车载激光雷达(移动型三维激光扫描系统)

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车载激光雷达，又称车载三维激光扫描仪，是指安装在自主车上的用于自主车导航的激光测距雷达，也是一种移动型三维激光扫描系统，可以通过发射和接收激光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出目标对象与车的相对距离，并利用收集的目标对象表面的大量密集点的三维坐标、反射率等信息，快速复建出目标的三维模型及各种图件数据，建立三维点云图，绘制出环境地图，以达到环境感知的目的。

2004年，美国国防高级研究计划局举办的无人驾驶挑战赛推动了无人驾驶技术的快速发展并带动了高线数激光雷达在无人驾驶中的应用。2005年，Velodyne推出64线激光雷达。2007年，Velodyne生产出首台商用3D动态扫描激光雷达。2010年，Ibeo同法雷奥合作进行车规级激光雷达SCALA的开发。2015年，北科天绘推出公司首款16线激光雷达R-FANS16。2016年，速腾推出公司首款激光雷达RS-LiDAR-16。2017年4月，禾赛科技发布了40线激光雷达Pandar40。2019年10月，华为宣布进军激光雷达。2020年，镭神智能CH32混合固态激光雷达成为中国首个获得认证的车规级激光雷达。2021年，蔚来汽车EI7搭载Innovusion开发的激光雷达，最远探测距离可达500m。2025年上半年，中国激光雷达装机量已达100.2万颗，同比增长71%，全年有望冲击250万颗。深圳市速腾聚创科技有限公司等厂商实现VCSEL发射芯片、SPAD-SoC接收芯片、ASIC处理芯片的全栈自研并通过AEC-Q102认证，推动车载激光雷达价格从七八万美元降至200美元。2025年4月25日，国家强制性标准《车载激光雷达性能要求及试验方法》（GB/T 45500-2025）正式实施，对车载激光雷达的性能指标作出规范。2025年10月30日，东风奕派旗下全新车型eπ007+宣布于11月10日上市，新车在车顶配备激光雷达。

根据扫描机构的不同，车载激光雷达可以分为单线扫描激光雷达、多线扫描激光雷达和面阵激光雷达。车载激光雷达测量时间差有三种不同的技术，分别是脉冲检测法、相干检测法和相移检测法。车载激光雷达应用的优点是在阴雨天气或雨雪等恶劣天气仍能正常稳定的工作，具有分辨率高、隐蔽性好、抗干扰能力强、定向性好、测量距离长、测量时间短等特点；缺点是技术门槛高、成本高。但是，除了距离和速度之外，激光雷达还可以精确地获得目标的形状和深度等信息。

历史发展

背景

激光雷达发展历史已有数十年。1916年，阿尔伯特·爱因斯坦提出了光的受激发射理论，人类对激光开始有了认知。1960年，人类研制出了第一台激光发生器，开启了利用激光之路。1969年7月，美国第一次登月，在月球表面安装了一个类似镜子的后向反射器装置，在地球上通过向该装置发射激光，人类测得了精确的地月距离。

发展

2004年，美国国防高级研究计划局举办的无人驾驶挑战赛(DARPA)推动了无人驾驶技术的快速发展并带动了高线数激光雷达在无人驾驶中的应用。2005年，Velodyne推出64线激光雷达，并在第三届DARPA挑战赛中得到了广泛应用。2007年，Velodyne生产出首台商用3D动态扫描激光雷达，这是该行业的重要时刻。随着Velodyne的崛起和无人驾驶汽车配备激光雷达的前景被看好，越来越多的企业开始了车载激光雷达的研发。

2010年，Ibeo同法雷奥(法雷奥)合作进行车规级激光雷达SCALA的开发。2015年，北科天绘推出公司首款16线激光雷达R-FANS16。2016年，速腾推出公司首款激光雷达RS-LiDAR-16，镭神智能推出三角法系列产品。2017年，激光雷达技术进一步创新，半固态式或固态式激光雷达如MEIMS、OPA等技术方案受到市场重视；Velodyne推出固态产品Velarray，Alpha Puck探测距离达到300m；激光雷达SCALA实现量产。同年4月，上海禾赛科技有限公司发布了40线激光雷达Pandar40。

2019年，FMCW原理的激光雷达技术方案受到了市场的关注，激光雷达朝着芯片化方向发展；Velodyne推出近场探测产品VelaDome,能够检测到接近0.1m的物体。同年10月，华为宣布进军激光雷达。2020年，镭神智能CH32混合固态激光雷达成为中国首个获得认证的车规级激光雷达；华为首次发布96线程车规级激光雷达，首发搭载于ARCFOXHIBT车型；国外激光雷达公司迎来上市潮，Velodyne、LuminAR完成纳斯达克股票交易所上市；Velodyne推出低成本小型固态激光雷达达Velabit，售价100美元，正式进入实用区间。

2021年，蔚来汽车EI7搭载Innovusion开发的激光雷达，最远探测距离可达500m。2025年10月30日，东风奕派旗下全新车型 eπ007+ 宣布于11月10日上市，新车在车顶配备激光雷达。

工作原理

车载激光雷达，又称车载三维激光扫描仪，是指安装在自主车上的用于自主车导航的激光测距雷达，是一种移动型三维激光扫描系统，可以通过发射和接收激光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出目标对象与车的相对距离，并利用收集的目标对象表面的大量密集点的三维坐标、反射率等信息，快速复建出目标的三维模型及各种图件数据，建立三维点云图，绘制出环境地图，以达到环境感知的目的。车载激光雷达的基本测距原理都是测量发射光束与从被测物体表面反射光束的时间差，通过时间差和光速来计算被测物体到激光雷达的距离：距离=时间差x光速/2。

主要分类

根据扫描机构的不同，车载激光雷达可以分为单线扫描激光雷达、多线扫描激光雷达和面阵激光雷达。单线扫描激光雷达只有一条扫描线，通过旋转扫描得到一条线上的深度信息，如德国SICK光电设备公司研发的LMS系列激光雷达；多线扫描激光雷达通过多条扫描线的旋转扫描，得到多条线上的深度信息，如德国IBEO公司的LDML激光雷达和美国Velodyne公司的64线/32线激光雷达。面阵激光雷达，扫描的则是一个面，得到一个面上的深度信息。

关键技术

车载激光雷达测量时间差有三种不同的技术。

脉冲检测法

直接测量反射脉冲与发射脉冲之间的时间差(时间of-flight,TOF)。早期雷达均用显示器作为终端，在显示器画面上根据扫掠量程和回波位置直接测读延迟时间。现代雷达常常采用电子设备自动地测读回波到达的延迟时间。

相干检测法

通过测量调频连续波(Frequency - Modulated ContinuousWave,FMCW)的发射光束和反射光束间的差频来测量时间差。

口相移检测法

通过测量调幅连续波(Amplitude-Modulated ContinuousWave,AMCW)的发射光束和反射光束间的相位差来测量时间差，由于相位差的2m周期性，这一方法测得的只是相对距离，而非绝对距离。其中，2m相位差所对应的距离称为多义性间距(AmbiguityInterval)。

性能参数

市场发展

据统计，2016-2018年，全球激光雷达领域投资规模呈现出平稳增长的态势。2018年投资金额达到23.9亿元。2019-2020年，投资金额稍有回落后，2021年上半年迎来快速增长，仅上半年全球激光雷达领域融资已超120亿元。

2025年上半年，中国车载激光雷达市场迎来关键转折点。盖世汽车研究院数据显示，2025年上半年，中国激光雷达装机量已达100.2万颗，同比再增71%，全年有望冲击250万颗。其中，主激光雷达（承担核心环境感知任务的设备）总装机量达861767颗，禾赛科技以284399颗、33.0%的份额位居榜首；华为以30.2%紧随其后；而此前稳居行业前三的深圳市速腾聚创科技有限公司，则以27.4%的份额滑落至第三。速腾聚创等厂商实现VCSEL发射芯片、SPAD-SoC接收芯片、ASIC处理芯片的全栈自研并通过AEC-Q102认证，推动车载激光雷达价格从七八万美元降至200美元。

应用情况

车载激光雷达应用的优点是在阴雨天气或雨雪等恶劣天气仍能正常稳定的工作。视频监控的最大弱点是在阴雨天气和夜晚，而激光不受外部光源、阴影和太阳高度角的影响，在夜晚工作可以获得与白天一样稳定的工作性能。激光雷达具有分辨率高、隐蔽性好、抗干扰能力强、定向性好、测量距离长、测量时间短等特点；缺点是技术门槛高、成本高，在雾、雨、雪等恶劣环境下衰减严重，在雾、雨、雪等恶劣天气的影响下，抗天气干扰能力不如毫米波雷达，图像识别能力也不如相机传感器。但是，除了距离和速度之外，激光雷达还可以精确地获得目标的形状和深度等信息。

随着激光雷达性能的提高，相应的激光雷达传感技术也在不断发展。常用的主要传感技术如下：

1)障碍物的检测与跟踪，关键在于同时对障碍物进行聚类和不同时刻的障碍物匹配。

2)路面检测，主要是将路面与道路上的其他目标障碍物区分开来，通过检测路面材料和坡度，为智能驾驶车辆的决策和控制提供数据参考。

3)智能网联汽车基于激光雷达的定位导航系统，通过检测路边障碍物的位置来判断道路的方向，实现基于雷达的自主导航。

4)三维重建，利用激光雷达获取的深度信息，可以实现智能网联汽车周围环境的三维场景重建。