激光雷達(dá)行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展期

激光雷達(dá)一直是自動駕駛發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，在過去數(shù)年時(shí)間，全球有超過50家初創(chuàng)公司涉足這個(gè)市場。

但，遺憾的是懸而未決的成本問題，一直限制了汽車制造商對于批量采購激光雷達(dá)的決定。盡管眾多自動駕駛初創(chuàng)公司和汽車制造商的自動駕駛預(yù)研部門不得已采購少量昂貴的激光雷達(dá)用于測試。

對于量產(chǎn)上車而言，成本是一方面，另一方面則是激光雷達(dá)是否安全可靠，因?yàn)檫@涉及到車規(guī)級與功能安全集成設(shè)計(jì)的要求。

這其中，固態(tài)激光雷達(dá)，一直是行業(yè)的熱門話題。但這個(gè)術(shù)語也已經(jīng)被行業(yè)所濫用。固態(tài)，意味著激光雷達(dá)內(nèi)部沒有任何移動部件，同時(shí)意味著基于半導(dǎo)體技術(shù)具備可擴(kuò)展性。

在過去的幾年時(shí)間里，激光雷達(dá)行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展期，從多線束的機(jī)械式激光雷達(dá)、到混合固態(tài)雷達(dá)，體積越來越小、成本也在不斷下降，但距離真正大面積量產(chǎn)上車還有很長的路要走。

行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，固態(tài)激光雷達(dá)可能會改變這一點(diǎn)，并把這個(gè)未來L3、L4級及以上無人駕駛技術(shù)配備的重要傳感器，變成一個(gè)更小、更便宜的核心部件。打個(gè)比喻就是過去的CD播放機(jī)到現(xiàn)今的固態(tài)存儲的概念。

沒有移動部件，是因?yàn)楣虘B(tài)激光雷達(dá)基于微型芯片，并將傳統(tǒng)的單獨(dú)的機(jī)械部件進(jìn)行集成。此外，這些芯片意味著可以任意組合不同陣列。

除了大小和成本，固態(tài)也意味著量產(chǎn)效率的提升（這對于成本下降來說也至關(guān)重要），更好的SLAM表現(xiàn)（多個(gè)波束更擅長創(chuàng)建空間地圖數(shù)據(jù)），更高的密度，并突破點(diǎn)邊界。

固態(tài)的安全性是至關(guān)重要的原因，當(dāng)激光雷達(dá)作為主傳感器使用時(shí)，它必須是固態(tài)的，因?yàn)樗且粋€(gè)涉及到功能安全關(guān)鍵的應(yīng)用。

按照理論依據(jù)，F(xiàn)LASH和OPA光學(xué)相控陣才是唯一真正的固態(tài)激光雷達(dá)。但FLASH激光雷達(dá)目前仍然受制于強(qiáng)大的發(fā)光源及非常靈敏的接收器的供應(yīng)，這是其成本的最大組成部分，這也是為什么目前FLASH激光雷達(dá)的測距范圍非常短的原因之一。

Quanergy則是OPA光學(xué)相控陣的“嘗鮮者”，使用以特定方式同步的單個(gè)天線的微觀陣列，向任何方向廣播無線電波，而不會繞圈旋轉(zhuǎn)。更重要的是，它能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的波束成形，例如同時(shí)掃描、指向和跟蹤多個(gè)目標(biāo)。

但目前全球主要的激光雷達(dá)廠商都在采用折中的辦法，就是采用MEMS的混合固態(tài)方式（仍然存在機(jī)械部件，但很小），一個(gè)光源、一面鏡子，通過鏡子的旋轉(zhuǎn)來發(fā)射光束。但仍然存在問題，就是反射鏡的偏離校準(zhǔn)，當(dāng)溫度有比較大的變化時(shí)，他們需要進(jìn)行重新校準(zhǔn)。

更糟糕的是，如果反射鏡卡住，直面太陽光的激光雷達(dá)就會發(fā)生光線在內(nèi)部的反射，造成探測器飽和“淹沒”其他信號。

此外，鏡面系統(tǒng)在精度、使用壽命、可調(diào)節(jié)性和可靠性方面都有極端的要求，畢竟實(shí)際上它仍然一個(gè)帶有可移動部件的系統(tǒng)。

目前，普遍的觀點(diǎn)是基于視野、測距范圍和分辨率的不同要求，根據(jù)激光雷達(dá)安裝在車輛上的位置來決定使用哪種技術(shù)。比如，側(cè)面的激光雷達(dá)不需要正面激光雷達(dá)的長測距要求，這有點(diǎn)類似現(xiàn)在的前向和角毫米波雷達(dá)的概念。

此外，固態(tài)激光激光還面臨著幾個(gè)挑戰(zhàn)。例如，固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)的視野比傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的360度能見度更有限。對于OPA激光雷達(dá)，商業(yè)上可獲得的最佳視場是大約50度，而MEMS激光雷達(dá)系統(tǒng)在大約60度。

因此，要實(shí)現(xiàn)360度的系統(tǒng)將需要至少六個(gè)固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)來代替一個(gè)傳統(tǒng)放置在車頂?shù)男D(zhuǎn)激光雷達(dá)。這就必須保證多個(gè)固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)的價(jià)格優(yōu)于單個(gè)旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)。

除了增加視野之外，還必須努力最大化激光雷達(dá)系統(tǒng)的測距范圍。激光雷達(dá)系統(tǒng)的最大射程取決于激光功率、目標(biāo)物體的反射率和探測器的靈敏度。

以車輛通常每小時(shí)行駛60英里的速度為例，激光雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)該能夠精確地測量大約300米遠(yuǎn)的目標(biāo)，這就要求激光雷達(dá)需要一個(gè)強(qiáng)大的發(fā)光源來實(shí)現(xiàn)足夠的信噪比，特別是對于低反射率的目標(biāo)，如輪胎或其他啞黑物體。

不管激光雷達(dá)技術(shù)的類型，幾乎所有的系統(tǒng)都依賴于類似的核心部件，這些關(guān)鍵組件包括激光發(fā)射器、光電探測器和高級集成電路（ICS）來處理高密度信息。

過去，博世、大陸、德爾福等Tier1供應(yīng)商的進(jìn)入，使得汽車的大部分零部件和系統(tǒng)的制造得以規(guī)?；?。然而，由于制造激光雷達(dá)系統(tǒng)的復(fù)雜性，將需要更多新的供應(yīng)商進(jìn)入（比如激光雷達(dá)的上游核心部件供應(yīng)商）。

此外，對于激光雷達(dá)的測試，行業(yè)還沒有一個(gè)一致的標(biāo)準(zhǔn)。比如，還沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來定義惡劣的天氣條件，這意味著“沒有統(tǒng)一的方法來量化或測量激光雷達(dá)在具有挑戰(zhàn)性的光線和天氣條件下的工作情況。

這是必須有行業(yè)的核心企業(yè)通過合力制定標(biāo)準(zhǔn)化來幫助推進(jìn)技術(shù)的成熟落地。因?yàn)槠囍圃焐毯茈y比較技術(shù)（甚至很多廠商并不理解激光雷達(dá)的不同技術(shù)路線的本質(zhì)差異），缺乏這種測試標(biāo)準(zhǔn)是原因之一。

當(dāng)然，另一個(gè)重要和顯而易見的因素是成本，特別是考慮到車輛通常如何將四個(gè)或更多的激光雷達(dá)嵌入到車身外部。包括Velodyne、Valeo和Quanergy在內(nèi)的生產(chǎn)商正開始“努力”滿足汽車制造商對每臺250美元的定價(jià)要求。

考慮到激光雷達(dá)上游供應(yīng)鏈的因素，現(xiàn)在就判斷哪家生產(chǎn)商將率先兌現(xiàn)承諾還為時(shí)過早，批量生產(chǎn)不會在2019年之前開始。

當(dāng)然，目前激烈競爭的激光雷達(dá)行業(yè)，無疑對于降低成本是有益的，不過也不排除部分企業(yè)因此被淘汰出局。

今天，大多數(shù)汽車制造商仍在測試多種激光雷達(dá)技術(shù)，尋找符合市場需求及量產(chǎn)水平的安全和性能要求。

不出意外，基于MEMS的激光雷達(dá)將是最早在2020年滿足自動駕駛車輛部署所需性能要求的主要解決方案之一（法雷奧的混合固態(tài)Scala激光雷達(dá)已經(jīng)部署在奧迪A8）。然而，一旦純固態(tài)激光雷達(dá)（FLASH，OPA，F(xiàn)MCW）準(zhǔn)備就緒，MEMS技術(shù)將失去一部分市場份額。

實(shí)際上，目前的激光雷達(dá)并非僅僅車載應(yīng)用，在已經(jīng)風(fēng)口將至的智能交通領(lǐng)域，激光雷達(dá)已經(jīng)可以用于道路監(jiān)控、限速和交叉路口的紅綠燈執(zhí)法。

對于激光雷達(dá)制造商來說，拓寬市場應(yīng)用遠(yuǎn)比等待要好。