什么是激光雷达

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激光雷达（英文：Laser Radar），是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号（激光束）,然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。

所以，有这么几个组件，

激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统

发射系统是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器以及光学扩束单元等组成；接收系统采用望远镜和各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等组合。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法按照探测的原理不同可以分为米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射、荧光、多普勒等激光雷达。

激光雷达的工作原理与雷达非常相近，以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。

LiDAR（Light Detection and Ranging），是激光探测及测距系统的简称，另外也称Laser Radar 或LADAR（Laser Detection and Ranging）

LIDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为光脉冲以光速传播，所以接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。鉴于光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。结合激光器的高度，激光扫描角度，从GPS得到的激光器的位置和从INS得到的激光发射方向，就可以准确地计算出每一个地面光斑的坐标X，Y，Z。激光束发射的频率可以从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲。举例而言，一个频率为每秒一万次脉冲的系统，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。一般而言，LIDAR系统的地面光斑间距在2-4m不等。

激光雷达是一种雷达系统，是一种主动传感器，所形成的数据是点云形式。其工作光谱段在红外到紫外之间，主要发射机、接收机、测量控制和电源组成。

一般来说，按照现代的激光雷达的概念，常分为以下几种:

1、按激光波段分，有紫外激光雷达、可见激光雷达和红外激光雷达。

2、按激光介质分，有气体激光雷达、固体激光雷达、半导体激光雷达和二极管激光泵浦固体激光雷达等。

相比于机械激光雷达，固态激光雷达可有效降低生产成本和量产难度，除对扫描系统进行固态化升级外，发射端和接收端的固态化升级同样至关重要。固态化即芯片化，可将数百个分立器件集成于一芯片，在降低物料成本的同时，省去了对每一个激光器进行独立光学装调的人力成本。此外，器件数量的减少，可以显著降低因单一器件失效而导致系统失效的概率，提升了可靠性。发射端围绕降本提效进行升级改进，而接收端则围绕发射端进行配置，两者相辅相成。

3、按激光发射波形分，有脉冲激光雷达、连续波激光雷达和混合型激光雷达等。

4、按显示方式分，有模拟或数字显示激光雷达和成像激光雷达。

5、按运载平台分，有地基固定式激光雷达、车载激光雷达、机载激光雷达、船载激光雷达、星载激光雷达、弹载激光雷达和手持式激光雷达等。

6、按功能分，有激光测距雷达、激光测速雷达、激光测角雷达和跟踪雷达、激光成像雷达，激光目标指示器和生物激光雷达等。

7、按用途分，有激光测距仪、靶场激光雷达、火控激光雷达、跟踪识别激光雷达、多功能战术激光雷达、侦毒激光雷达、导航激光雷达、气象激光雷达、侦毒和大气监测激光雷达等。

三维激光扫描仪是利用激光的传播速度快，直线型好的特点将激光发射出去，并接收返回的信息来描述被测量物理的表面形态的。由于被测物体的反射率不同接收到的返回信息也有强弱之分。所谓的三维既是利用扫描仪的水平转动来覆盖一整片区域。这个过程很类似民间的360度全景摄影。区别就是我们得到的“底片”不是图像而是成千上万个点组成的表面形态，在测量术语中叫做点云。请见图1的船体，看似是一副图片，其实是由无数个激光点组成的。不同的颜色就是激光返回不同的反射率的表现。

DTM（Digital Terrain Model）建模技术

DTM建模技术起初是用于高速公路建设的，他的技术核心就是利用三维激光扫描仪等设备扫描出的“点云”通过适当的软件处理来形成的三维模型（主要是将点连成线或者面）。这个过程可以叫渲染（用过PHOTOSHOP的应该对渲染有直观的理解），也可以叫表面处理。随着科技的发展，在使用三维激光扫描仪扫描的过程中我们还可以将照相机与激光扫描仪同步，那么在一次扫描就可以得到“点云”和表面的“照片”两种信息。然后在使用软件将这两种信息进行拟合，就得到了真正的被测量的目标的三维模型。这种技术在现今数字化的时代有着非常重要的意义。比如很热的世博会的三维展馆，之前的乐山大佛三维数字模型，数字山海关等，都是使用如此的技术做出来的。拨开神秘的面纱，从原理上讲，其实是很容易的。

车载/船载激光雷达

不论是车载还是船载甚至是机载的激光雷达，其原理都是将三维激光扫描仪加上POS系统装在车上。目的就是为了能在更长，更远的范围内建立DTM模型。GPS的的应用目的就是为了让车子“知道”自己在任何时刻的位置，以方便拟合。

在任何移动测量的系统中，做为赋予点云和影像的地理坐标的来源——导航系统，都是其关键的部件。导航系统一般都会使用GPS和惯导单元。但是，地面上复杂的状况，例如：树木。建筑物和立交桥等往往会阻断GPS信号。因此，一套先进的导航系统必须包括其他辅助的传感器和完善的数据处理方法，以使得在GPS丢失信号的同时其航线的精度也能够得到保障。

从我个人肤浅的认识来说，

雷达不收天气影响。有可能更加准确测量距离。还可以上红外，或者其他特殊设置。

但是摄像头是类似人的眼睛 – 是看到。 看到的东西，如果汽车上的计算能力和存储能力足够的强大，是可以记录下来一切的。这一切包括了路口的小店，道路上的新人，垃圾，广告的标语，前面汽车的车牌等等。这个大数据的累计是不得了的。

我觉得这个可能是特斯拉的马斯克为了未来的一个考虑。 他可能更想要这个大规模的数据。

当然 – 也可能是因为摄像头比较标准，有成熟的供货体系和相对比较便宜的成本。因为这个就可以把在消费电子产品世界的全部已经有的供应体系拿到汽车中来了。

雷达探测距离大，精度高，晚上更实用。算法难度相对于用摄像头更低。 但是截至到目前成本比较高。

特斯拉之外的其他公司都还是坚持激光雷达的路线的，

而从中国市场来看，目前，从20万级别的小鹏P5到高端豪华车型高合HiPhi Z，激光雷达已经成为汽车智能化的最新“标签”。速腾聚创、禾赛科技、一径科技、大疆览沃、华为、Innovusion等供应商已经陆续拿到或交付前装量产。前段时间，在激光雷达上市公司Innoviz的季度财报会上，宝马公司第一次为零部件制造商站台，并再次强调，激光雷达是一个真正的L3级系统中绝对必要的组件。“在这一点上，我们对过去几年的工程进度非常坚定，这一点没有改变。”而在刚刚英伟达发布的全新Hyperion 8平台（包括自动驾驶汽车开发所需的传感器、计算和软件的可量产交付（参考设计）），Luminar、禾赛科技等激光雷达公司也争相加入参考零部件组合，这套平台将从2024年开始交付。

华为首发的车规级96 线中长距激光雷达激光雷达，具备120°×25°大视野，应对城区、高速等场景的人、车测距需求、全视场测距可达150 米。根据公开的专利，华为激光在扫描装置相关的专利有转镜式和MEMS 微振镜式，MEMS 激光雷达专利更为完整，预计本次产品是采用MEMS 微振镜技术。

根据华为公布专利，华为采用多个激光测距组件共享同一MEMS 微振镜，每一个或者多个激光测距组件对应于一个反射镜组，反射镜组用于激光测距组件和MEMS 微振镜之间的光路链接。N 个激光测距组件的出射光束可通过反射镜入射到MEMS 微振镜上，MEMS 微振镜改变出射光束的方向，实现二维扫描。华为多线程技术有效提高了激光雷达的性能，如探测距离和FOV

等，但多激光测距组也会带来体积和成本的上升。

华为激光雷达量产拉开国产激光雷达企登上舞台的序幕。除了华为以外，禾赛科技、速腾聚创、镭神智能等初创企业起步较早领跑市场。禾赛科技目前产品主要为机械激光雷达，目前也已发布下一代MEMS 激光雷达。速腾聚创主要在MEMS 激光雷达，同时也储备OPA 激光雷达。镭神智能已有机械、MEMS 产品，并探索OPA 和Flash 方面探索。国内企业产品不管在技术层面和市场层面均与海外企业处于同一水准，禾赛科技的明星产品Pandar64 目前已

实现全球领域的大面积销售，速腾聚创的产品也获得北美某车企的定点。

策略：

无

我记得科沃斯有一个子公司已经推出了商用的激光雷达。

附：

有个炬光科技刚刚上市，据说主业是激光雷达有关的业务。

本文首发于2021.12.25

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