在關(guān)乎自動(dòng)駕駛視覺系統(tǒng)的所有傳感器當(dāng)中，激光雷達(dá)可謂是最不可或缺的一個(gè)。受全球自動(dòng)駕駛戰(zhàn)場(chǎng)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(chǎn)實(shí)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(dòng)駕駛巨頭們持續(xù)的煽風(fēng)點(diǎn)火，激光雷達(dá)的“江湖”熱鬧非凡。

 

同時(shí)，隨著新舊技術(shù)之間不斷的摩擦碰撞，如今的激光雷達(dá)“十八羅漢”也開始組建不同的技術(shù)陣營(yíng)，以此撬動(dòng)整個(gè)自動(dòng)駕駛“江湖”。其中，以Velodyne代表的機(jī)械旋轉(zhuǎn)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(dá)戰(zhàn)場(chǎng)四大主流陣營(yíng)。除此之外，諸如Strobe的FM線性調(diào)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(shù)也開始嶄露頭角，成為打破傳統(tǒng)激光雷達(dá)技術(shù)的一股創(chuàng)新力量。

 

全球主流激光雷達(dá)代表廠商

 

1、機(jī)械式旋轉(zhuǎn)掃描陣營(yíng)

在所有激光雷達(dá)種類中，機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描式LiDar可謂是開山鼻祖，并在“江湖一哥”Velodyne的引領(lǐng)下殺出了第一條通往自動(dòng)駕駛戰(zhàn)場(chǎng)的血路。除Velodyne以外，Quanergy、Ouster、Ibeo以及國(guó)內(nèi)的禾賽科技也在不斷耕耘機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描式激光雷達(dá)市場(chǎng)。而隨著該技術(shù)的不斷精進(jìn)，越來越高線束（比如128線）的LiDar產(chǎn)品也經(jīng)由Velodyne之手正式加入到戰(zhàn)場(chǎng)，Velodyne也一箭雙雕，進(jìn)一步鞏固自己行業(yè)主導(dǎo)地位的同時(shí)，也令機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描式LiDar在新型固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)大規(guī)模沖擊之下仍能保持主動(dòng)性。

 

機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描式激光雷達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

 

不過，就長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展及商業(yè)化而言，由于該類型產(chǎn)品采用諸多機(jī)械零部件，設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)上已趨于固定，價(jià)格高昂且平均的失效時(shí)間僅1000－3000小時(shí)，難以達(dá)到整車廠們的最低要求的13000小時(shí)。因此，多方應(yīng)用瓶頸并存的態(tài)勢(shì)下，機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描式激光雷達(dá)的市場(chǎng)并不被車廠以及技術(shù)研發(fā)商們所看好，這也使得之前在該領(lǐng)域持續(xù)深耕的Quanergy和Ibeo兩家公司開始轉(zhuǎn)投混合固態(tài)和純固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品路線。

 

2、MEMS陣營(yíng)

與傳統(tǒng)機(jī)械式多線激光雷達(dá)相比，MEMS式利用微振鏡方案進(jìn)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(shè)計(jì)可讓產(chǎn)品的零部件數(shù)量急劇減少，相應(yīng)的零部件成本也可隨之大幅下降，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)一次成型，大大降低LiDar的開發(fā)成本以及提升產(chǎn)能。

 

此外，由于可以做成固態(tài)激光雷達(dá)，更容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化和商業(yè)化，近年來受到國(guó)際上越來越多廠商的熱捧。而目前，研發(fā)MEMS激光雷達(dá)的主要有美國(guó)的Luminar、Innovusion、以色列的Innoviz以及國(guó)內(nèi)的速騰聚創(chuàng)等廠商。盡管美國(guó)公司Cepton的產(chǎn)品也有一部分MEMS的身影，但該公司的激光雷達(dá)更主要的還是采用Micro－motion技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，并不是純粹的MEMS LiDar技術(shù)。

 

3、相控陣列陣營(yíng)

相控陣技術(shù)最初源于軍事雷達(dá)，此類激光雷達(dá)搭載的一排發(fā)射器，可以通過調(diào)整信號(hào)的相對(duì)相位來改變激光束的發(fā)射方向，整個(gè)過程中沒有機(jī)械動(dòng)作，僅靠電子元器件本身來實(shí)現(xiàn)掃描。但整體上來看，相控陣的技術(shù)門檻是三大固態(tài)激光雷達(dá)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?qū)崿F(xiàn)突破的企業(yè)較少，各廠商也大都處于技術(shù)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(guó)內(nèi)的鐳神智能以及速騰聚創(chuàng)。事實(shí)上，目前業(yè)界也沒有一個(gè)明確的產(chǎn)品開發(fā)路線，各家有各家的妙招，比如該領(lǐng)域的領(lǐng)軍者Quanergy主要通過軟件來控制激光束的產(chǎn)生以及掃描進(jìn)程，只需要通過算法調(diào)節(jié)視野內(nèi)不同區(qū)域的點(diǎn)云密度，就可以控制相控陣?yán)走_(dá)的精度。同MEMS類似，隨著激光雷達(dá)向固態(tài)化方向進(jìn)一步深化，近年來相控陣的研發(fā)路線也開始在激光雷達(dá)領(lǐng)域快速興起，成為固態(tài)激光雷達(dá)陣營(yíng)中的一大中堅(jiān)力量。

 

4、3D Flash陣營(yíng)

相比MEMS以及相控陣兩種固態(tài)激光雷達(dá)，3D Flash激光雷達(dá)運(yùn)行起來則更像攝像頭，是一種非掃描式激光雷達(dá)產(chǎn)品，其激光束會(huì)直接向各個(gè)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(gè)場(chǎng)景，難點(diǎn)也在于接收信號(hào)的傳感器，所以目前在性能上相比前三種還處于劣勢(shì)。目前，F(xiàn)lash陣營(yíng)激光雷達(dá)產(chǎn)品的代表公司主要有LeddarTech、TetraVue以及國(guó)內(nèi)的北醒光子和北科天繪等廠商。

 

5、其他創(chuàng)新型陣營(yíng)

線性調(diào)頻FM式

 

自從Strobe被汽車巨頭通用收購(gòu)之后，F(xiàn)M LiDAR就開始受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。這種激光雷達(dá)主要發(fā)射線性調(diào)頻激光，而且只需測(cè)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(jì)算負(fù)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(shì)在于更強(qiáng)的抗干擾能力，無需配備敏感的光電探測(cè)器，僅采用“回音壁模式”的光學(xué)共振器就能減小激光的線寬并帶來更加精確的信號(hào)，而來自諧振器的光會(huì)返回激光源，但線寬會(huì)變窄，然后只需調(diào)整諧振器的光學(xué)特性，就能得到高度線性的調(diào)頻激光，滿足自動(dòng)駕駛汽車的需要。Cruise Automation的CEO Kyle Vogt也說過，Strobe的線性調(diào)頻式激光雷達(dá)的體積可以達(dá)到25美分大小，且能夠?qū)⒓す饫走_(dá)的成本減少99％，但真實(shí)性還有待考證。

 

COR相干光式

COR相干光式產(chǎn)品出自以色列公司Oryx Vision，該雷達(dá)系統(tǒng)采用了該公司稱為“納米天線”的技術(shù)來接收電磁波，從而能獲得更多的額外信息。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于增大了自動(dòng)駕駛汽車對(duì)外界的感知范圍和靈敏度，使其對(duì)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(zhǎng)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(dá)那樣會(huì)受到強(qiáng)光影響。

 

此外，Oryx公司的COR相干光式LiDar中沒有任何可動(dòng)部件，采用納米天線技術(shù)替代了光電探測(cè)器，在對(duì)周圍環(huán)境的高分辨率掃描中來獲取光點(diǎn)的距離和速度信息。而且，其激光器采用的是長(zhǎng)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(dá)更高的功率。

 

固態(tài)面陣式

固態(tài)面陣式的代表廠商是國(guó)內(nèi)的光珀智能，該技術(shù)路線是將脈沖激光通過勻光裝置，按照設(shè)計(jì)視角均勻照射在探測(cè)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(gè)像素都可以通過對(duì)激光回波的檢測(cè)，系統(tǒng)可以通過計(jì)算飛行時(shí)間發(fā)獲取對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離。

 

而在設(shè)計(jì)上，這種方案的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，能夠進(jìn)行自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)。性能方面，固態(tài)面陣方案能夠達(dá)到較高的空間分辨率，面陣激光雷達(dá)可以將垂直分辨率相比64線激光雷達(dá)提升一個(gè)數(shù)量級(jí)，不僅能夠確定障礙物的相對(duì)位置，還能識(shí)別其屬性，規(guī)避了多個(gè)傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)的應(yīng)用瓶頸。