無人駕駛熱度不斷上升，無人駕駛的核心部件——激光雷達相關新聞撲面而來，這項技術雖然已應用多年，但在無人駕駛領域並不成熟，目前公開的技術資料不多，也很零碎。
這裡在春節期間，用萬字長文，共四個篇章全面系統分析激光雷達，本文為產業篇，主要包含激光雷達全面分類，上中下游產業鏈，核心光學和電子元器件，主要公司以及產品。
全面分類：五個維度，23項分類
激光雷達根據光束操縱方式可以分為掃描式激光雷達和Flash面陣式激光雷達。
掃描式激光雷達主要通過激光光束來掃描環境，根據發射的光束數量又可以分為單線束掃描和多線束掃描。
線束越多，越密，對環境描述更加充分。
單線束激光雷達只能進行平面式掃描，不能測量物體高度，目前主要應用於機器人領域，如掃地、送餐、酒店服務等；
而無人駕駛主要採用多線束激光雷達，市場上有4線、8線、16 線、32 線、 64 線和128線之分。
綜合上篇文章，激光雷達按照“測距、發射、光速操縱、探測、數據處理”五大關鍵技術，即五個維度，可以分為以下23個類別：
無論是飛行時間法，還是固態激光雷達，亦或是Flash面陣，這些稱謂都是從不同的角度進行分類的，不能把它們混淆起來，每個類別的詳細區別請參照上篇文章。
產業鏈：上游元器件，中游集成，下游應用
激光雷達產業鏈可以分為上游，中游和下游，如下圖所示：
上游大量的光學元器件和電子元器件，組成了激光發射、激光接收、掃描系統和信息處理四大部分；
這四大部分再組裝起來，集成為中游產品-激光雷達；
除了已成熟地應用於軍事、測繪生態監控等領域，激光雷達下游的高精度地圖、無人駕駛、無人機等新興領域應用得到快速發展。
核心元器件：光和電的共舞
從產業鏈的可以看到，上游大量的光學和電子元器件，構成了激光雷達的基礎。
下面對激光發射、激光接收、掃描系統和信息處理四大部分的核心元器件進行一一詳解。
激光發射部分：包含了激光器和發射光學系統
激光器是光源，激光雷達主要採用半導體激光器，又稱激光二極管。
用半導體材料作為工作物質，通過一定的激勵，在半導體物質的能帶之間受激發射。
半導體激光器具有小型、重量輕、發光效率高、可靠性高、壽命長、價格便宜等優點。
但同時，半導體激光器也具有光斑形狀不規則、發散角度大等缺點；
因此，需要一套發射光學系統，對激光器的輸出光束進行準直整形，改善輸出光束質量。
發射光學系統主要由透鏡、反射器件、衍射器件等光學元器件組成，主要包含了準直鏡、分束器、擴散片等。
準直鏡：利用光折射原理，將發散的光源通過透鏡聚焦成平行光射出；
分束器：將一束光分成兩束光或多束光；
擴散片：利用光的衍射原理，將點光源轉換為散斑圖案。
激光接收部分，包含了接收光學系統和光電探測器
接收光學系統主要作用是儘可能收集經目標反射後的光能量，將其彙集到探測器的光敏面上，主要由透鏡、分束器、窄帶濾光片等組成。
窄帶濾光片：主要作用允許特定波段的光信號通過，偏離這個波段以外的兩側光信號被阻止（中心波長值的5%以下稱為窄帶）。
光電探測器，是激光接收部分的核心，本質上是一種實現光信號和電信號相互轉換的半導體器件。
目前主要有基於硅（Si）和銦鎵砷（InGaAs）兩種襯底材料。
硅基作為第一代半導體，硅材料晶圓更加成熟，適用於850nm、870nm、905nm、940nm等波段光源。
而InGaAs材料在人眼安全、陽光背景噪聲、遠距離測量上更有優勢等，但其受工藝難度、晶圓尺寸和使用場景的限制，沒有硅的整體成熟度高。
激光掃描部分，除了傳統旋轉電機和掃描鏡，核心是MEMS微鏡
MEMS微鏡，也稱為MEMS掃描鏡或者MEMS微振鏡，是把微光反射鏡與微機電系統MEMS驅動器集成在一起的光學器件，其廣泛應用於激光掃描、光通訊、數字顯示等領域。
MEMS微鏡本質上是一種硅基半導體元器件，其特點是內部集成了“可動”的微型鏡面，採用靜電或電磁驅動方式。
MEMS微鏡擺脫了笨重的旋轉電機和掃描鏡等機械運動裝置，大大減少了激光雷達的尺寸。同時也可以減少激光器和探測器的數量，降低成本。
但MEMS微鏡屬於振動敏感性器件，車載環境的振動和衝擊容易對它的使用壽命和工作穩定性產生影響，另外MEMS的光學口徑、掃描角度、視場角也比較小。
信息處理部分， 主要包含放大器、數模轉換器以及軟件算法
探測器將光信號轉換為電信號，電信號經過放大（放大器），降低噪聲和干擾，然後經過數模轉換（數模轉換器），進行處理和計算。
高效的算法對激光雷達十分重要，目前應用於無人駕駛的激光雷達算法可分為三類：點雲分割算法、目標跟蹤與識別算法、即時定位與地圖構建算(simultaneouslocalization and mapping，SLAM)，
不同的算法解決不同場景下的問題：
點雲分割是目標跟蹤與識別的基礎；目標跟蹤與識別將實現對汽車周圍障礙物運動狀態和幾何特徵的判斷；而SLAM實現汽車的精確定位與可通行路徑規劃。
廠商：核心元器件被壟斷，世界兩大龍頭，國內百花齊放
上游的核心元器件廠商，無論是光學元器件和電子元器件，涉及精密儀器、芯片的加工和製造，目前基本被國外大的廠家所壟斷。
中游激光雷達產品，全球估值最高的兩家公司為美國的Velodyne 和Quanergy。
Velodyne：行業龍頭
成立於1983年，以重低音音響起家，2005年涉足激光雷達領域，其首創的360°機械旋轉式激光雷達技術，使其成為全球激光雷達廠商龍頭。
2016年8月，Velodyne獲得福特和百度1.5億美元的聯合投資，目前已經和25個無人駕駛汽車項目達成合作協議，佔據80%左右市場份額。
代表性產品64線激光雷達HDL-64E，探測距離為120米，測距精度2釐米，橫向和縱向測量精度分別為0.08度和0.4度，每秒掃描點為130萬個。
Velodyne的機械旋轉式激光雷達，探測性能優越、技術成熟，是當前的主流。
但其高昂的成本和較短的使用壽命卻使其無法實現車規級量產，HDL-64E售價高達8萬美元，正常的發貨週期是8個月左右。
美國Quanergy：後起之秀
成立於2012年，主要技術來自於美國哥倫比亞大學，2014年和奔馳達成戰略合作，並獲得了3000萬美元的A輪融資，2015年宣佈與Delphi公司合作。
Quanergy的產品主要採用光學相控陣（OPA）技術，即固態激光雷達，代表性產品S3，探測距離為150 米，價格只有250美元，且體積相比於機械式大大降低。
但S3不能實現360°旋轉，只能探測前方180°的視角範圍，因此一輛汽車至少需要4至6個S3激光雷達，其S3測量精度、水平視野等參數特性上還有待進一步提升。
國內激光雷達廠家：百花齊放，競爭激烈
激光雷達競爭日益激烈，2017年無論是Velodyne，還是Quanergy，兩家公司先後傳出上市傳聞，但到今天為止，他們IPO計劃都擱淺。
在國內，以速騰聚創、禾賽科技、北科天繪、鐳神智能等國產企業先後崛起，產品主要以機械旋轉雷達為主，在滿足車規級要求同時，主打性價比，佔據了國內一定能夠市場，於此同時，
大疆、華為等IT公司也宣佈加入激光雷達的戰局。
最後一篇為市場篇，請繼續關注後續更新。
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