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 在關乎自動駕駛視覺系統(tǒng)的所有傳感器當中，激光雷達可謂是最不可或缺的一個。受全球自動駕駛戰(zhàn)場持續(xù)火熱的影響，這條賽道現(xiàn)在也開始變得擁擠起來，前有Velodyne以高線束LiDar研發(fā)能力和大規(guī)模量產實力穩(wěn)拿“一哥”地位，后有Quanergy、LeddarTech以及速騰聚創(chuàng)等眾多行業(yè)新秀們“群雄逐鹿”，在加上通用、百度、福特以及安波福等自動駕駛巨頭們持續(xù)的煽風點火，激光雷達的“江湖”熱鬧非凡。

 

同時，隨著新舊技術之間不斷的摩擦碰撞，如今的激光雷達“十八羅漢”也開始組建不同的技術陣營，以此撬動整個自動駕駛“江湖”。其中，以Velodyne代表的機械旋轉掃描、速騰聚創(chuàng)代表的MEMS、Quanergy代表的相控陣列以及LeddarTech所代表的3D Flash已先行組建起激光雷達戰(zhàn)場四大主流陣營。除此之外，諸如Strobe的FM線性調頻、Oryx Vision的COR相干光以及光珀智能的固態(tài)面陣這類的新型技術也開始嶄露頭角，成為打破傳統(tǒng)激光雷達技術的一股創(chuàng)新力量。

 

全球主流激光雷達代表廠商

 

1、機械式旋轉掃描陣營

在所有激光雷達種類中，機械旋轉掃描式LiDar可謂是開山鼻祖，并在“江湖一哥”Velodyne的引領下殺出了第一條通往自動駕駛戰(zhàn)場的血路。除Velodyne以外，Quanergy、Ouster、Ibeo以及國內的禾賽科技也在不斷耕耘機械旋轉掃描式激光雷達市場。而隨著該技術的不斷精進，越來越高線束（比如128線）的LiDar產品也經由Velodyne之手正式加入到戰(zhàn)場，Velodyne也一箭雙雕，進一步鞏固自己行業(yè)主導地位的同時，也令機械旋轉掃描式LiDar在新型固態(tài)激光雷達技術大規(guī)模沖擊之下仍能保持主動性。

 

機械旋轉掃描式激光雷達內部結構

 

不過，就長遠發(fā)展及商業(yè)化而言，由于該類型產品采用諸多機械零部件，設計原理和結構上已趨于固定，價格高昂且平均的失效時間僅1000－3000小時，難以達到整車廠們的最低要求的13000小時。因此，多方應用瓶頸并存的態(tài)勢下，機械旋轉掃描式激光雷達的市場并不被車廠以及技術研發(fā)商們所看好，這也使得之前在該領域持續(xù)深耕的Quanergy和Ibeo兩家公司開始轉投混合固態(tài)和純固態(tài)激光雷達產品路線。

 

2、MEMS陣營

與傳統(tǒng)機械式多線激光雷達相比，MEMS式利用微振鏡方案進行區(qū)域掃描，可極大減少發(fā)射器和接收器的使用。這樣的設計可讓產品的零部件數(shù)量急劇減少，相應的零部件成本也可隨之大幅下降，同時可以實現(xiàn)一次成型，大大降低LiDar的開發(fā)成本以及提升產能。

 

此外，由于可以做成固態(tài)激光雷達，更容易實現(xiàn)規(guī)?；蜕虡I(yè)化，近年來受到國際上越來越多廠商的熱捧。而目前，研發(fā)MEMS激光雷達的主要有美國的Luminar、Innovusion、以色列的Innoviz以及國內的速騰聚創(chuàng)等廠商。盡管美國公司Cepton的產品也有一部分MEMS的身影，但該公司的激光雷達更主要的還是采用Micro－motion技術來實現(xiàn)，并不是純粹的MEMS LiDar技術。

 

3、相控陣列陣營

相控陣技術最初源于軍事雷達，此類激光雷達搭載的一排發(fā)射器，可以通過調整信號的相對相位來改變激光束的發(fā)射方向，整個過程中沒有機械動作，僅靠電子元器件本身來實現(xiàn)掃描。但整體上來看，相控陣的技術門檻是三大固態(tài)激光雷達方案中難度最高的一種，開發(fā)成本也很高，目前市面上真正能夠實現(xiàn)突破的企業(yè)較少，各廠商也大都處于技術探索階段。

 

 

在這條路線上，Quanergy是其中的代表廠商，除此之外還有國內的鐳神智能以及速騰聚創(chuàng)。事實上，目前業(yè)界也沒有一個明確的產品開發(fā)路線，各家有各家的妙招，比如該領域的領軍者Quanergy主要通過軟件來控制激光束的產生以及掃描進程，只需要通過算法調節(jié)視野內不同區(qū)域的點云密度，就可以控制相控陣雷達的精度。同MEMS類似，隨著激光雷達向固態(tài)化方向進一步深化，近年來相控陣的研發(fā)路線也開始在激光雷達領域快速興起，成為固態(tài)激光雷達陣營中的一大中堅力量。

 

4、3D Flash陣營

相比MEMS以及相控陣兩種固態(tài)激光雷達，3D Flash激光雷達運行起來則更像攝像頭，是一種非掃描式激光雷達產品，其激光束會直接向各個方向漫射，由類似于攝像頭成像的CMOS傳感器采集反射回來的激光束。它可以快速記錄整個場景，難點也在于接收信號的傳感器，所以目前在性能上相比前三種還處于劣勢。目前，F(xiàn)lash陣營激光雷達產品的代表公司主要有LeddarTech、TetraVue以及國內的北醒光子和北科天繪等廠商。

 

5、其他創(chuàng)新型陣營

線性調頻FM式

 

自從Strobe被汽車巨頭通用收購之后，F(xiàn)M LiDAR就開始受到業(yè)界的廣泛關注。這種激光雷達主要發(fā)射線性調頻激光，而且只需測量返回激光的相位和頻率，系統(tǒng)就能直接得到車輛周邊物體的距離和速度等數(shù)據(jù)。這大大降低了車輛“大腦”的計算負荷，讓它能更快的作出決定。

 

 

除此之外，F(xiàn)M LiDAR更多的優(yōu)勢在于更強的抗干擾能力，無需配備敏感的光電探測器，僅采用“回音壁模式”的光學共振器就能減小激光的線寬并帶來更加精確的信號，而來自諧振器的光會返回激光源，但線寬會變窄，然后只需調整諧振器的光學特性，就能得到高度線性的調頻激光，滿足自動駕駛汽車的需要。Cruise Automation的CEO Kyle Vogt也說過，Strobe的線性調頻式激光雷達的體積可以達到25美分大小，且能夠將激光雷達的成本減少99％，但真實性還有待考證。

 

COR相干光式

COR相干光式產品出自以色列公司Oryx Vision，該雷達系統(tǒng)采用了該公司稱為“納米天線”的技術來接收電磁波，從而能獲得更多的額外信息。該技術的優(yōu)勢在于增大了自動駕駛汽車對外界的感知范圍和靈敏度，使其對周圍的環(huán)境以及正在發(fā)生的事情有更清晰的了解。Oryx天線能夠接收波長為10微米的電磁波，因此能有效穿透煙霧，而且不像激光雷達那樣會受到強光影響。

 

此外，Oryx公司的COR相干光式LiDar中沒有任何可動部件，采用納米天線技術替代了光電探測器，在對周圍環(huán)境的高分辨率掃描中來獲取光點的距離和速度信息。而且，其激光器采用的是長波太赫茲紅外激光，這種紅外光人眼不可見，因此COR相干光LiDar系統(tǒng)可以做到比普通激光雷達更高的功率。

 

固態(tài)面陣式

固態(tài)面陣式的代表廠商是國內的光珀智能，該技術路線是將脈沖激光通過勻光裝置，按照設計視角均勻照射在探測方向。而反向散射的脈沖激光通過特殊的鏡頭，在面陣傳感器上成像，傳感器上的每個像素都可以通過對激光回波的檢測，系統(tǒng)可以通過計算飛行時間發(fā)獲取對應點的距離。

 

而在設計上，這種方案的結構相對簡單，能夠進行自動化大規(guī)模生產。性能方面，固態(tài)面陣方案能夠達到較高的空間分辨率，面陣激光雷達可以將垂直分辨率相比64線激光雷達提升一個數(shù)量級，不僅能夠確定障礙物的相對位置，還能識別其屬性，規(guī)避了多個傳統(tǒng)機械式激光雷達的應用瓶頸。