十年之內(nèi)，激光雷達(dá)技術(shù)誰將勝出

隨著L2級(jí)別及以上的量產(chǎn)車型越來越多，激光雷達(dá)以不及掩耳之勢席卷了汽車市場。就如同手機(jī)內(nèi)的SoC與傳感器一樣，激光雷達(dá)也成了OEM在宣傳新車型時(shí)的“硬實(shí)力”之一，各大激光雷達(dá)廠商也成了一起站臺(tái)宣傳的合作伙伴。

在國外激光雷達(dá)廠商紛紛上市，國內(nèi)激光雷達(dá)創(chuàng)企也躍躍欲試的當(dāng)下，不少人也存在質(zhì)疑。激光雷達(dá)是不是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，為何還有連上市廠商在走原理不同的技術(shù)路線，未來十年內(nèi)，激光雷達(dá)技術(shù)是否會(huì)決出一個(gè)勝者？

固態(tài)之爭

機(jī)械激光雷達(dá)雖然視場角優(yōu)異、分辨率高，但由于存在機(jī)械結(jié)構(gòu)過車規(guī)困難、價(jià)格高昂等缺點(diǎn)，盡管起步較早，卻有些后勁不足。與此同時(shí)集成化、芯片化使得車用激光雷達(dá)不免朝著固態(tài)發(fā)展，。就連機(jī)械激光雷達(dá)大廠Velodyne也開始推Velarray系列的固態(tài)激光雷達(dá)。固態(tài)激光雷達(dá)中也衍生了MEMS、OPA以及Flash這些不同的固態(tài)或混合固態(tài)技術(shù)。
MEMS使用微振鏡替代了機(jī)械激光雷達(dá)中的掃描儀，將機(jī)械部件集成到單個(gè)芯片上，可以做到毫米級(jí)的尺寸、更低的成本和更高的良率，也被不少OEM視為最易跟上車規(guī)量產(chǎn)節(jié)奏的激光雷達(dá)。但MEMS方案往往激光功率不高，所以有效距離要稍短一些，長距離下難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的分辨率。

OPA（光學(xué)相控陣）激光雷達(dá)則是完全取消了機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用多個(gè)光源組成陣列，通過控制每個(gè)發(fā)射單元的相位差來控制輸出的激光束方向。這種方案可以做到更高的量產(chǎn)一致性，但就目前的工藝水平來說，OPA的制造加工難度較大，短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)并不現(xiàn)實(shí)。

Flash激光雷達(dá)的原理其實(shí)近似于攝像機(jī)，該技術(shù)并非MEMS和OPA這樣的掃描式，通過單次脈沖實(shí)現(xiàn)全局成像，無需掃描器件，同樣是一種完全固態(tài)的方案，也更容易通過車規(guī)認(rèn)證。但也正是因?yàn)槿绱耍現(xiàn)lash激光雷達(dá)也集成了一些困擾攝像機(jī)的問題，比如在日光等環(huán)境光下性能降低、光學(xué)串?dāng)_引起的明亮物體幾何失真等等，要想解決這些問題的話反而會(huì)進(jìn)一步限制了Flash激光雷達(dá)的探測距離和分辨率。

FMCW是否為潛在的最優(yōu)解？

無論是OPA、Flash還是MEMS，目前市面上這些不同的固態(tài)激光雷達(dá)多數(shù)采用了TOF來進(jìn)行測距，通過發(fā)送激光脈沖來測量與物體之間的距離。這種測量方式經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，數(shù)據(jù)可靠性相當(dāng)高，而且對(duì)應(yīng)激光光源的成本也不高，但仍存在一些局限性，比如部分條件下測量時(shí)間較長和容易受到激光信號(hào)干擾等。

相較之下，F(xiàn)MCW（調(diào)頻連續(xù)波）解決了ToF的干擾問題，有效地將光能傳播到連續(xù)波信號(hào)中。除此之外，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)可以在更低的功率下檢測到更遠(yuǎn)距離的物體，這樣不僅解決了探測距離的問題，還解決了護(hù)眼問題。
不少人也認(rèn)為FMCW可能是車用激光雷達(dá)的“優(yōu)勝者”，連英特爾也打算與Luminar合作后，推出自研的FMCW激光雷達(dá)，只不過這個(gè)面世日期要晚至2025年。這是因?yàn)榕cToF相比，F(xiàn)MCW依然是一個(gè)不成熟的測距技術(shù)，而且激光光源成本較高，對(duì)于本身就承受做到“一千美元以下”的激光雷達(dá)廠商來說，顯然不是當(dāng)下的最優(yōu)解。將FMCW集成到單個(gè)芯片上也吸引了不少廠商為之努力，但短期來看，商業(yè)落地依然存在較大難度。

市場的選擇

在車用激光雷達(dá)市場中，直接“上車”的前裝市場自然是最大的蛋糕，也是對(duì)激光雷達(dá)性能、量產(chǎn)與成本最大的考驗(yàn)。OEM在對(duì)激光雷達(dá)選取上，必須要考慮到這些因素，而且影響大規(guī)模量產(chǎn)的一大因素還有車規(guī)認(rèn)證。從市場選擇的角度上來看，MEMS憑借成熟的技術(shù)、低成本以及車規(guī)量產(chǎn)，成了近年來出鏡率最高的激光雷達(dá)技術(shù)。

然而在不少追求“真自動(dòng)駕駛”的方案上，后裝反而更加常見，比如Robotaxi這一領(lǐng)域。自動(dòng)駕駛的方案商在選擇了車型后，會(huì)采用不同的激光雷達(dá)來改裝車型。比如英特爾在今年IAA Mobility上，就與SIXT合作推出了在德國運(yùn)營的Robotaxi方案。英特爾采用了蔚來的ES8作為首發(fā)車型，長距激光雷達(dá)用到了Luminar的激光雷達(dá)，而短距激光雷達(dá)用到了一徑科技的ML-30sMEMS激光雷達(dá)。
國內(nèi)也有不少自動(dòng)駕駛方案以及負(fù)責(zé)測試與標(biāo)準(zhǔn)制定的廠商，他們也紛紛開始了相關(guān)的道路測試與試運(yùn)營，比如元戎啟行、AutoX和中科院深圳先進(jìn)院等。與尋常的乘用車前裝不同，Robotaxi對(duì)于外形的需求并不算挑剔，所以加裝在車頂和周身的激光雷達(dá)模組并沒有對(duì)體積提出過高要求。此外，因?yàn)橛糜凇罢孀詣?dòng)駕駛”，實(shí)際性能要求要高出一截，因此機(jī)械激光雷達(dá)反而在此類應(yīng)用中得以廣泛應(yīng)用。

結(jié)語

我們分析了激光雷達(dá)各個(gè)技術(shù)優(yōu)劣以及市場的選擇，從短期來看，不同技術(shù)的市場占比依然難以做到懸殊的差距，無法判別出誰才是真正的勝者。那么對(duì)于激光雷達(dá)廠商來說，他們?cè)诩夹g(shù)路線的選取，除了技術(shù)儲(chǔ)備之外，還需要考慮什么呢？答案其實(shí)也在成本和量產(chǎn)上。

做到更好的性能固然重要，但汽車行業(yè)成本是一個(gè)不可忽視的關(guān)鍵，只有先做到產(chǎn)品降本才能實(shí)現(xiàn)快速商業(yè)化，加快“上車”進(jìn)程。接著繼續(xù)積累優(yōu)勢、降低成本，并通過獲得的數(shù)據(jù)來優(yōu)化軟件和算法。

MEMS從目前來看是符合這一趨勢的，但FMCW這樣的技術(shù)依然有潛力，未來成熟之后會(huì)不會(huì)驅(qū)動(dòng)技術(shù)轉(zhuǎn)型呢？不少車廠、激光雷達(dá)廠商也在走一步看一步，但他們的要?jiǎng)?wù)依然是盡快實(shí)現(xiàn)商業(yè)落地，并非每家廠商都有大把時(shí)間與成本來做研發(fā)。就拿禾賽科技來說，據(jù)了解其終止科創(chuàng)板上市的部分原因就是短期內(nèi)需要資金投入產(chǎn)能與研發(fā)中，因此終止后不久就進(jìn)行了3億美元的D輪融資。

激光雷達(dá)作為又一大傳感器市場，已經(jīng)把主戰(zhàn)場設(shè)在了汽車領(lǐng)域，展開了成本與量產(chǎn)等一系列大戰(zhàn)，但幾大“主戰(zhàn)方”并沒有出現(xiàn)實(shí)力懸殊的局面，這也是一件好事。無論這一競爭是否會(huì)持續(xù)十年，最終帶來的必將是更成熟的技術(shù)。