[长证国际] 激光雷达101

（以下内容从长江证券《[长证国际] 激光雷达101》研报附件原文摘录）
　　事件回顾 2021年被称为车载激光雷达（LiDAR）元年，新势力造车及欧美日韩头部车企接连推出搭载LiDAR的车型。CES2022上，Robosense带来了新的128线机械扫描激光雷达产品。沃尔沃将在一辆纯电动概念车上搭载Luminar的Iris激光雷达。Velodyne重点展示了车规级半固态激光雷达H800，以及配套的开发工具。Innovusion展示了半固态激光雷达Falcon猎鹰，和一款补盲雷达Robin。法雷奥发布第三代车规级激光雷达，禾赛展示AT128半固态激光雷达。 本篇将作为研究的基础，梳理激光雷达相关的技术背景与市场环境。 正文 1 激光雷达工作原理 根据中国汽车工业协会拟定的《车载激光雷达检测方法》，LiDAR（Light Laser Detection and Ranging）是通过发射激光束并接收回波以获取目标三维和/或速度信息的系统。LiDAR通过测量激光信号的时间差和相位差来确定距离，通过水平旋转扫描测量角度，从而根据这两个参数建立二维坐标，再通过获取不同俯仰角度信号获得三维中的高度信息。高频激光可在一秒内获取大量（约150万个）位置点信息（点云），根据这些信息进行三维建模。为了实现发射激光、接受回波、获取信息的目标，通常LiDAR由四个系统组成，分别是激光发射、激光接收、信息处理和扫描系统。 图1：Velodyne LiDAR成像图 资料来源：公司官网，长证国际研究部 图2：激光雷达工作原理 资料来源：长证国际研究部 表1：激光雷达的工作原理 资料来源：长证国际研究部 2 技术路径详谈 LiDAR是通过激光进行测距的雷达系统，通过激光产生与发射，光束操纵，光束接收，信息处理完成。而LiDAR正是在这几个方面同时突破，逐步迈向商业化。 >>> 测距 根据其测距的原理，可以分为三类：飞行时间法（Time of Flight，ToF）、三角测距法和FMCW测距法。前两者基于时间，FMCW法基于相干法。其中ToF与FMCW能够实现室外阳光下较远的测程（100～250m），是车载激光雷达的优选方案。ToF是目前市场车载中长距激光雷达的主流方案，未来随着FMCW激光雷达整机和上游产业链的成熟，ToF和FMCW激光雷达将在市场上并存。 图3：基于测距原理的分类 资料来源：长证国际研究部 >>> 激光发射 激光发射涉及激光器、光源及发射光学系统。激光器产生激光，可分为边缘发射激光器（EEL）和垂直腔面发射激光器（VCSEL）。光源主要分为905nm和1550nm。发射光学系统可以实现改变发射光束的发散度、波束宽度和截面积，使总功率保持不变一般由准直镜、扩散片、分束镜构成。 图4：基于发射系统的分类 资料来源：公司招股说明书，长证国际研究部 图5：基于光源的分类 资料来源：长证国际研究部 >>> 光束操纵（扫描系统） 光束操纵环节实现角度的旋转，从而实现对环境的覆盖。可以分为扫描式和面阵式，面阵式仍在发展阶段。扫描式包括机械式扫描、微机电系统扫描（MEMS）和光学相控阵扫描（OPA），分别对应机械式、半固态和固态，值得注意的是，目前行业具有向固态化发展的趋势，其背后是旋转机械部件的取消将减少电机、轴承的损耗，提高使用寿命。以上三种方式均为逐点扫描，单次发射只探测某个方位。Flash面阵式利用激光器同时照亮整个场景，对场景进行光覆盖，一次性实现全局成像。 图6：基于扫描系统的分类 资料来源：长证国际研究部 >>> 激光接收 激光接收端需要使用光电探测器和接收光学系统。光电探测器主要为半导体材料，根据其衬底材料的不同，可分为硅基衬底和铟镓砷衬底。二极管主要有APD、SPAD和SiPM。 图7：基于接收系统的分类 资料来源：长证国际研究部 >>> 数据处理 数据处理部分包括放大器、数模转换器。主要采用FPGA芯片。 >>> 总结 激光雷达向高性能、低成本、全固态化、自主可控趋势迈进。硬件方面的发展方向包括：1）光束发射和探测环节的核心器件升级（EEL向VCSEL发展；APD向SPAD、SiPM发展）；2）扫描环节固态化；3）信息处理系统集成化。软件方面算法持续优化。目前头部雷达企业陆续在软件领域布局。 3 激光雷达核心技术指标 激光雷达主要技术指标包括视场角、线数、分辨率、探测距离、测量精度、反射率和扫描帧频等。 图8：激光雷达技术指标 资料来源：长证国际研究部 4 激光雷达与其他传感器技术对比 激光雷达、毫米波雷达和摄像头是公认的自动驾驶的三大关键传感器技术。中国汽车工程学会、国汽智联汽车研究院编写的《中国智能网联汽车产业发展报告（2019）》中认为，在用于道路信息检测的传感器中，激光雷达在探测距离、精准性等方面，相比毫米波雷达具有一定的优势。摄像头直接成像能力较差，在光线强弱变化条件下表现受限。但值得注意的是，激光雷达在在雨雾天气以及？些极端天气条件下的探测能力比较差，此外成本也比较高。 图9：车载各类传感器 资料来源：密西根大学交通研究所，长证国际研究部 图10：激光雷达与其他传感器对比 资料来源：密西根大学交通研究所，长证国际研究部 5 激光雷达产业链 上文提到，激光雷达由激光发射、激光接收、信息处理和扫描系统四大系统组成。因此激光雷达产业链上游为激光器、光源、光学部件、振镜、模拟芯片、FPGA芯片等。中游为激光雷达厂商、下游为ADAS、无人驾驶、机器人和车联网。 图11：激光雷达产业链 资料来源：长证国际研究部 6 激光雷达市场空间 未来五年，ADAS将为主要需求。根据Yole的预测，2026年ADAS激光雷达市场达到23亿美元，2020~2026年CAGR达到110%。根据2021年9月Yole最新数据，2020年全球汽车与工业激光雷达市场达18亿美元，其中ADAS激光雷达约为2亿元、占比仅为2%。预计2026年全球汽车与工业激光雷达市场达57亿美元、CAGR为21%，其中ADAS激光雷达市场达23亿美元、CAGR为110%、占比达41%，行业增速远高于无人驾驶、智能基础设施、物流、公路监测。 图12：激光雷达市场空间 资料来源：Yole，长证国际研究部 >>> ADAS激光雷达： 假设2025年搭载L3级自动驾驶的渗透率为6%，而L3级别自动驾驶一般搭载1~3颗激光雷达，假设平均搭载2颗，目前2021年激光雷达单价为7000元左右，伴随技术进步和规模效应，假设未来每年降价20%，则2025年将降至2800元。则市场规模将达到300亿元（~43亿美元）。 7 竞争格局 1）全球范围内激光雷达玩家包括法雷奥、Luminar、电装、大陆、Innoviz 2）国内的华为、大疆、禾赛科技、速腾聚创、万集科技等企业 3）国内激光雷达零部件供应商包括舜宇光学、永新光学、炬光科技、蓝特光学、水晶光电。 图13：激光雷达主要玩家市场份额 资料来源：长证国际研究部 END 免责声明 上述信息均来源于公开资料，本公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证，也不保证所包含信息和建议不发生任何变更，投资者据此做出的任何投资决策与本公司和作者无关。 长江证券经纪（香港）有限公司由长江证券国际金融集团有限公司全资拥有及管理，持有证券交易（第1类）、期货交易（第2类）及就证券提供意见（第4类）、就期货提供意见（第5类）牌照，为个人及机构客户提供全方位的经纪服务、投资顾问及财富管理服务，协助客户实现财富增值。服务包括香港及环球股票买卖结算、本地期货及期权、收市后期货交易及多个海外期货市场交易服务，代办认购首次公开招股、股票存仓及股票融资（孖展）服务。 未经长江证券经纪（香港）有限公司事先书面授权，任何机构或人士不得翻印、复制、分发或传递研究报告（无论整份和部分）给其他机构及/或人士。

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