中國(guó)汽車傳感器行業(yè)市場(chǎng)基本概念與分類

中國(guó)汽車傳感器行業(yè)市場(chǎng)概述

基本概念與分類

傳感器的定義

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。通常是由敏感元件、轉(zhuǎn)換原件、信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路等其他輔助元件組成。敏感元件接受被測(cè)量并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的其他量，轉(zhuǎn)換元件把來(lái)自敏感元件的其他量轉(zhuǎn)換成適合傳輸、測(cè)量的電信號(hào)，適合輸出、測(cè)量的電信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路被轉(zhuǎn)換為可顯示、記錄、處理和控制的有用電信號(hào)，最后有用電信號(hào)被傳遞至其他裝置并進(jìn)行通信。

傳感器的組成

敏感元件：直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。

轉(zhuǎn)換元件：傳感器核心元件，以敏感元件的輸出為輸入，把感知的非電量轉(zhuǎn)換 為電信號(hào)輸出。轉(zhuǎn)換元件本身可以作為獨(dú)立傳感器使用，叫做元件傳感器。

變換電路：把傳感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于處理、控制、記錄和顯示的有 用電信號(hào)所涉及的有關(guān)電路。

輔助電源：轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。

汽車傳感器是把非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并向汽車傳遞各種工況信息的裝置。汽車傳感器可根據(jù)使用目的不同分為車身感知傳感器和環(huán)境感知傳感器。車身感知傳感器提高了單車自身的信息化水平，使車輛具備感知自身的能力；按照輸入的被測(cè)量不同主要分為壓力傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、線加速度傳感器、角加速度傳感器、空氣流量傳感器、氣體傳感器，從工作原理上看這些傳感器大都采用MEMS方案。環(huán)境感知傳感器實(shí)現(xiàn)了單車對(duì)外界環(huán)境的感知能力，幫助汽車計(jì)算機(jī)獲得環(huán)境信息并做出規(guī)劃決策，為車輛智能化駕駛提供支持；環(huán)境感知傳感器主要分為車載攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及紅外雷達(dá)等。

中國(guó)汽車傳感器行業(yè)發(fā)展歷程

研發(fā)周期較長(zhǎng)，產(chǎn)品附加值高

從國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程來(lái)看，1986年國(guó)家將傳感器技術(shù)列入國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，到2000年傳感器技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)初步建立，國(guó)產(chǎn)傳感器技術(shù)水平不斷進(jìn)步。2016年以來(lái)，國(guó)內(nèi)傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，同時(shí)受國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等技術(shù)的推動(dòng)，傳感器向著MEMS化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化的方向持續(xù)發(fā)展。

汽車傳感器的發(fā)展階段分為結(jié)構(gòu)型傳感器階段、固體傳感器階段、智能型傳感器階段。目前MEMS傳感器、智能型傳感器快速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于汽車、安防醫(yī)療等行業(yè)。汽車傳感器通常研發(fā)周期較長(zhǎng)，如汽車MEMS類傳感器從設(shè)計(jì)研發(fā)到最終全面商業(yè)化平均耗時(shí)28年。在自動(dòng)駕駛的層級(jí)結(jié)構(gòu)中，汽車傳感器處于感知層，產(chǎn)品附加值高， 是實(shí)現(xiàn)單車智能駕駛的核心硬件。

中國(guó)汽車傳感器行業(yè)分類介紹

車身感知傳感器

車身感知傳感器遍布汽車全身，被廣泛應(yīng)用于動(dòng)力系統(tǒng)（新能源車是三電系統(tǒng)）、底盤(pán)系統(tǒng)、車身系統(tǒng) ，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車自身信息的感知并作出決策、執(zhí)行，是汽車的 “神經(jīng)末梢”，目前發(fā)展較為成熟，以MEMS傳感器為主。

動(dòng)力來(lái)源是新能源汽車與傳統(tǒng)燃油車的主要區(qū)別之一，新能源汽車的電子電氣架構(gòu)主要使用電池、電機(jī)、電控有關(guān)的以電流為主的電磁類傳感器，燃油車動(dòng)力系統(tǒng)則主要以測(cè)量壓力、溫度、氣體的傳感器為主；電磁類傳感器需求有望隨新能源汽車滲透率提高逐步放量。按照被測(cè)物理量的不同車身感知傳感器可分為壓力、位置、溫度、加速度、氣體、流量等各類傳感器。

環(huán)境感知傳感器

環(huán)境感知傳感器是在汽車安全技術(shù)從被動(dòng)安全向主動(dòng)安全演進(jìn)的過(guò)程中產(chǎn)生的。感知傳感器主要功能為對(duì)車輛周身環(huán)境進(jìn)行探測(cè)識(shí)別，可看作車輛的眼睛。而不同類型汽車智能駕駛感知系統(tǒng)的適用場(chǎng)景、受限場(chǎng)景、優(yōu)缺點(diǎn)、成本等不同，彼此之間形成互補(bǔ)關(guān)系。環(huán)境感知傳感器捕捉外界信息并提供給汽車計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于規(guī)劃決策，主要包括激光雷達(dá)、車載攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等。

汽車智能駕駛感知系統(tǒng)是汽車系統(tǒng)的感知層，將真實(shí)世界的視覺(jué)、物理、 事件等信息轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，為車輛了解周邊環(huán)境、制定駕駛操作提供基本保障，并為高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的決策層提供準(zhǔn)確、及時(shí)、充分的依據(jù)，進(jìn)而由執(zhí)行層對(duì)汽車安全行駛作出準(zhǔn)確判斷。

車身感知：壓力傳感器

將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的汽車壓力傳感器主要分為電容式和電阻式兩類。壓力傳感器是能夠感受壓力信號(hào)，并將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用的電信號(hào)的裝置。根據(jù)壓敏元件的主流技術(shù)原理的不同，汽車壓力傳感器主要分為電容式壓力傳感器和電阻式壓力傳感器，通常應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管處、檢測(cè)大氣壓力變化、檢測(cè)渦輪增壓機(jī)的增壓壓力、檢測(cè)懸架系統(tǒng)的油壓、實(shí)時(shí)檢測(cè)輪胎壓力、測(cè)量氣缸內(nèi)混合氣燃燒壓力等。

車身感知：位置傳感器

位置傳感器是測(cè)量元件運(yùn)轉(zhuǎn)或運(yùn)動(dòng)所處位置的裝置。汽車位置傳感器的工作原理主要有霍爾效應(yīng)、磁電阻效應(yīng)、光電式、電容式、電熱式五種。根據(jù)用途不同可分為曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、車高與轉(zhuǎn)角位置傳感器、液位傳感器、方位傳感器、座椅位置傳感器等。

車身感知：汽車溫度傳感器

溫度傳感器：汽車上應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器是熱敏電阻式溫度傳感器。汽車溫度傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為可用輸出信號(hào)，按照工作原理可分為熱敏電阻式、熱電偶式、熱敏鐵氧體式，其中熱敏電阻式溫度傳感器應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同熱敏電阻式溫度傳感器可分為進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、車內(nèi)外溫度傳感器、 蒸發(fā)器出口溫度傳感器、排氣溫度傳感器等。

車身感知：汽車慣性傳感器

慣性傳感器是用于測(cè)量物體在慣性空間中運(yùn)動(dòng)參數(shù)的裝置。根據(jù)運(yùn)動(dòng)是否呈線性的工作原理，慣性傳感器分為線加速度傳感器和角加速度傳感器兩類；按測(cè)量軸數(shù)量分為單軸、雙軸、三軸加速度傳感器。將線加速度傳感器、角加速度傳感器與其他測(cè)量元件組合搭配可以滿足汽車安全控制及導(dǎo)航系統(tǒng)的需求，具體應(yīng)用包括汽車安全氣囊、ABS防抱死剎車系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序（ESP）、電控懸掛系統(tǒng)等。

（線）加速度傳感器：線加速度傳感器又稱加速度傳感器，是通過(guò)測(cè)量傳感器內(nèi)部的慣性力并計(jì)算加速度數(shù)據(jù)的裝置。按照工作原理的不同加速度傳感器可分為交流響應(yīng)型和直流響應(yīng)型。交流加速度傳感器的感測(cè)機(jī)構(gòu)通常使用壓電元件，分為電壓輸出式壓電傳感器和電荷輸出式壓電傳感器；直流加速度傳感器根據(jù)感測(cè)技術(shù)的不同可分為電容式和壓阻式。

角（加）速度傳感器：角加速度傳感器又稱角速度傳感器，實(shí)質(zhì)是陀螺儀。陀螺儀是利用動(dòng)量矩（自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生）敏感殼體相對(duì)慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個(gè)或兩個(gè)軸的角運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置，可與加速度計(jì)共同構(gòu)成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，是決定慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度的主要因素。

車身感知：空氣流量傳感器

空氣流量傳感器又稱空氣體流量計(jì)，可用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量大小，是電噴發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的傳感器之一?？諝饬髁總鞲衅魍ǔ０惭b在進(jìn)氣管上，將進(jìn)氣量信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞給ECU，以供ECU確定噴油量和點(diǎn)火時(shí)間。對(duì)汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行電子調(diào)節(jié)，使其在各種旋轉(zhuǎn)條件下基本都能獲得最佳濃度的混合氣，需要測(cè)量每時(shí)每刻吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量，作為ECU計(jì)算（調(diào)節(jié)）噴油量的關(guān)鍵依據(jù)。如果空氣流量傳感器或電路出現(xiàn)故障，ECU得不到良好的進(jìn)氣信號(hào)，就無(wú)法適當(dāng)調(diào)整噴油量，會(huì)造成混合氣過(guò)濃或過(guò)稀，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)異常，甚至?xí)斐闪悴考p壞。空氣流量傳感器分為體積式和質(zhì)量式，其中體積式包括葉片式、卡門渦街式、量芯式， 質(zhì)量式包括熱線式、熱模式。

車身感知：氣體傳感器

氣體傳感器是檢測(cè)氣體的種類和濃度等信息的裝置。氣體傳感器按照技術(shù)原理的不同可以劃分為半導(dǎo)體氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、催化燃燒氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、光學(xué)氣體傳感器等；根據(jù)被測(cè)氣體的種類不同作用在汽車上的氣體濃度傳感器可以劃分為氧傳感器、NOX傳感器、稀薄混合氣傳感器、 煙霧濃度傳感器、柴油機(jī)煙度傳感器。

車身感知：MEMS方案

車身感知傳感器遍布汽車全身，被廣泛應(yīng)用于動(dòng)力系統(tǒng)（新能源車是三電系統(tǒng)）、底盤(pán)系統(tǒng)、車身系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車自身信息的感知并作出決策、執(zhí)行，是汽車的“神經(jīng)末梢”，目前發(fā)展較為成熟，以MEMS傳感器為主。MEMS系統(tǒng)即微機(jī)電系統(tǒng)，是指可批量制作的，集微型傳感器、執(zhí)行器、機(jī)械結(jié)構(gòu)、電源能源、信號(hào)處理、控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微米或納米級(jí)器件或系統(tǒng)。MEMS傳感器是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域。MEMS傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來(lái)的新型傳感器。

與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。同時(shí)，在微米量級(jí)的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。

MEMS傳感器沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)工藝流程，每種MEMS傳感器都是針對(duì)下游特定的場(chǎng)景來(lái)生產(chǎn)，按照工作原理MEMS傳感器可分為物理類、化學(xué)類、生物類，細(xì)分種類多樣、幾乎涵蓋車用傳感器的所有類型。

以MEMS壓力傳感器的制造過(guò)程為例，需要在硅片上通過(guò)氮化硅薄膜熱沉積、光刻、金屬離子注入等工藝制備出壓力敏感電阻與金屬的互連引線后，在硅片背面進(jìn)行各向異性濕法腐蝕，通過(guò)調(diào)整腐蝕速率和時(shí)間來(lái)控制壓力敏感膜的厚度。最后用玻璃進(jìn)行鍵合作為芯片的支撐架構(gòu)。估計(jì)需要7-8層襯底，需要一層一層去做沉積、光刻、注入、腐蝕等過(guò)程，對(duì)溫度控制精度、應(yīng)力的要求非常高。

與大規(guī)模集成電路產(chǎn)品均采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS生產(chǎn)工藝不同，MEMS傳感器芯片本質(zhì)上是在硅片上制造極微小化機(jī)械系統(tǒng)和集成電路的集合體，生產(chǎn)工藝具有較高的定制化特點(diǎn)。其技術(shù)先進(jìn)性除了體現(xiàn)在MEMS傳感器芯片的設(shè)計(jì)難度之外，還體現(xiàn)在MEMS傳感器芯片生產(chǎn)工藝的可實(shí)現(xiàn)性方面。MEMS傳感器的領(lǐng)先廠商不但需要具備突出的極微小化機(jī)械系統(tǒng)和集成電路的設(shè)計(jì)能力，也需要開(kāi)發(fā)不同傳感器芯片的生產(chǎn)工藝。

環(huán)境感知： 車載攝像頭

車載攝像頭：車載攝像頭以感光成像的方式為ADAS功能提供輸入。車載攝像頭是監(jiān)控汽車內(nèi)外環(huán)境、將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并呈現(xiàn)圖像以輔助駕駛員行駛的設(shè)備， 通常分為單目攝像頭、雙目攝像頭、廣角攝像頭，安裝在汽車的前視、環(huán)視、后視、側(cè)視、內(nèi)置等各個(gè)部位。攝像頭的主要功能是感知外界環(huán)境，為碰撞預(yù)警、行人檢 測(cè)等ADAS（advanced driver assistance system，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）功能實(shí)現(xiàn)提供視頻信號(hào)輸入。

車載攝像頭主要由鏡頭組、圖像傳感器（CMOS）、數(shù)字圖像信號(hào)處理（DSP）組成，其中圖像傳感器是是車載攝像頭核心技術(shù)。鏡頭組、膠合材料、圖像傳感器經(jīng)封 裝構(gòu)成鏡頭模組，鏡頭模組將光電信號(hào)傳遞至DSP進(jìn)行圖像信號(hào)處理；DSP將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并與鏡頭模組封裝集成，形成終端系統(tǒng)。

CMOS圖像傳感器技術(shù)（CIS）是模擬電路和數(shù)字電路的集成，它是一種光學(xué)傳感器，是攝像頭模組的核心元器件，對(duì)攝像頭的光線感知和圖像質(zhì)量起到了關(guān)鍵的影響。主要由四個(gè)組件構(gòu)成：微透鏡、彩色濾光片（CF）、光電二極管（PD）、像素設(shè)計(jì)。根據(jù)元件的不同可以分為互補(bǔ)金屬氧化物（CMOS）半導(dǎo)體圖像傳感器及電荷耦合器件（CCD）圖像傳感器兩大類。典型的CMOS圖像傳感器（CIS）由多個(gè)模塊組成，分別完成不同的功能，其中像素陣列完成光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電學(xué)信號(hào)， 時(shí)序控制電路完成對(duì)電學(xué)信號(hào)的處理，數(shù)模轉(zhuǎn)換則將信號(hào)轉(zhuǎn)換為需要的數(shù)字信號(hào)便于最終輸出。

環(huán)境感知： 超聲波雷達(dá)

超聲波雷達(dá)：超聲波雷達(dá)常用于泊車輔助預(yù)警和汽車盲區(qū)碰撞預(yù)警，是自動(dòng)泊車系統(tǒng)的主流傳感器。超聲波雷達(dá)的工作原理是向外發(fā)出并接收超聲波，根據(jù)超聲波的折返時(shí)間來(lái)測(cè)算距離。車用超聲波雷達(dá)的探頭工作頻率有40kHz、48kHz和58kHz三種，頻率越高、靈敏度越高、但探測(cè)角度越小，因此一般采用40kHz的探頭。

根據(jù)在汽車上的安裝位置不同超聲波雷達(dá)可分為 UPA（超聲波駐車輔助）和 APA（自動(dòng)泊車輔助）兩種類型；UPA安裝在保險(xiǎn)杠處以探測(cè)汽車前后障礙，APA安裝在車身側(cè)面以探測(cè)側(cè)方停車空間。單個(gè)UPA超聲波雷達(dá)探測(cè)距離在15~250cm之間，單個(gè)APA超聲波雷達(dá)30~500cm之間，探測(cè)范圍更遠(yuǎn)。一套倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)需要在汽車后保險(xiǎn)杠內(nèi)配備4個(gè)UPA超聲波傳感器，自動(dòng)泊車系統(tǒng)需要在倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加4個(gè)UPA和4個(gè)APA超聲波傳感器，構(gòu)成前4（UPA）、側(cè)4（APA）、后4 （UPA）的布置格局。

車載攝像頭在ADAS加速滲透的趨勢(shì)下，有望迎來(lái)量?jī)r(jià)齊升。L2及以下等級(jí)的汽車普遍搭載不超過(guò)8顆攝像頭，L3搭載8-12顆，L4、L5搭載12顆甚至更多數(shù)量的攝像頭。

目前市場(chǎng)中智能汽車的滲透度不高并且普遍處于L0-L2級(jí)，攝像頭的單車搭載數(shù)量普遍較低。2021年以來(lái)，ADAS功能加速普及，隨著多種L3級(jí)車型的乘用車上市并交付，智能駕駛逐漸從L2向L3邁進(jìn)，單車搭載攝像頭數(shù)量有望增加。未來(lái)L4、L5成為主流車型后，單車攝像頭的平均數(shù)量有望進(jìn)一步提升。

測(cè)距功能是超聲波傳感器最主要也是應(yīng)用最廣泛的功能，用于感知障礙物或周圍環(huán)境位置、距離、液位、障礙物等的變化，是感知層的核心部件，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)（APA系統(tǒng)）、代客泊車系統(tǒng)（AVP系統(tǒng)）、盲區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)（BSD系統(tǒng)）、前碰撞預(yù)警系統(tǒng)（FCW系統(tǒng)）、倒車防撞雷達(dá)（PDC）、后排乘客監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ROA系統(tǒng)）、掃地/工業(yè)機(jī)器人/無(wú)人機(jī)避障、液位探測(cè)、異物探測(cè)等。

環(huán)境感知： 毫米波雷達(dá)

毫米波雷達(dá)：毫米波雷達(dá)是ADAS系統(tǒng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)汽車智能駕駛的重要裝置。毫米波雷達(dá)使用頻率30GHz-300GHz的毫米波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射并接收回波，通過(guò)信號(hào)處理獲得目標(biāo)與發(fā)射點(diǎn)的距離、方位、速度等信息。車載毫米波雷達(dá)多采用FMCW連續(xù)調(diào)頻式，通常有24GHz和77GHz兩種；按照測(cè)量距離劃分有短距的SRR、中距的MRR、長(zhǎng)距的LRR，77GHz毫米波雷達(dá)通常安裝汽車正前方，用于對(duì)中遠(yuǎn)距離物體的探測(cè)；24GHz毫米波雷達(dá)通常安裝在車側(cè)、后方，用于盲點(diǎn)檢測(cè)、輔助停車等。毫米波雷達(dá)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車的ADAS系統(tǒng)。

FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）是最常用的車載毫米波雷達(dá)，德?tīng)柛！㈦娧b、博世等Tier1供應(yīng)商均采用FMCW調(diào)制方式。車載毫米波雷達(dá)通過(guò)天線向外發(fā)射毫米波，通過(guò)測(cè)量回波時(shí)間等參數(shù)測(cè)量障礙物的大小、速度、距離，毫米波雷達(dá)可以同時(shí)對(duì)多個(gè)目標(biāo)利進(jìn)行測(cè)量，獲取汽車周圍的物理環(huán)境信息。24GHz主要用于中短距探測(cè)，主要應(yīng)用有盲點(diǎn)檢測(cè)、車道偏離預(yù)警、車道保持輔助、變道輔助、停車輔助等。77GHz主要面向100-250米的中長(zhǎng)距探測(cè)，例如自適應(yīng)巡航、碰撞預(yù)警指示、緊急剎車制動(dòng)系列等。

環(huán)境感知： 激光雷達(dá)

激光雷達(dá)：激光雷達(dá)（Laser Radar）是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)（激光束），然后將接收到的從目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)（目標(biāo)回波）與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較，作適當(dāng)處理后，就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)，從而對(duì)飛機(jī)、導(dǎo)彈等目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。激光發(fā)射系統(tǒng)：激勵(lì)源驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)射激光脈沖，激光調(diào)制器通過(guò)光束控制器控制發(fā)射激光的方向和線數(shù)，最后通過(guò)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，將激光發(fā)射至目標(biāo)物體；激光接收系統(tǒng)：經(jīng)接收光學(xué)系統(tǒng)，光電探測(cè)器接受目標(biāo)物體反射回來(lái)的激光，產(chǎn)生接收信號(hào)；信息處理系統(tǒng)：接收的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過(guò)信息處理模塊計(jì)算，獲取目標(biāo)表面形態(tài)、物理屬性等特性，最終建立物體模型；掃描系統(tǒng)：以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所在平面的掃描，產(chǎn)生實(shí)時(shí)的平面圖信息。

激光雷達(dá)產(chǎn)品主要從顯性參數(shù)、實(shí)測(cè)性能表現(xiàn)及隱性指標(biāo)等方面進(jìn)行評(píng)估比較。目前由于激光雷達(dá)屬于市場(chǎng)新興產(chǎn)品，實(shí)測(cè)性能和隱形指標(biāo)目前缺乏量化和可靠公開(kāi)數(shù)據(jù)指引。顯性參數(shù)主要包含測(cè)遠(yuǎn)能力、點(diǎn)頻、角分辨率、視場(chǎng)角范圍、測(cè)距精準(zhǔn)度、功耗、集成度（體積及重量）等，可以較為直觀的反應(yīng)激光雷達(dá)不同方面的性能。

按照測(cè)距原理可將激光雷達(dá)細(xì)分為三角測(cè)距、飛行時(shí)間測(cè)距ToF和調(diào)頻連續(xù)波FMCW。三角測(cè)距法 原理為發(fā)射激光到被測(cè)物體之后，部分散射光經(jīng)接收透鏡匯聚到線陣圖像傳感器（CCD/CMOS）上成像，之后根據(jù)三角形幾何相似關(guān)系原理計(jì)算目標(biāo)物距離。飛行時(shí)間法ToF 測(cè)距原理為記錄發(fā)射器發(fā)射激光與探測(cè)器接收到回波信號(hào)的時(shí)間差除以2，直接計(jì)算目標(biāo)物與傳感器之間距離。調(diào)頻連續(xù)波FMCW 原理為發(fā)射調(diào)頻連續(xù)激光，通過(guò)回波信號(hào)的延時(shí)獲得差拍信號(hào)頻率進(jìn)而獲得飛行時(shí)間，通過(guò)距離公式反推目標(biāo)距離并通過(guò)多普勒頻率公式測(cè)算目標(biāo)物速度。

ToF測(cè)距式激光雷達(dá)以激光作為信號(hào)源，由激光器發(fā)射出的脈沖激光打到周圍物體上引起散射，通過(guò)接收器接收光波反射時(shí)間進(jìn)行測(cè)距，具有測(cè)量速度快，抗強(qiáng)光干擾能力突出的優(yōu)勢(shì)，但存在信噪比低、安全性較低等問(wèn)題；FMCW激光雷達(dá)以調(diào)頻波為基礎(chǔ)，可以根據(jù)波的頻率計(jì)算目標(biāo)物體的速度，相對(duì)于ToF天生增加了速度信息，達(dá)到4D感知的效果，當(dāng)前仍處于探索階段。

激光雷達(dá)位于智能駕駛的感知層，不同傳感方式的原理和功能各不相同，在車載領(lǐng)域各有優(yōu)劣。目前主要的感知方式包括 激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、高精度地圖、C-V2X、攝像頭 等。激光雷達(dá)作為新一代的傳感器，在探測(cè)障礙物的精度和距離方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)。車載激光雷達(dá)按照激光 發(fā)射方式，分為EEL、VCSEL；按照 掃描方式，分為機(jī)械式（機(jī)械旋轉(zhuǎn)）、半固態(tài)（MEMS、轉(zhuǎn)鏡、棱鏡）、純固態(tài)（OPA、FLASH）；按照激光接收方式，分為PD/APD、SPAD/SiPM；按照 信息處理方式，分為FPGA、SoC。

審核編輯 ：李倩