固態(tài)激光雷達(dá)“何時(shí)來(lái)” Flash/MEMS或許會(huì)提前落地

目前，激光雷達(dá)（LIDAR）主要分為普通的機(jī)械式旋轉(zhuǎn)雷達(dá)、混合固態(tài)雷達(dá)和不旋轉(zhuǎn)固態(tài)雷達(dá)，前者價(jià)格昂貴，暫時(shí)給主機(jī)廠量產(chǎn)的可能性較低，后者則由于價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定，備受青睞，但技術(shù)還不成熟。


 

Velodyne亞太區(qū)負(fù)責(zé)人翁煒表示，傳統(tǒng)的機(jī)械式旋轉(zhuǎn)LIDAR在地圖領(lǐng)域的使用較為成熟，從發(fā)明出來(lái)到現(xiàn)在持續(xù)了10年左右的時(shí)間。
 

而自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的LIDAR應(yīng)用，是從2015年4月才開(kāi)始，大家普遍的觀點(diǎn)的是，LIDAR在車的大規(guī)模應(yīng)用方面，會(huì)在2025年。當(dāng)然，這也要看現(xiàn)在的這種LIDAR成本是否能夠降下來(lái)。
 

所謂的固態(tài)激光雷達(dá)，市場(chǎng)上普遍的認(rèn)識(shí)是不旋轉(zhuǎn)的就是固態(tài)LIDAR。一般分為三種，基于相控陣、Flash、MEMS三種方式實(shí)現(xiàn)的。
 

固態(tài)激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)包括了：數(shù)據(jù)采集速度快，分辨率高，對(duì)于溫度和振動(dòng)的適應(yīng)性強(qiáng)；通過(guò)波束控制，探測(cè)點(diǎn)（點(diǎn)云）可以任意分布，例如在高速公路主要掃描前方遠(yuǎn)處，對(duì)于側(cè)面稀疏掃描但并不完全忽略，在十字路口加強(qiáng)側(cè)面掃描。而只能勻速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械式激光雷達(dá)是無(wú)法執(zhí)行這種精細(xì)操作的。
 

采用相控陣原理實(shí)現(xiàn)固態(tài)激光雷達(dá)，完全取消了機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)射陣列中每個(gè)發(fā)射單元的相位差來(lái)改變激光的出射角度。光學(xué)相控陣一般都是通過(guò)電信號(hào)對(duì)其相位進(jìn)行嚴(yán)格的控制實(shí)現(xiàn)光束指向掃描，因此也可以稱為電子掃描技術(shù)。
 

相比傳統(tǒng)機(jī)械式LIDAR，它有掃描速度快、精度高、可控性好的優(yōu)點(diǎn)。但也易形成旁瓣，影響光束作用距離和角分辨率，同時(shí)生產(chǎn)難度高。
 

在2017年美國(guó)CES展上，Quanergy展出的“固態(tài)”Solid State激光雷達(dá)，是光學(xué)相控陣激光雷達(dá)，其滿足了激光雷達(dá)小型化的大趨勢(shì)，整個(gè)尺寸只有90mm x60mm x 60mm。用到的核心的技術(shù)有光學(xué)相控陣列Optical Phased Array、光學(xué)集成電路Photonic IC、遠(yuǎn)場(chǎng)輻射方向圖Far Field Radiation Pattern。這款產(chǎn)品完全沒(méi)有機(jī)械固件，可以稱得上的純固態(tài)激光雷達(dá)了。
 

Flash LiDAR 屬于非掃描式雷達(dá)，發(fā)射面陣光，是以2維或3維圖像為重點(diǎn)輸出內(nèi)容的激光雷達(dá)。雖然穩(wěn)定性和成本不錯(cuò)，但主要問(wèn)題在于探測(cè)距離較近?；?D Flash技術(shù)的固態(tài)激光雷達(dá)，在技術(shù)的可靠性方面還存在問(wèn)題。
 

MEMS指的是微機(jī)電系統(tǒng)，它會(huì)把所有的機(jī)械部件集成到單個(gè)芯片，利用半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。它可以取消機(jī)械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、根本性降低激光雷達(dá)成本，是降低激光雷達(dá)成本的一種方式。
 

日本先鋒公司，利用原本用于掃描激光影碟的光學(xué)頭，生產(chǎn)MEMS激光雷達(dá)，公司說(shuō)到“當(dāng)訂單達(dá)到100萬(wàn)，先鋒便可以把價(jià)格控制在100美元以下，預(yù)計(jì)會(huì)在2019年開(kāi)始量產(chǎn)。”
 

基于MEMS的固態(tài)雷達(dá)，是通過(guò)微振鏡的方式改變單個(gè)發(fā)射器的發(fā)射角度進(jìn)行掃描，由此形成一種面陣的掃描視野。目前基于MEMS方式的激光雷達(dá)，有很多的廠家在研發(fā)。MEMS相對(duì)于前兩者，技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)，且價(jià)格也比較低廉。因此被主機(jī)廠商也一致看好。
 

有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，目前的機(jī)械式LIDAR，它本身就不是一款針對(duì)平民使用的LIDAR，從某種意義上來(lái)講，它是一款奢侈品。因此即使未來(lái)10年內(nèi)進(jìn)入市場(chǎng)，那么也還是一個(gè)小眾的范圍。
 

由于現(xiàn)有的機(jī)械式的激光雷達(dá)價(jià)格短時(shí)無(wú)法降下來(lái)，為了配合自動(dòng)駕駛的普及，固態(tài)激光雷達(dá)也就逐漸成為了市場(chǎng)的寵兒。
 

在2016年的CES大會(huì)上， Quanergy發(fā)布了號(hào)稱全世界第一款固態(tài)激光雷達(dá)傳感器S3，單個(gè)傳感器成本僅需200美元；Velodyne在2016年末宣布，他們已經(jīng)在固態(tài)激光雷達(dá)的設(shè)計(jì)上取得突破，未來(lái)在大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用之后，可以將成本降低至50美元一臺(tái)。
 

固態(tài)LIDAR的價(jià)格在幾百美元附近，相比較動(dòng)輒成千上萬(wàn)美金的機(jī)械式旋轉(zhuǎn)LIDAR，無(wú)論是LIDAR廠商，還是主機(jī)廠，都看到了大規(guī)模普及的希望。
 

因此無(wú)論是國(guó)外的IBEO、Velodyne、Quanergy還是國(guó)內(nèi)的鐳神、速騰、禾賽等等公司，對(duì)外都有傳統(tǒng)機(jī)械式LIDAR的產(chǎn)品，對(duì)內(nèi)或多或少都在研發(fā)固態(tài)LIDAR。當(dāng)然國(guó)內(nèi)外公司之間的發(fā)展步伐，還是存在一定區(qū)別的。
 

《高工智能汽車》采訪了國(guó)內(nèi)一些主流的主機(jī)廠人士，了解到主機(jī)廠在尋找激光雷達(dá)的供應(yīng)商方面，仍處在測(cè)試，驗(yàn)證和觀望階段。
 

翁煒認(rèn)為，純粹的固態(tài)LIDAR只有兩種，一種是相控陣的，一種是Flash的。二者都是沒(méi)有機(jī)械部件的，可以稱之為固態(tài)LIDAR。
 

如果再深究一步，F(xiàn)lash也還是有機(jī)械部件，如快門之類的東西也還在里面，但機(jī)械部件相對(duì)成熟。今年，鐳神智能宣布與以色列NEWSIGHT公司聯(lián)合研發(fā)的3D FLASH激光雷達(dá)V-Lidar將達(dá)到200米的測(cè)量距離，可靠性能達(dá)到車規(guī)要求，將在18年年底量產(chǎn)，目前已經(jīng)有五到六家車廠要參與到V-Lidar 聯(lián)合研發(fā)計(jì)劃中來(lái)。
 

對(duì)于固態(tài)LIDAR的定義，翁煒表示，業(yè)內(nèi)對(duì)于一種新產(chǎn)品的定義，往往是通過(guò)行業(yè)協(xié)會(huì)、主機(jī)廠廠商甚至官方組織共同協(xié)商，制定出一套官方的規(guī)范。符合規(guī)范的產(chǎn)品，通常也就可以作為供應(yīng)商生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量保證，主機(jī)廠采購(gòu)也有理可依。
 

目前固態(tài)LIDAR在業(yè)內(nèi)還未形成這樣的共識(shí)，因此固態(tài)LIDAR的定義也總是出現(xiàn)分歧。未來(lái)隨著行業(yè)的發(fā)展，相信會(huì)有更為明確的劃分。
 

如此，為了適應(yīng)當(dāng)下的發(fā)展，“混合固態(tài)”LIDAR的概念也就應(yīng)運(yùn)而生了。
 

Velodyne 的VLP-16 PUCK首次提出了“混合固態(tài)”激光雷達(dá)的概念，內(nèi)部有非常小的機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，從外部看是看不出旋轉(zhuǎn)的。類似的還有和 Valeo SCALA提供的“混合固態(tài)”激光雷達(dá)。SCALA是由IBEO與傳統(tǒng)汽車供應(yīng)商法雷奧Valeo合作研發(fā)的，最終量產(chǎn)由法雷奧完成。
 

從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)看，其小型化的實(shí)現(xiàn)方法也是盡量減少內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件，而外觀上無(wú)可見(jiàn)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件。另外Quanergy的第一代激光雷達(dá)產(chǎn)品MARK VIII也是如此。
 

基于MEMS的方式生產(chǎn)的固態(tài)LIDAR，也屬于“混合固態(tài)”，它有非常復(fù)雜的機(jī)械部件，這導(dǎo)致它很多的測(cè)試結(jié)果沒(méi)有重復(fù)性，難以保證測(cè)試的距離，保證每一束激光能夠收到反饋。因此目前來(lái)看，采用MEMS跟Flash的方式還不能直接大規(guī)模應(yīng)用在無(wú)人駕駛上。
 

國(guó)內(nèi)的機(jī)械雷達(dá)目前基本處于展示Demo狀態(tài)，以及標(biāo)定數(shù)據(jù)所用，對(duì)于傳統(tǒng)的乘用車來(lái)說(shuō)，只在造型上就無(wú)法接受。工程車可以不用過(guò)多考慮外觀而得到應(yīng)用，但乘用車還是會(huì)優(yōu)先考慮固態(tài)的激光雷達(dá)。
 

主機(jī)廠目前使用的機(jī)械式激光雷達(dá)和混合固態(tài)激光雷達(dá)，均為后裝，而且主要是做預(yù)研樣車。
 

業(yè)內(nèi)人士表示，在主動(dòng)安全方面，國(guó)內(nèi)廠商跟國(guó)外廠商相比，基本屬于模仿和跟隨狀態(tài)，即使掌握核心技術(shù)，但試驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)不足，無(wú)法獲得更精確的標(biāo)定數(shù)據(jù)和批量驗(yàn)證數(shù)據(jù)。由于批量性供貨不足，其投入成本相對(duì)回收成本不平衡。
 

目前在L3級(jí)別已有主機(jī)廠采用了激光雷達(dá)，國(guó)內(nèi)主機(jī)廠也正在調(diào)研，在下一代產(chǎn)品考慮使用，但具體會(huì)是什么方案還不確定。
 

相控陣LIDAR的特性非常突出，但它從概念性產(chǎn)品到工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，再到可量產(chǎn)化的產(chǎn)品還需要一定的時(shí)間。因此目前的觀點(diǎn)是偏向于MEMS激光雷達(dá)。
 

業(yè)內(nèi)人士透露，未來(lái)基于MEMS的LIDAR，成本可能會(huì)在千元左右，可以很好的緩沖傳統(tǒng)機(jī)械式LIDAR的價(jià)格昂貴，以及相控陣純固態(tài)LIDAR短時(shí)不能落地的尷尬。如果發(fā)展順利，MEMS的LIDAR將來(lái)會(huì)取代機(jī)械式LIDAR，如果再看的遠(yuǎn)一點(diǎn)，相控陣LIDAR實(shí)現(xiàn)，將會(huì)是最后的贏家。
 

對(duì)比國(guó)外廠商早早在低價(jià)策略上的口號(hào)，國(guó)內(nèi)廠商還處在迎面追趕的階段。業(yè)內(nèi)人士透露，國(guó)內(nèi)的廠商在技術(shù)的可靠性以及滿足車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)方面，還存在較大的差距，與外企存在3-5年左右的差距。
 

國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)市場(chǎng)在車載領(lǐng)域的應(yīng)用研究，才進(jìn)行了兩年左右，但機(jī)會(huì)在于距離自動(dòng)駕駛市場(chǎng)成熟以及真正大規(guī)模應(yīng)用還有5年左右的時(shí)間。這也給國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)廠商預(yù)留了一定的時(shí)間窗口。
 

國(guó)內(nèi)的廠商在發(fā)展LIDAR的路徑以及思維上，都有不同的考慮，但無(wú)論怎樣，都需要找到一條靠譜的盈利道路。未來(lái)的路還長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)的企業(yè)首要解決的問(wèn)題應(yīng)該是生存，做好長(zhǎng)期戰(zhàn)斗的準(zhǔn)備！
 

TriLumina將展示3D固態(tài)LiDAR
 

TriLumina Corp.將展示采用其突破性技術(shù)的3D LiDAR和3D感應(yīng)解決方案，這些利用Leddar獲得專利的數(shù)字信號(hào)處理算法的高度優(yōu)化的LiDAR參考設(shè)計(jì)，可以快速提供汽車原始設(shè)備制造商所需的可靠、高性能、低成本的固態(tài)LiDAR解決方案。
 

LeddarTech將在CES 2018展出業(yè)內(nèi)首款3D固態(tài)激光雷達(dá)（LiDAR）芯片
 

加拿大LiDAR廠商LeddarTech將展出LeddarCore LCA2芯片——業(yè)界首款能夠?qū)崿F(xiàn)車用LiDAR大規(guī)模量產(chǎn)的3D固態(tài)LiDAR芯片。
 

LeddarCore LCA2芯片已經(jīng)被提名為CES 2018“汽車智能和自動(dòng)駕駛技術(shù)”，以及“嵌入式技術(shù)”兩個(gè)類目的創(chuàng)新大獎(jiǎng)。可實(shí)現(xiàn)3D固態(tài)Flash LiDAR迅速產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)滿足汽車產(chǎn)業(yè)在成本、性能和可靠性方面嚴(yán)苛要求的LiDAR芯片解決方案。
 

速騰聚創(chuàng)將展示MEMS固態(tài)激光雷達(dá)
 

這款基于MEMS的固態(tài)激光雷達(dá)，據(jù)稱是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，并且早在10月份就已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。這款 MEMS 固態(tài)激光雷達(dá)等效于 200 線激光雷達(dá)的掃描效果，量產(chǎn)會(huì)爭(zhēng)取在 2018 年年底或者 2019 年第一季度進(jìn)行。
 

Velodyne展出VLS、Velarry（不確定是否公開(kāi)）
 

Velodyne會(huì)展出VLS系列，Velarry系列的目前會(huì)是閉門展出，至于到時(shí)候是否公開(kāi)展出還待定。由于更多的信息還處在保密階段，不便透露。作為業(yè)界的領(lǐng)頭羊，大家對(duì)Velodyne在展會(huì)上的展品，充滿了期待。
 

Quanergy會(huì)展出全固態(tài)激光雷達(dá)
 

Quanergy在2016年就發(fā)布了全球第一款固態(tài)激光雷達(dá)傳感器S3，此次展出的依然會(huì)是這個(gè)系列，這款全固態(tài)激光雷達(dá)的探測(cè)距離可達(dá)到150米。