中國激光雷達市場規(guī)模、市場價格及行業(yè)發(fā)展趨勢分析[圖]

    激光雷達Lidar(LIghtDetectionandＲanging)是一種通過探測遠距離目標的散射光特性來獲取目標相關(guān)信息的光學(xué)遙感技術(shù)，是傳統(tǒng)雷達技術(shù)與現(xiàn)代激光技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，主要由發(fā)射機、天線、接收機、跟蹤架及信息處理等部分組成。它的工作原理與微波雷達或無線電雷達類似，即由發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射一個信號，與目標發(fā)生相互作用，返回的信號被接收系統(tǒng)收集并處理，獲得所需的目標信息。隨著超短脈沖激光技術(shù)、高靈敏度的信號探測和高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用，激光雷達由于測量精度高、時間和空間分辨率精細以及探測跨度大而成為一種重要的主動遙感工具。

    目前，激光雷達的種類很多，依據(jù)不同的劃分標準，可以有不同的劃分結(jié)果。

    按激光波段分，有紫外激光雷達、可見激光雷達和紅外激光雷達；按激光介質(zhì)分，有氣體激光雷達、固體激光雷達、半導(dǎo)體激光雷達和二極管激光泵浦固體激光雷達等；

    按激光發(fā)射波形分，有脈沖激光雷達、連續(xù)波激光雷達和混合型激光雷達等；按顯示方式分，有模擬或數(shù)字顯示激光雷達和成像激光雷達；

    按運載平臺分，有地基固定式激光雷達、車載激光雷達、機載激光雷達、船載激光雷達、星載激光雷達、彈載激光雷達和手持式激光雷達等；

    按功能分，有激光測距雷達、激光測速雷達、激光測角雷達和跟蹤雷達、激光成像雷達，激光目標指示器和生物激光雷達等；

    按用途分，有激光測距儀、靶場激光雷達、火控激光雷達、跟蹤識別激光雷達、多功能戰(zhàn)術(shù)激光雷達、偵毒激光雷達、導(dǎo)航激光雷達、氣象激光雷達、偵毒和大氣監(jiān)測激光雷達等。

    一、激光雷達行業(yè)市場發(fā)展

    2017年，全球激光雷達行業(yè)市場規(guī)模約在16.5億美元左右，市場規(guī)模尚小，而未來隨著技術(shù)發(fā)展日漸成熟，基于激光雷達的空間分辨率、探測靈敏度、抗干擾能力以及大范圍實際監(jiān)測等方面的優(yōu)勢，將被更加廣泛地應(yīng)用于自動駕駛汽車、環(huán)保、氣象、生態(tài)、農(nóng)業(yè)、海洋和測繪等領(lǐng)域，市場規(guī)模將得到進一步擴大。預(yù)計2017-2022年間全球激光雷達行業(yè)規(guī)模復(fù)合增速將達到25.8%，到2022年全球激光雷達市場規(guī)模將超過52億美元。

2017-2022年全球激光雷達行業(yè)市場規(guī)模預(yù)測(億美元)

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    相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國車載激光雷達行業(yè)市場運行態(tài)勢及投資戰(zhàn)略咨詢報告》

    從區(qū)域市場結(jié)構(gòu)來看，北美是激光雷達行業(yè)最主要的市場，其市場份額在45%左右；歐洲緊隨其后，市場份額也超過了1/3。而中國所在的亞太地區(qū)則由于技術(shù)相對落后，發(fā)展仍處于起步階段，市場規(guī)模較小。

全球激光雷達的市場結(jié)構(gòu)

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    以中國市場為例，在民用和商業(yè)領(lǐng)域，激光雷達長期存在供不應(yīng)求的現(xiàn)象。但總體來看，如果未來可以在生產(chǎn)技術(shù)上實現(xiàn)突破，緩解行業(yè)供需矛盾，那么行業(yè)發(fā)展規(guī)模增速將得到明顯提升，未來發(fā)展前景十分廣闊。

2010-2018年中國民用激光雷達產(chǎn)銷情況

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2010-2018年中國商業(yè)激光雷達產(chǎn)銷情況

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    隨著激光雷達技術(shù)的不斷進步，激光雷達不僅僅在軍事領(lǐng)域大顯身手，其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用范圍也在不斷擴展。如今激光雷達技術(shù)已廣泛應(yīng)用于社會發(fā)展及科研研究的各個領(lǐng)域，成為社會發(fā)展服務(wù)中不可或缺的高技術(shù)手段。

    1.用于大氣環(huán)境監(jiān)測

    激光雷達由于探測波長短、波束定向性強、能量密度高，因此具有高空間分辨率、高探測靈敏度和不存在探測盲區(qū)等優(yōu)點，已經(jīng)成為目前對大氣進行高精度遙感探測的有效手段。利用激光雷達可以探測氣溶膠、云粒子的分布、大氣成分和風(fēng)場的垂直廓線，可以對主要污染源進行有效監(jiān)控。

    2.用于險情預(yù)報

    激光雷達技術(shù)能夠精密測量角度和距離,且能以很高的精度確定垂線和局部垂線,因此它在測繪中非常有用。通過定位雷達設(shè)備觀測現(xiàn)有衛(wèi)星的后向發(fā)射器目標及與地球有關(guān)的衛(wèi)星距離變化,可以監(jiān)測與地質(zhì)結(jié)構(gòu)漂移有關(guān)的地質(zhì)物理運動,進行地震預(yù)報。

    不同種類的大氣顆粒物與激光發(fā)生的散射現(xiàn)象不同,利用激光雷達監(jiān)測系統(tǒng)有效區(qū)分由沙塵暴引起的沙塵顆粒物和其他大氣顆粒物,并且通過研究沙塵暴的起源、傳輸途徑、時空分布特點,能有效對沙塵暴進行預(yù)報、監(jiān)測,采取相宜的措施阻斷沙塵暴的傳播路徑,有效降低沙塵暴造成的災(zāi)害程度,同時對環(huán)境的保護提出積極的措施。

    3.用于氣象偵測

    利用激光雷達進行氣象偵測,可提高天氣預(yù)報的準確性。用激光取代無線電波來進行氣象偵測,激光雷達具有測量跟蹤不含任何微粒的風(fēng)的能力,可以監(jiān)視大型天氣系統(tǒng),對其移動方向做出準確的預(yù)測,能進行長期的天氣預(yù)報，這將對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活帶來深遠影響。

    4.用于交通管制

    激光雷達用于港口的交通管理具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性,用掃描激光雷達可以描繪出港口和船只來往的高分辨率圖像,提供顯示和觀測,再把海面航道疊加在顯示器上,從而顯示出船只的來往情況。船艦上裝配有無線電通信設(shè)備,當(dāng)發(fā)現(xiàn)一只船已偏航,可能與其他船發(fā)生碰撞時,交通管理中心會向這艘船發(fā)出指令信號,使它回歸原來的航向,從而減少了海上事故的發(fā)生。

    激光雷達在公路交通管理中也發(fā)揮重要作用。“遠程”雷達可用于確定后面車輛的時速,在并道或拐彎時,駕駛員就可憑此判斷是否需要減速。交通管理部門已經(jīng)把這種技術(shù)應(yīng)用于高速公路的監(jiān)視中,可以借此看到公路上的車流量和擁堵情況以及行駛中的各種車輛的大小。另外,激光雷達與數(shù)字計算機相結(jié)合可應(yīng)用于空中交通管制,會提高分辨率和數(shù)據(jù)率,顯著改善機場的技術(shù)工作。

    5.用于醫(yī)學(xué)方面

    激光雷達技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面有很多應(yīng)用，譬如，光學(xué)低相干斷層掃描，這個技術(shù)起源于激光反射儀在眼科中研究眼睛結(jié)構(gòu)的三維復(fù)原方面的廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)對血管的三維內(nèi)窺鏡研究，擴展到多普勒三維測速儀。再比如，美國一個國家實驗室開發(fā)出了一種集成激光和雷達系統(tǒng)的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以減輕燒傷病人的痛苦。研究人員希望這種同頻連續(xù)波激光雷達映射系統(tǒng)，可以從病人身體上去除壞死的皮膚和肌肉。這種新系統(tǒng)可以對燒傷病人的體表組織進行三維的激光雷達定位探測，以確定損害程度。利用探測定位結(jié)果，激光可以自動除去壞死的組織以利于新組織生長。

    二、激光雷達的價格

    2017年激光雷達的價格375美元，2018年降到175美元，預(yù)計未來三年，激光雷達的售價會逐步降到100美元，這將為量產(chǎn)車使用激光雷達鋪平道路。

激光雷達的價格下降

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    激光雷達2020年市場規(guī)模有望超100億。預(yù)計激光雷達受益于技術(shù)提升及產(chǎn)能提升，2020年單只激光雷達成本有望達到400元，以整車安裝2－4個激光雷達（前后探測距離）測算，對應(yīng)整車成本為800－1600元。按照2020年前裝市場25％滲透率、后裝市場5％滲透率估算，中國市場規(guī)模有望近200億。

    二、激光雷達的發(fā)展趨勢

    由于激光雷達是一種代價小、效果好、使用范圍廣的遙感手段，相信將來會應(yīng)用得更為廣泛。激光雷達固態(tài)化是未來趨勢，存在小型化、低成本優(yōu)勢。固態(tài)激光雷達無需旋轉(zhuǎn)部件，因而體積更小，方便集成在車身內(nèi)部，并且系統(tǒng)可靠性提升，成本也可大幅降低。因此激光雷達有向固態(tài)發(fā)展的趨勢。

    1、發(fā)揮功能日趨多樣

    隨著激光雷達的發(fā)展，其測量范圍已從最初的利用米散射信號探測大氣氣溶膠分布，發(fā)展為可用于溫度、風(fēng)場、氣體成分等多領(lǐng)域的探測。通過利用多通道探測，可實現(xiàn)一臺激光雷達系統(tǒng)同時探測水汽混合比和氣溶膠參數(shù)等多種大氣參數(shù)。多波長激光雷達可測量氣溶膠在多個波長上的消光系數(shù)和后向散射系數(shù)，進而反演出氣溶膠的復(fù)折射率和粒子譜分布。

    2、搭載平臺日趨多元

    地基單點固定式激光雷達對于研究和統(tǒng)計分析一些重要大氣成分的變化規(guī)律具有重要價值，而將激光雷達搭載在多種移動式平臺上，更能發(fā)揮出激光雷達的作用。車載式激光雷達，機動性高，轉(zhuǎn)移觀測場地更加便捷，便于應(yīng)對突發(fā)事件的探測需要。機載式激光雷達可以進行較大范圍的移動觀測，并且便于對云層進行實驗探測。星載激光雷達能夠進行全球范圍內(nèi)重要大氣參數(shù)的主動遙感。米散射氣溶膠激光雷達、二氧化碳差分吸收激光雷達、多普勒測風(fēng)激光雷達等將在不久的未來應(yīng)用于全球衛(wèi)星遙感觀測。

    3、商業(yè)應(yīng)用范圍更加廣闊

    激光雷達能夠監(jiān)測多種重要大氣成分和參量的時空分布，具有測量距離遠、時空分辨率高、探測成本低和能夠連續(xù)自動觀測的特點，具備其它探測方式無法替代的作用，在氣象觀測、大氣環(huán)境監(jiān)測和風(fēng)場測量等民用領(lǐng)域日益受到重視，因此其應(yīng)用市場廣闊。目前，單波長米散射激光雷達、探測污染氣體的差分吸收激光雷達，及測風(fēng)激光雷達已經(jīng)成功實現(xiàn)商品化。隨著激光的效率越來越高，而且也更小巧、更便宜，這為汽車以及無人機提供了潛在應(yīng)用，在自動駕駛汽車方面的應(yīng)用可能是激光雷達最為廣泛的商業(yè)應(yīng)用。

    總之，隨著激光雷達行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，激光雷達行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V泛，激光雷達的市場規(guī)模仍將保持高速上漲。2017年，中國激光雷達市場規(guī)模達到2.13億元。但是，與發(fā)達國家相比，中國激光雷達行業(yè)發(fā)展相對落后，在技術(shù)以及應(yīng)用領(lǐng)域的推廣方面還需要進一步提升和擴大，這也為我國繁榮激光雷達發(fā)展提供了前進的動力和方向。