2020激光雷達行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

據(jù)悉，2019年激光雷達市場規(guī)模7.36億元。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(tǒng)。其工作原理是向目標發(fā)射探測信號(激光束),然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發(fā)射信號進行比較,作適當(dāng)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(shù),從而對飛機、等目標進行探測、跟蹤和識別。而激光雷達是利用機載藍綠激光器發(fā)射和接收設(shè)備，通過發(fā)射大功率窄脈沖激光，探測海面下目標并進行分類，既簡便，精度又高。它由激光發(fā)射機、光學(xué)接收機、轉(zhuǎn)臺和信息處理系統(tǒng)等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。

近年來，激光雷達被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航領(lǐng)域，如機器人、無人機的避障以及智能車的自動駕駛(領(lǐng)域，應(yīng)用場景不斷擴大，打破了原來僅局限于應(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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機載海洋激光雷達

傳統(tǒng)的水中目標探測裝置是聲納。根據(jù)聲波的發(fā)射和接收方式，聲納可分為主動式和被動式，可對水中目標進行警戒、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高光子簡并度的光。而激光雷達是利用機載藍綠激光器發(fā)射和接收設(shè)備，通過發(fā)射大功率窄脈沖激光，探測海面下目標并進行分類，既簡便，精度又高。

迄今，機載海洋激光雷達已發(fā)展了三代產(chǎn)品。20世紀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)與自動導(dǎo)航儀接口，實現(xiàn)了航線和高度的自動控制。

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簡單來說激光雷達主要是通過發(fā)射激光束來探測周遭環(huán)境，車載激光雷達普遍采用多個激光和，建立三維點云圖，從而達到實時環(huán)境感知的目的。

激光雷達的優(yōu)勢在于其探測范圍更廣，探測精度更高。但是，激光雷達的缺點也很明顯：在雨雪霧等極端天氣下性能較差;采集的數(shù)據(jù)量過大;十分昂貴。

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

而從整個激光雷達行業(yè)來看，車載激光雷達產(chǎn)品生產(chǎn)商主要集中在國外，如美國的Velodyne、Quanegy，德國的IBEO，國內(nèi)近幾年也開始出現(xiàn)一些專注于車載激光雷達的企業(yè)，以及一些從其他領(lǐng)域轉(zhuǎn)行而來的激光雷達企業(yè)，因看中自動駕駛汽車廣闊發(fā)展前景，紛紛投身車載激光雷達產(chǎn)品的研發(fā)，目前來看成果顯著。但是和MEMS一樣，相控陣技術(shù)只解決了激光的發(fā)射問題，沒有解決接收問題。

所謂的毫米波雷達，就是指工作頻段在毫米波頻段的雷達，測距原理跟一般雷達一樣，也就是把無線電波（雷達波）發(fā)出去，然后接收回波，根據(jù)收發(fā)之間的時間差測得目標的位置數(shù)據(jù)。毫米波雷達就是這個無線電波的頻率是毫米波頻段。

毫米波雷達從上世紀起就已在汽車中使用，技術(shù)相對成熟。毫米波的波長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，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。此外，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強，相比于激光雷達是一大優(yōu)勢。氦、離子、鎘等氣體激光器工作于連續(xù)輸出狀態(tài)，用于相位式激光測距。

毫米波雷達的缺點也十分直觀，探測距離受到頻段損耗的直接制約（想要探測的遠，就必須使用高頻段雷達），也無法感知行人，并且對周邊所有障礙物無法進行精準的建模。

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激光雷達勘測可用于監(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（太平洋標準時間）的爆發(fā)而聞名。這是美國歷死傷人數(shù)很多、經(jīng)濟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。火山爆發(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。脈沖法測距的過程是這樣的：測距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測量物體的反射后又被測距儀接收，測距儀同時記錄激光往返的時間。雖然與其他地質(zhì)年代發(fā)生過的火山爆發(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，幾個英安巖火山穹丘即為從中噴發(fā)形成。很大的一個火山穹丘構(gòu)成了老的山峰，另一個則構(gòu)成了北側(cè)的“山羊石”，它們都被1980年的爆發(fā)摧毀?？茖W(xué)家把利用激光脈沖進行探測的稱為脈沖激光雷達，把利用連續(xù)波激光束進行探測的稱為連續(xù)波激光雷達。