激光雷达工作原理、市场现状及竞争格局如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2025/05/12 11:47

激光雷达是智能化的“眼睛”,汽车/机器人为主 要应用场景。

激光雷达是一种利用激光束来计算物体到目标表面的可变距离的传感器。其工作 原理是激光束照射目标对象,并测量照射到物体弹回的时间,以测定离物体的位 置、大小和形状。相比传统雷达的工作频段,激光雷达光频段的波长较短,因而 可以极大提高雷达的距离分辨力、角分辨力、速度分辨力等。激光雷达解决方案 与人工智能感知软件相结合,不仅能够收集信息,还能够解释和分析信息,在各 种环境下实现高效、安全的自动化。

全球激光雷达解决方案市场空间广阔,目前机器人占据最大市场,未来汽车有望 成为主要应用场景。激光雷达解决方案广泛应用于汽车及非汽车行业,如机器人、 智慧城市及 V2X 等。根据灼识咨询,2022 年全球激光雷达解决方案市场规模为 120 亿元,预计到 2030 年将增至 12537 亿元,CAGR+78.8%。在激光雷达解决 方案的众多应用场景中,当前应用以机器人场景为主,预计未来汽车应用将占据 最大份额。根据灼识咨询,2022 年全球激光雷达市场中汽车/机器人/其他份额占 比 29%/68%/3%,预计 2030 年将变动为汽车/机器人/其他 80%/17%/3%,汽车 应用占比快速提升。

激光雷达解决方案包含激光雷达硬件和智能感知软件两部分,硬件用于探测原始 数据,软件对硬件收集来的数据进行处理,并转换为更高质量的感知信息,用于 决策。 根据扫描方式,激光雷达可分为机械激光雷达、固态激光雷达;目标市场主要包 括汽车、机器人及智慧城市等。 机械激光雷达:分为机械旋转式、转镜式、棱镜式。机械激光雷达存在内部 旋转结构,导致产品结构复杂、体积庞大、价格高昂,在极端环境中可靠性 较低。机械激光雷达(不包括少于 16 线激光雷达)的定价范围较广,介于 500 美元至 20000 美元,视结构及性能而定。 固态激光雷达:分为 MEMS 振镜、Flash、OPA 技术路线。相较机械激光 雷达,固态激光雷达更可靠、尺寸更小、更经济,能满足客户对感知性能的 需求,并通过车规级要求。未来固态激光雷达有望在多应用场景中取代机械 激光雷达,成为未来主流。灼识咨询预计 2030 年固态激光雷达将占 85.3% 的市场份额。固态激光雷达的定价范围通常低于 1000 美元。

智能感知软件是激光雷达硬件的延伸,技术水平和市场份额不断提升。感知软件 能收集和识别激光雷达的点云信息,结合视觉传感数据对信息进行分析和处理, 并作出相应决策。先进的感知软件整合了深度学习技术,感知能力持续进化。随 着软件技术进步,激光雷达解决方案能够以更低的算力功耗分析周围环境,还可 以根据客户的具体需求进行定制。根据灼识咨询,2022-2030 年全球激光雷达感 知软件市场规模预计将从 13 亿元增至 3734 亿元,CAGR+103%;感知软件占 激光雷达解决方案总市场的比重将从 11.2%增至 29.8%。

1、汽车:激光雷达市场的主要驱动力,高阶智驾下沉有望 推动增长。2024 年端到端技术爆发,高阶智驾加速渗透,2025 年有望迎来平价智驾元年, 预计未来两年将快速普及至 10-20 万元市场。1)根据国际汽车工程师学会(SAE) 制定的自动驾驶分级标准,高阶智驾通常指 L2 级以上的智能驾驶功能。根据高 工智能汽车,24H1 中国市场乘用车前装标配搭载高阶智驾 NOA 交付新车 58.07 万辆,同比+177%;新能源汽车 24H1 前装标配 NOA 已突破 10%,达到 13.65%, 高阶智能驾驶上量提速且市场空间广阔。2)同时,随着端到端技术升级、智驾 方案成本持续下探,标配搭载城区 NOA 车型已下探至 20 万元以下。国内多家 车企积极布局城区 NOA 功能,并且在中低阶车型陆续落地。其中比亚迪率先提 出“智驾平权”,其在近期智能化战略发布会中发布天神之眼技术矩阵,宣布全 系搭载高阶智驾,将实现 10 万以上车型全系标配,10 万级以下车型多数搭载, 并且高级智驾首次下探至最低 7 万级市场。因此预计 2025 年有望迎来平价智驾 元年,同时未来两年高阶智能驾驶技术将快速渗透至 10-20 万元市场。同时伴随 自动驾驶软硬件加速创新迭代,用户智能化体验快速升级,产业链上下游步入高 速发展期。

在海外市场,法规、技术趋于成熟助力自动驾驶快速渗透,预计 2030 年全球智 能汽车渗透率达 84.6%。海外美、德、日、韩等汽车制造大国均加快自动驾驶商 业化部署力度,通过加强战略引领、加快立法修订等助力自动驾驶场景落地。此 外,海外车企亦在加速与科技巨头技术合作布局,例如本次 CES 2025 中,丰田 与 NVIDIA 宣布合作开发下一代自动驾驶汽车;大陆集团联合英伟达和 Aurora 大规模部署无人驾驶卡车,计划在 2027 年量产 L4 自动驾驶系统等。受益于政 策法规逐步健全、技术日渐成熟、用户体验升级,全球自动驾驶汽车渗透率有望 持续提升。根据灼识咨询预测,全球智能汽车数目增长迅速,全球智能汽车的渗 透率将从 2022 年的 42.7%增加至 2030 年的 84.6%,到 2030 年全球智能汽车 将达到 74.0 百万台(注:此处智能汽车指具有 ADAS 及高阶自动驾驶的汽车)。

激光雷达具备高精度、远距离特性,是 L3 及以上自动驾驶必备的传感器。自动 驾驶的实现依赖于感知、决策、执行三大关键系统,其中感知层的探测精度和速 度将直接影响驾驶安全。目前主流的感知传感器包括摄像头、激光雷达、毫米波 雷达、超声波雷达四种,每种方案各有其优缺点。其中激光雷达可在比较极端的 光照条件下保持高传感性能,并可实现远距离、高精度探测,降低误报率和漏报 率,是 L3 级及以上自动驾驶必备的传感器。

超声波雷达:成本低,但探测距离短、易受不良环境影响。有效探测距离通 常小于 5m,无法对中远距离物体进行测量,无法探测障碍物的大小和形状。

毫米波雷达:优点是测距远、不易受天气影响、具备测速功能,但分辨率低、 视场角小、对行人探测效果不佳。毫米波雷达的穿透能力强,有效探测距离 一般可达 200m,高性能探测距离可达 300m,且毫米波雷达具有同时测距 和测速的功能。缺点是单颗车载毫米波雷达的角度分辨能力通常较弱,无法 辨识物体的细节;且毫米波雷达对非金属的探测灵敏度弱,对行人的探测效 果不佳;

摄像头:技术成熟、分辨率高、价格便宜;缺点是易受环境影响、对算法要 求高。车载摄像头具有优异的角度分辨率,且能感知色彩等信息。但是受光 照影响大,黑夜和强光下的探测效果不佳、同时容易因极端光照条件致盲; 此外随着应用场景复杂度提高,车载摄像头对物体及其距离的识别依赖深度 学习算法,无法做到完全准确。

激光雷达:测距精准度高,能够获得三维信息;缺点是成本高、体积大、易 受环境影响。激光雷达兼具探测距离长、角分辨率/距离分辨率/速度分辨率 优、受环境光照影响小的特点,且无需深度学习算法,可直接获得物体的距 离和方位信息。这些相较于其他传感器的优势,可显著提升自动驾驶系统的 可靠性。成本高、体积大、易受不良环境影响是激光雷达的主要缺点。

需求提升、技术进步、成本价格降低推动激光雷达在汽车端应用规模落地。

感知精度需求提升:伴随中高阶自动驾驶渗透提升,消费者对出行安全性、 舒适性的要求提升,需要激光雷达提供更精细的三维环境感知信息。根据中 国信通院,L3/L4/L5 级自动驾驶或分别需要 1/2-3/4-6 颗激光雷达。

技术进步:车载激光雷达具有较高的认证壁垒,如 IATF16949、AEC-Q100、 ISO 16750 车规级认证及 OEM/Tier 1 的相关要求等,过去在一定程度上制 约了激光雷达企业车规级产品量产上车。伴随国内厂商技术突破,目前市场 上已有更多车规级激光雷达出现。

成本价格降低:早期车载激光雷达成本高达几万元,难以实现大规模量产; 2020 年以来激光雷达实现快速降本。截止 24Q3,速腾的汽车激光雷达均 价已从 2 万元以上降至 2500 元左右;头部厂商降本持续,如速腾新一代 中长距激光雷达 MX 和禾赛的超广角远距激光雷达 ATX,两款产品价格都 降至 200 美元左右。

国内激光雷达上车进度领跑全球,2024-2025 年多款搭载激光雷达车型密集上市, 目前已下探至 12 万级车型。目前国内外已有多家车企推出前装激光雷达车型, 用以实现自动紧急制动、自适应巡航控制等功能,其中国内是主要应用市场。根 据灼识咨询及 Yole 统计,1)2018-2020 年市场中共有 5 款前装激光雷达车型; 2)2022 年以来,激光雷达进入国内 D 级车市场;2023 年 4 月上海车展中,共 有 38 款车型配备激光雷达,包含速腾、禾赛、innovusion、法雷奥、Luminar、华为、探维等品牌。其中速腾是其中 18 款车型的激光雷达供应商,居于榜首;3) 2024 年,搭载激光雷达车型密集上市,根据 2024 北京车展组委会数据,本次车 展全球首发车 117 台(其中跨国公司 30 台)、概念车 41 台,新能源车型 278 个, 均超过上届水平。4)2025 年以来,受益于成本快速下探,目前激光雷达已渗透 至15万元以内甚至12万元车型,如25年3月10日发布的零跑B10预售价10.98 万-13.98 万元,其中预售价 12.98 万元的版本就配备激光雷达及高阶智驾;25 年 3 月上市的广汽丰田铂智 3X 智驾版将激光雷达高阶智驾下放到了 14 万级车 型。

激光雷达全球市场规模广阔,预计中国激光雷达市场复合年增速将高于全球。根 据灼识咨询,预计 2022-2030 年全球汽车市场激光雷达解决方案的市场规模将 从 34 亿元增至 10003 亿元,CAGR+103.2%。中国将成为全球车载激光雷达解 决方案市场中最活跃、最重要的市场,2030 年约占全球市场的 34.6%,2022-2030 年 CAGR+104.2%。

2、机器人:多激光雷达、固态化应用渐成趋势,市场规模 有望高增。激光雷达具有精准、高效等优势,在多款机器人中广泛应用。激光雷达能够显著提升机器人感知的精准度、自主避障导航的效率和安全性。当前已有多款机器人 产品搭载激光雷达,根据高工机器人,春晚登台的宇树科技“H1”人形机器人 搭载速腾的 Helios 雷达,具备全自动定位与导航技术;同时宇树科技的人形智 能体“Unitree G1”、机器狗“Go2”和“Unitree B2-W”均标配激光雷达。此外 激光雷达在 AGV/AMR 领域也广泛应用,根据新战略研究,传统磁导 AGV/叉车 AGV/自主导航 AMR 分别搭载 2/3/1-2 颗激光雷达,2023 年中国移动机器人 (AGV/AMR)销售数量为 12.5 万台,而 AGV/AMR 专用激光雷达销售数量约 21 万台,平均 1 辆移动机器人搭载 1.68 颗激光雷达。

伴随机器人创新应用场景持续涌现、环境识别需求提升,预计机器人激光雷达解 决方案市场规模将大幅增长,2030 年中国有望成全球最大市场。目前机器人已 广泛应用于工业物流、商业清洁、安防、家用服务等场景,根据智研咨询,2023年我国机器人产业规模超 200 亿美元,中国是全球工业机器人规模最大的市场。。 此外人形机器人目前处于发展初期,未来市场规模巨大,根据信通院,2035-2040 年人形机器人有望整体进入 Lv3 等级,国内整机市场规模预计将达约 1 千~3 千 亿元。激光雷达可协助机器人提升感知的稳健性及准确性,此外固态化、小型化、 降本带动激光雷达在机器人中的渗透率进一步提升,预计机器人激光雷达解决方 案市场将出现指数级增长。根据灼识咨询,2022-2030 年机器人激光雷达解决方 案的市场规模预计将从 82 亿元增至 2162 亿元,CAGR+50.6%;预计 2030 年 中国将成为全球最大的机器人激光雷达解决方案市场,占比 31.8%。

3、竞争格局:市场集中度逐渐提升,国内厂商奋勇争先。全球激光雷达市场竞争激烈,技术路线尚未出现定论。目前全球高端激光雷达的 主要参与厂商众多,各家公司选择的激光雷达技术方案路径不一。 1)机械式激光雷达的代表厂商为 Velodyne(已与 Ouster 合并)、法雷奥,以及中国厂商禾赛科技、速腾聚创等。 2)转镜、MEMS 振镜等方案率先在 ADAS 领域实现量产落地,速腾聚创、禾赛 科技、图达通、华为、法雷奥、Luminar、Innoviz 等开展布局。 3)Flash/OPA 等纯固态方案长期来看在体积和稳定性方面具有优势,目前海内 外已有成熟 Flash 方案产品推出,如 iBeo 的 NEXT 中长距雷达、速腾聚创的 E1 补盲雷达、禾赛科技的 FT120 补盲激光雷达及 FTX 全球视野最广的车规级纯固 态激光雷达、万集科技的 750 补盲雷达等;OPA 方案目前尚不成熟,代表厂商 为 Quanergy、力策科技。

汽车激光雷达市场集中度提升,目前速腾、禾赛、华为、图达通占据垄断地位, 头部效应显著。 在全球市场,近年来海外厂商普遍表现萎靡,国内头部厂商快速崛起并占据主导 地位。早期激光雷达市场竞争者众,受业务进展不佳、性价比较低等因素影响, 2022-2024 年海外激光雷达厂商表现萎靡并逐步退出市场,如 Ouster、AEye、 Aeva、Cepton、Innoviz 等美股激光雷达上市公司持续业绩低迷、定点停滞;lbeo、 Quanergy、大陆集团、博世等则因技术复杂性、投入产出比较低等因素退出激 光雷达开发项目,Mobileve 也因此终止了下一代 FMCW 激光雷达的内部开发。 国内厂商则凭借技术布局及规模量产优势实现快速崛起,根据 Yole 数据, 2022/2023 年全球出货 CR3 均超 70%,其中 2023 年禾赛/速腾/图达通/法雷奥/ 华为分别以 29%/29%/21%/10%/9%的市占率位列第一/二/三/四/五。 在国内市场,车载激光雷达市场几乎被速腾、华为、禾赛、图达通四家厂商垄断。 根据盖世汽车,2024 年 1-12 月国内市场装机量 CR4 接近 100%,其中速腾/ 华为/禾赛/图达通分别占比 33.5%/27.4%/25.6%/13.4%。

在机器人高端激光雷达市场,以速腾为代表的中国厂商占据领先地位。机器人高 端激光雷达市场主要参与厂商有中国的禾赛科技、速腾聚创、览沃以及海外的 Ouster 等。根据灼识咨询,按 22 年各公司产品销量统计,速腾销量位列第一, 全球市占率达 18%。