作者：Guillaume Girardin，Yole Développement

LiDAR從根本上來說與4D雷達相似，但是可與紅外光協同工作。從理論上講，LiDAR可提供最佳的距離分辨率，非常適于重建高精度的3D場景來檢測和識別物體，因此過去十年來一直是ADAS和機器人研發者進行傳感研發的重心。幾十年來，為了提高汽車的安全性，業界一直在開發高級駕駛輔助系統（ADAS）。由于采用了一系列傳感器（主要是雷達和攝像頭）以及功能強大的電子控制單元，過去十年ADAS技術取得了突破性進展。

到2012年，有幾篇學術研究論文指出，自動緊急制動（AEB）可以將追尾事故減少40％，相關死亡人數減少15％。由于采用高科技可以解決性命攸關的問題，因此ADAS的神話被吹上了天。

近年出現的激光雷達（LiDAR）技術已開始被汽車OEM采用，其3D檢測功能為市場帶來了新的希望。在深入討論LiDAR之前，我們先來談談雷達。

雷達是一種使用了很長時間的檢測技術，已經開發了數十年，適于不同市場的不同應用，尤其是在汽車領域。汽車市場需要一種具有更長距離、更寬視野、更好分辨率和更低價格的標準化雷達檢測方法。

雷達在汽車中最常見的安裝位置是在保險杠或車牌標志的后面，或者通風柵的前面，有時也會因為雷達/攝像頭組合傳感器而放在擋風玻璃后面。其他安裝位置正在研究之中，例如在前照燈里。雷達的安裝位置需精心選擇，應考慮所需的檢測性能、散熱能力以及安裝空間。

在過去的十年中，汽車行業在全球范圍內大力推動了雷達工作頻率的標準化，擴大了允許的帶寬，使雷達的距離分辨率達到最大。目前業界正在通過德國政府資助的IMIKO項目來協調解決即將出現的干擾問題，歐洲NCAP（圖1）和其他組織提出的強有力安全激勵措施推動了汽車雷達市場的快速發展。

圖1：安全激勵措施推動了汽車雷達市場的快速發展。（圖片來源：Yole Développement）

行業巨頭們面臨著新入者奪取市場份額的威脅。在巨大的市場壓力下，他們必須進行產品差異化創新，提高產品性能，降低產品成本。

根據Yole的最新市場和技術報告，2019年雷達在工業市場的規模為39億美元，在汽車市場的規模為55億美元。

從技術的角度來看，雷達傳感器在過去的幾十年中已經有了長足的發展。得益于半導體技術的進步，汽車應用中的雷達外形小巧。目前業界幾乎已100%轉向采用市場領導者英飛凌、NXP及其他新入者提供的硅基單片微波集成電路（MMIC）。

汽車雷達的下一個大事件將是4D成像雷達，預計2021年開始進入商業市場。其基本思路是收集更多的數據點，并利用這些數據點進行更多的處理，而不是將其過濾掉。4D成像雷達將生成一個被逐點、逐束、逐幀監測的真實點云，可以獲得目標的相對位置、距離和速度，并有助于對目標分類。

故事開始變得有趣了。LiDAR從根本上來說與4D雷達相似，但是可與紅外光協同工作。紅外光從目標反射回來，可以測量發射和接收的時間差，借助點云即可重建3D場景。

采用LiDAR的大多數OEM都開始利用這項技術來實現自動駕駛功能（如在高速公路上行駛），提高安全性和AEB性能。沃爾沃公司計劃將其長距離LiDAR技術應用于高速公路駕駛，而現代汽車公司則在每個前照燈中集成了LiDAR，提高了安全性，并可以檢測出汽車的變道切入或截停。

從理論上講，LiDAR可提供最佳的距離分辨率，非常適于重建高精度的3D場景來檢測和識別物體，因此，過去十年來它一直是ADAS和機器人研發者進行傳感研發（R＆D）的重心。

奧迪汽車中嵌入的第一款LiDAR使用機械掃描方法，采用905nm邊緣發射激光器和雪崩光電二極管，但其成本高于600美元。估計寶馬和沃爾沃使用的下一代LiDAR會更貴。成本是汽車制造商的一個重要考慮因素，目前LiDAR的成本比一般的攝像頭大約貴10倍，因此尚無法承受。

與長距離LiDAR相比，短距離LiDAR不使用機械掃描，雖然性能較低且結構簡單，但是性價比更好。在未來兩到三年內，它們可以用于在惡劣天氣條件下提高車輛安全性。供應鏈中的許多公司都準備在2021年至2023年之間發布新產品，其中包括Valeo與奧迪，Innoviz、麥格納（Magna）與寶馬（BMW），Luminar與沃爾沃，以及Velodyne與現代Mobis和現代。圖2顯示了LiDAR在ADAS汽車中的應用及優缺點。

圖2：LiDAR在ADAS汽車中的應用。（圖片來源：Yole Développement）

Yole預測，汽車和工業應用的LiDAR市場將在2020年達到17億美元規模，并以19％的速率增長，到2025年達到38億美元。

預期未來五年汽車應用會成為LiDAR發展的主要驅動力，在2019年至2025年之間實現18億美元的收入。由于LiDAR制造商與汽車制造商之間的緊密合作，Yole預計到2025年，3.2%的私家車將使用LiDAR。

實際上雷達和LiDAR這兩種技術既相互競爭、又互相補充。由于4D雷達目前還不太成熟，使LiDAR研發得以繼續擴大并進行適度的批量生產。

然而，LiDAR的效率和相關性還有待驗證。雷達由于其高效、簡單和可靠而成為汽車安全系統的杰作，但LiDAR仍有一段路要走。

新冠疫情將重塑市場

新冠疫情顯然影響了2020年的市場，由于消費者的需求受到沖擊，汽車市場遭受到銷售不足的困擾。我們預計疫情對汽車市場的影響為20%，并將在2021年和2022年逐步復蘇，如圖3所示。

圖3：按自動駕駛等級對輕型車輛2014~2050年的銷售進行預測。（圖片來源：Yole Développement）

因此，OEM可以優先在車輛電氣化（或替代技術）的研發中加大投入，而減少在車輛自動化方面的投入，因為碳排放超標會被罰款，直接影響收入。此外，各國政府可能會效仿歐洲，注入資金促進經濟增長，同時要求加快汽車脫碳的速度。

盡管如此，安全要求不會放寬，預計1~2級和2+/2++級自動駕駛汽車將持續發展，為汽車雷達和LiDAR行業提供了巨大的機會，只是由于疫情而有所推遲。
編輯：hfy