FMCW激光雷達(dá)量產(chǎn)進(jìn)展加速，會(huì)改變現(xiàn)有市場格局嗎

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）眾所周知，目前市面上的無論是車載還是機(jī)器人用激光雷達(dá)基本上都是ToF測距。ToF測距激光雷達(dá)的原理是通過直接測量發(fā)射激光束和回波信號(hào)的時(shí)間差，來測量與被測物體的距離。

這種測距方式的優(yōu)勢(shì)是響應(yīng)速度快，精度也高，類似于無數(shù)個(gè)激光測距儀集成到一個(gè)模塊里，最終經(jīng)過不同的掃描方式來形成一幅具有深度信息的圖像，相較而言可以更容易通過改善掃描方式來提升分辨率。另一方面，由于ToF激光雷達(dá)每次測距所需的時(shí)間較低，點(diǎn)頻也就可以實(shí)現(xiàn)較高水平。

當(dāng)然ToF測距的模式意味著發(fā)射出的信號(hào)會(huì)有較大損耗，同時(shí)對(duì)環(huán)境光的干擾也較為敏感，為了排除干擾和提高接收靈敏度，所以需要對(duì)探測器提出了更高的要求。而隨著SPAD等光電探測器的成熟，ToF激光雷達(dá)順其自然成為了目前行業(yè)中量產(chǎn)的首選。

FMCW即調(diào)頻連續(xù)波，這種測距方式其實(shí)在過往的毫米波雷達(dá)等領(lǐng)域中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。它的測距原理是通過發(fā)射連續(xù)變化頻率的激光束，通過分光器將一部分光作為參考光，另一部分光發(fā)射出去后，再用混頻探測技術(shù)測量回波信號(hào)和參考光的頻率差，間接計(jì)算出與被測物體的距離。

由于多普勒效應(yīng)的存在，以激光雷達(dá)為參照系，使用FMCW測距時(shí)，被測物體如果正在遠(yuǎn)離激光雷達(dá)，那么反射回來的光頻率就會(huì)降低；反之反射回來的光頻率就會(huì)變高。根據(jù)這種變化的規(guī)律，還可以計(jì)算出被測物體當(dāng)時(shí)的速度信息。

這就是FMCW測距的原理。

與此同時(shí)，相比于ToF，F(xiàn)MCW具備抗干擾能力更強(qiáng)、理論探測距離更長、所需的發(fā)射功率較低、探測器靈敏度要求較低、芯片化程度更高等優(yōu)勢(shì)。

目前海外在FMCW技術(shù)上走得較快，Aeva、Mobileye 、Aurora等都是該賽道上的領(lǐng)先者。其中Aeva去年宣布交付了首批Aeries II 4D激光雷達(dá)，并表示這是公司走向大規(guī)模量產(chǎn)的重要里程碑。盡管還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，但似乎Aeva也是市面上最早小批量生產(chǎn)采用FMCW測距技術(shù)的激光雷達(dá)的廠商了。

Aeva表示Aeries II采用獨(dú)特的FMCW激光雷達(dá)芯片技術(shù)，無需任何光纖組件，并將所有關(guān)鍵傳感組件（包括發(fā)射器、光學(xué)元件和接收器）集成在一個(gè)緊湊模塊中的硅光子芯片上。這使得FMCW激光雷達(dá)更容易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)，體積更小。

據(jù)Aeva介紹，Aeries II除了可以提供精確的3D位置傳感，還可以以cm/s的精度直接測量每個(gè)點(diǎn)的速度，同時(shí)提供包括每秒400萬個(gè)原始點(diǎn)分辨率，最大視場120°×30°，以及長達(dá)500米的最大探測范圍。從視場角和探測距離來看，都要超越目前已量產(chǎn)的其他激光雷達(dá)。

按照規(guī)劃，Aeva會(huì)在2024年開始量產(chǎn)新一代FMCW激光雷達(dá)，而對(duì)比目前全球范圍內(nèi)其他在FMCW激光雷達(dá)領(lǐng)域上投入的公司，Aeva的量產(chǎn)進(jìn)度可能要早2-3年。

國內(nèi)的主要玩家有光勺科技、洛微科技等等。洛微在2021年9月發(fā)布了第二代硅光FMCW SoC和OPA激光雷達(dá)芯片，但目前為止沒有透露更多新的動(dòng)向，也未知量產(chǎn)時(shí)間。

但在今年1月的CES 2023上，Aeva展示了與自動(dòng)駕駛公司Plus合作，集成了Aeries II 4D激光雷達(dá)的下一代PlusDrive自動(dòng)駕駛解決方案設(shè)計(jì)，應(yīng)用該套方案的自動(dòng)駕駛卡車也同時(shí)亮相。

這意味著，此前Aeva小規(guī)模生產(chǎn)的樣機(jī)可能已經(jīng)完成了終端應(yīng)用的驗(yàn)證，證明了FMCW激光雷達(dá)在自動(dòng)駕駛應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，此前國內(nèi)另外幾家激光雷達(dá)龍頭，速騰聚創(chuàng)、禾賽等廠商在此前沒有對(duì)外公布研發(fā)進(jìn)展和方向的前提下，突然推出了Flash補(bǔ)盲激光雷達(dá)，并且在核心芯片上實(shí)現(xiàn)高度自研，這也表明頭部廠商對(duì)于技術(shù)預(yù)研以及技術(shù)儲(chǔ)備上都可能有不少的投入。

目前來看，ToF作為較為成熟的技術(shù)，還將會(huì)在未來較長一段時(shí)間里仍是車載激光雷達(dá)的主流?？梢灶A(yù)見的是，技術(shù)路線上百花齊放，針對(duì)不同應(yīng)用選擇不同的激光雷達(dá)技術(shù)路線，會(huì)是未來行業(yè)的主旋律。

當(dāng)然，最終激光雷達(dá)哪種形式會(huì)成為最終贏家，還要看誰能大規(guī)模量產(chǎn)，且足夠便宜，否則技術(shù)先進(jìn)性將無法轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)勢(shì)。