá)），也無(wú)法感知行人，并且對(duì)周邊所有障礙物無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)的建模。

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激光雷達(dá)勘測(cè)可用于監(jiān)視下的圣海倫斯火山山頂變化

圣海倫火山以其發(fā)生在1980年5月18日08:32（太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）的爆發(fā)而聞名。這是美國(guó)歷死傷人數(shù)很多、經(jīng)濟(jì)損失很大的火山爆發(fā)（1912年阿拉斯加卡特邁火山爆發(fā)是美國(guó)規(guī)模很大的火山爆發(fā)）。圣海倫火山爆發(fā)造成57人死，250座住宅、47座橋梁、24公里鐵路和300公里高速公路被摧毀?；鹕奖l(fā)引發(fā)的大規(guī)模山崩使山的海拔高度從爆發(fā)前2950米下降到了2550米，并形成了1.5公里寬、125米深的馬蹄形火山口。噴發(fā)出的火山灰和碎屑的體積達(dá)到了2.3立方公里，是歷史記載中很大規(guī)模的一次。脈沖法測(cè)距的過(guò)程是這樣的：測(cè)距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)量物體的反射后又被測(cè)距儀接收，測(cè)距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間。雖然與其他地質(zhì)年代發(fā)生過(guò)的火山爆發(fā)相比則有所遜色。

與喀斯喀特山脈其他火山類似，圣海倫火山呈圓錐形，由熔巖、火山灰、輕石和其它沉積物交替層疊堆積而成。圣海倫火山還包括玄武巖和安山巖層，幾個(gè)英安巖火山穹丘即為從中噴發(fā)形成。很大的一個(gè)火山穹丘構(gòu)成了老的山峰，另一個(gè)則構(gòu)成了北側(cè)的“山羊石”，它們都被1980年的爆發(fā)摧毀。科學(xué)家把利用激光脈沖進(jìn)行探測(cè)的稱為脈沖激光雷達(dá)，把利用連續(xù)波激光束進(jìn)行探測(cè)的稱為連續(xù)波激光雷達(dá)。