无人驾驶热度不断上升，无人驾驶的核心部件——激光雷达相关新闻扑面而来，这项技术虽然已应用多年，但在无人驾驶领域并不成熟，目前公开的技术资料不多，也很零碎。

这里在春节期间，用万字长文，共四个篇章全面系统分析激光雷达，本文为产业篇，主要包含激光雷达全面分类，上中下游产业链，核心光学和电子元器件，主要公司以及产品。

全面分类：五个维度，23项分类

激光雷达根据光束操纵方式可以分为扫描式激光雷达和Flash面阵式激光雷达。

扫描式激光雷达主要通过激光光束来扫描环境，根据发射的光束数量又可以分为单线束扫描和多线束扫描。

线束越多，越密，对环境描述更加充分。

单线束激光雷达只能进行平面式扫描，不能测量物体高度，目前主要应用于机器人领域，如扫地、送餐、酒店服务等；

而无人驾驶主要采用多线束激光雷达，市场上有4线、8线、16 线、32 线、 64 线和128线之分。

综合上篇文章，激光雷达按照“测距、发射、光速操纵、探测、数据处理”五大关键技术，即五个维度，可以分为以下23个类别：

无论是飞行时间法，还是固态激光雷达，亦或是Flash面阵，这些称谓都是从不同的角度进行分类的，不能把它们混淆起来，每个类别的详细区别请参照上篇文章。

产业链：上游元器件，中游集成，下游应用

激光雷达产业链可以分为上游，中游和下游，如下图所示：

上游大量的光学元器件和电子元器件，组成了激光发射、激光接收、扫描系统和信息处理四大部分；

这四大部分再组装起来，集成为中游产品-激光雷达；

除了已成熟地应用于军事、测绘生态监控等领域，激光雷达下游的高精度地图、无人驾驶、无人机等新兴领域应用得到快速发展。

核心元器件：光和电的共舞

从产业链的可以看到，上游大量的光学和电子元器件，构成了激光雷达的基础。

下面对激光发射、激光接收、扫描系统和信息处理四大部分的核心元器件进行一一详解。

激光发射部分：包含了激光器和发射光学系统

激光器是光源，激光雷达主要采用半导体激光器，又称激光二极管。

用半导体材料作为工作物质，通过一定的激励，在半导体物质的能带之间受激发射。

半导体激光器具有小型、重量轻、发光效率高、可靠性高、寿命长、价格便宜等优点。

但同时，半导体激光器也具有光斑形状不规则、发散角度大等缺点；

因此，需要一套发射光学系统，对激光器的输出光束进行准直整形，改善输出光束质量。

发射光学系统主要由透镜、反射器件、衍射器件等光学元器件组成，主要包含了准直镜、分束器、扩散片等。

准直镜：利用光折射原理，将发散的光源通过透镜聚焦成平行光射出；

分束器：将一束光分成两束光或多束光；

扩散片：利用光的衍射原理，将点光源转换为散斑图案。

激光接收部分，包含了接收光学系统和光电探测器

接收光学系统主要作用是尽可能收集经目标反射后的光能量，将其汇集到探测器的光敏面上，主要由透镜、分束器、窄带滤光片等组成。

窄带滤光片：主要作用允许特定波段的光信号通过，偏离这个波段以外的两侧光信号被阻止（中心波长值的5%以下称为窄带）。

光电探测器，是激光接收部分的核心，本质上是一种实现光信号和电信号相互转换的半导体器件。

目前主要有基于硅（Si）和铟镓砷（InGaAs）两种衬底材料。

硅基作为第一代半导体，硅材料晶圆更加成熟，适用于850nm、870nm、905nm、940nm等波段光源。

而InGaAs材料在人眼安全、阳光背景噪声、远距离测量上更有优势等，但其受工艺难度、晶圆尺寸和使用场景的限制，没有硅的整体成熟度高。

激光扫描部分，除了传统旋转电机和扫描镜，核心是MEMS微镜

MEMS微镜，也称为MEMS扫描镜或者MEMS微振镜，是把微光反射镜与微机电系统MEMS驱动器集成在一起的光学器件，其广泛应用于激光扫描、光通讯、数字显示等领域。

MEMS微镜本质上是一种硅基半导体元器件，其特点是内部集成了“可动”的微型镜面，采用静电或电磁驱动方式。

MEMS微镜摆脱了笨重的旋转电机和扫描镜等机械运动装置，大大减少了激光雷达的尺寸。同时也可以减少激光器和探测器的数量，降低成本。

但MEMS微镜属于振动敏感性器件，车载环境的振动和冲击容易对它的使用寿命和工作稳定性产生影响，另外MEMS的光学口径、扫描角度、视场角也比较小。

信息处理部分，

探测器将光信号转换为电信号，电信号经过放大（放大器），降低噪声和干扰，然后经过数模转换（数模转换器），进行处理和计算。

高效的算法对激光雷达十分重要，目前应用于无人驾驶的激光雷达算法可分为三类：点云分割算法、目标跟踪与识别算法、即时定位与地图构建算(simultaneouslocalization and mapping，SLAM)，

不同的算法解决不同场景下的问题：

点云分割是目标跟踪与识别的基础；目标跟踪与识别将实现对汽车周围障碍物运动状态和几何特征的判断；而SLAM实现汽车的精确定位与可通行路径规划。

厂商：核心元器件被垄断，世界两大龙头，国内百花齐放

上游的核心元器件厂商，无论是光学元器件和电子元器件，涉及精密仪器、芯片的加工和制造，目前基本被国外大的厂家所垄断。

中游激光雷达产品，全球估值最高的两家公司为美国的Velodyne

Velodyne：行业龙头

成立于1983年，以重低音音响起家，2005年涉足激光雷达领域，其首创的360°机械旋转式激光雷达技术，使其成为全球激光雷达厂商龙头。

2016年8月，Velodyne获得福特和百度1.5亿美元的联合投资，目前已经和25个无人驾驶汽车项目达成合作协议，占据80%左右市场份额。

代表性产品64线激光雷达HDL-64E，探测距离为120米，测距精度2厘米，横向和纵向测量精度分别为0.08度和0.4度，每秒扫描点为130万个。

Velodyne的机械旋转式激光雷达，探测性能优越、技术成熟，是当前的主流。

但其高昂的成本和较短的使用寿命却使其无法实现车规级量产，HDL-64E售价高达8万美元，正常的发货周期是8个月左右。

美国Quanergy：后起之秀

成立于2012年，主要技术来自于美国哥伦比亚大学，2014年和奔驰达成战略合作，并获得了3000万美元的A轮融资，2015年宣布与Delphi公司合作。

Quanergy的产品主要采用光学相控阵（OPA）技术，即固态激光雷达，代表性产品S3，探测距离为150 米，价格只有250美元，且体积相比于机械式大大降低。

但S3不能实现360°旋转，只能探测前方180°的视角范围，因此一辆汽车至少需要4至6个S3激光雷达，其S3测量精度、水平视野等参数特性上还有待进一步提升。

国内激光雷达厂家：百花齐放，竞争激烈

激光雷达竞争日益激烈，2017年无论是Velodyne，还是Quanergy，两家公司先后传出上市传闻，但到今天为止，他们IPO计划都搁浅。

在国内，以速腾聚创、禾赛科技、北科天绘、镭神智能等国产企业先后崛起，产品主要以机械旋转雷达为主，在满足车规级要求同时，主打性价比，占据了国内一定能够市场，于此同时，

最后一篇为市场篇，请继续关注后续更新。

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