固態(tài)激光雷達“何時來” Flash/MEMS或許會提前落地

目前，激光雷達（LIDAR）主要分為普通的機械式旋轉雷達、混合固態(tài)雷達和不旋轉固態(tài)雷達，前者價格昂貴，暫時給主機廠量產的可能性較低，后者則由于價格低廉，性能穩(wěn)定，備受青睞，但技術還不成熟。


 

Velodyne亞太區(qū)負責人翁煒表示，傳統(tǒng)的機械式旋轉LIDAR在地圖領域的使用較為成熟，從發(fā)明出來到現在持續(xù)了10年左右的時間。
 

而自動駕駛領域的LIDAR應用，是從2015年4月才開始，大家普遍的觀點的是，LIDAR在車的大規(guī)模應用方面，會在2025年。當然，這也要看現在的這種LIDAR成本是否能夠降下來。
 

所謂的固態(tài)激光雷達，市場上普遍的認識是不旋轉的就是固態(tài)LIDAR。一般分為三種，基于相控陣、Flash、MEMS三種方式實現的。
 

固態(tài)激光雷達的優(yōu)點包括了：數據采集速度快，分辨率高，對于溫度和振動的適應性強；通過波束控制，探測點（點云）可以任意分布，例如在高速公路主要掃描前方遠處，對于側面稀疏掃描但并不完全忽略，在十字路口加強側面掃描。而只能勻速旋轉的機械式激光雷達是無法執(zhí)行這種精細操作的。
 

采用相控陣原理實現固態(tài)激光雷達，完全取消了機械結構，通過調節(jié)發(fā)射陣列中每個發(fā)射單元的相位差來改變激光的出射角度。光學相控陣一般都是通過電信號對其相位進行嚴格的控制實現光束指向掃描，因此也可以稱為電子掃描技術。
 

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

在2017年美國CES展上，Quanergy展出的“固態(tài)”Solid State激光雷達，是光學相控陣激光雷達，其滿足了激光雷達小型化的大趨勢，整個尺寸只有90mm x60mm x 60mm。用到的核心的技術有光學相控陣列Optical Phased Array、光學集成電路Photonic IC、遠場輻射方向圖Far Field Radiation Pattern。這款產品完全沒有機械固件，可以稱得上的純固態(tài)激光雷達了。
 

Flash LiDAR 屬于非掃描式雷達，發(fā)射面陣光，是以2維或3維圖像為重點輸出內容的激光雷達。雖然穩(wěn)定性和成本不錯，但主要問題在于探測距離較近。基于3D Flash技術的固態(tài)激光雷達，在技術的可靠性方面還存在問題。
 

MEMS指的是微機電系統(tǒng)，它會把所有的機械部件集成到單個芯片，利用半導體工藝生產。它可以取消機械旋轉結構、根本性降低激光雷達成本，是降低激光雷達成本的一種方式。
 

日本先鋒公司，利用原本用于掃描激光影碟的光學頭，生產MEMS激光雷達，公司說到“當訂單達到100萬，先鋒便可以把價格控制在100美元以下，預計會在2019年開始量產。”
 

基于MEMS的固態(tài)雷達，是通過微振鏡的方式改變單個發(fā)射器的發(fā)射角度進行掃描，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，有很多的廠家在研發(fā)。MEMS相對于前兩者，技術上更容易實現，且價格也比較低廉。因此被主機廠商也一致看好。
 

有業(yè)內人士認為，目前的機械式LIDAR，它本身就不是一款針對平民使用的LIDAR，從某種意義上來講，它是一款奢侈品。因此即使未來10年內進入市場，那么也還是一個小眾的范圍。
 

由于現有的機械式的激光雷達價格短時無法降下來，為了配合自動駕駛的普及，固態(tài)激光雷達也就逐漸成為了市場的寵兒。
 

在2016年的CES大會上， Quanergy發(fā)布了號稱全世界第一款固態(tài)激光雷達傳感器S3，單個傳感器成本僅需200美元；Velodyne在2016年末宣布，他們已經在固態(tài)激光雷達的設計上取得突破，未來在大規(guī)模生產應用之后，可以將成本降低至50美元一臺。
 

固態(tài)LIDAR的價格在幾百美元附近，相比較動輒成千上萬美金的機械式旋轉LIDAR，無論是LIDAR廠商，還是主機廠，都看到了大規(guī)模普及的希望。
 

因此無論是國外的IBEO、Velodyne、Quanergy還是國內的鐳神、速騰、禾賽等等公司，對外都有傳統(tǒng)機械式LIDAR的產品，對內或多或少都在研發(fā)固態(tài)LIDAR。當然國內外公司之間的發(fā)展步伐，還是存在一定區(qū)別的。
 

《高工智能汽車》采訪了國內一些主流的主機廠人士，了解到主機廠在尋找激光雷達的供應商方面，仍處在測試，驗證和觀望階段。
 

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

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

對于固態(tài)LIDAR的定義，翁煒表示，業(yè)內對于一種新產品的定義，往往是通過行業(yè)協會、主機廠廠商甚至官方組織共同協商，制定出一套官方的規(guī)范。符合規(guī)范的產品，通常也就可以作為供應商生產產品的質量保證，主機廠采購也有理可依。
 

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

如此，為了適應當下的發(fā)展，“混合固態(tài)”LIDAR的概念也就應運而生了。
 

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

從內部結構來看，其小型化的實現方法也是盡量減少內部旋轉部件，而外觀上無可見的機械旋轉部件。另外Quanergy的第一代激光雷達產品MARK VIII也是如此。
 

基于MEMS的方式生產的固態(tài)LIDAR，也屬于“混合固態(tài)”，它有非常復雜的機械部件，這導致它很多的測試結果沒有重復性，難以保證測試的距離，保證每一束激光能夠收到反饋。因此目前來看，采用MEMS跟Flash的方式還不能直接大規(guī)模應用在無人駕駛上。
 

國內的機械雷達目前基本處于展示Demo狀態(tài)，以及標定數據所用，對于傳統(tǒng)的乘用車來說，只在造型上就無法接受。工程車可以不用過多考慮外觀而得到應用，但乘用車還是會優(yōu)先考慮固態(tài)的激光雷達。
 

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

業(yè)內人士表示，在主動安全方面，國內廠商跟國外廠商相比，基本屬于模仿和跟隨狀態(tài)，即使掌握核心技術，但試驗數據相對不足，無法獲得更精確的標定數據和批量驗證數據。由于批量性供貨不足，其投入成本相對回收成本不平衡。
 

目前在L3級別已有主機廠采用了激光雷達，國內主機廠也正在調研，在下一代產品考慮使用，但具體會是什么方案還不確定。
 

相控陣LIDAR的特性非常突出，但它從概念性產品到工業(yè)級產品，再到可量產化的產品還需要一定的時間。因此目前的觀點是偏向于MEMS激光雷達。
 

業(yè)內人士透露，未來基于MEMS的LIDAR，成本可能會在千元左右，可以很好的緩沖傳統(tǒng)機械式LIDAR的價格昂貴，以及相控陣純固態(tài)LIDAR短時不能落地的尷尬。如果發(fā)展順利，MEMS的LIDAR將來會取代機械式LIDAR，如果再看的遠一點，相控陣LIDAR實現，將會是最后的贏家。
 

對比國外廠商早早在低價策略上的口號，國內廠商還處在迎面追趕的階段。業(yè)內人士透露，國內的廠商在技術的可靠性以及滿足車規(guī)標準方面，還存在較大的差距，與外企存在3-5年左右的差距。
 

國內激光雷達市場在車載領域的應用研究，才進行了兩年左右，但機會在于距離自動駕駛市場成熟以及真正大規(guī)模應用還有5年左右的時間。這也給國內激光雷達廠商預留了一定的時間窗口。
 

國內的廠商在發(fā)展LIDAR的路徑以及思維上，都有不同的考慮，但無論怎樣，都需要找到一條靠譜的盈利道路。未來的路還長，國內的企業(yè)首要解決的問題應該是生存，做好長期戰(zhàn)斗的準備！
 

TriLumina將展示3D固態(tài)LiDAR
 

TriLumina Corp.將展示采用其突破性技術的3D LiDAR和3D感應解決方案，這些利用Leddar獲得專利的數字信號處理算法的高度優(yōu)化的LiDAR參考設計，可以快速提供汽車原始設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)內首款3D固態(tài)激光雷達（LiDAR）芯片
 

加拿大LiDAR廠商LeddarTech將展出LeddarCore LCA2芯片——業(yè)界首款能夠實現車用LiDAR大規(guī)模量產的3D固態(tài)LiDAR芯片。
 

LeddarCore LCA2芯片已經被提名為CES 2018“汽車智能和自動駕駛技術”，以及“嵌入式技術”兩個類目的創(chuàng)新大獎。可實現3D固態(tài)Flash LiDAR迅速產業(yè)化，同時滿足汽車產業(yè)在成本、性能和可靠性方面嚴苛要求的LiDAR芯片解決方案。
 

速騰聚創(chuàng)將展示MEMS固態(tài)激光雷達
 

這款基于MEMS的固態(tài)激光雷達，據稱是國內首創(chuàng)，并且早在10月份就已經準備就緒。這款 MEMS 固態(tài)激光雷達等效于 200 線激光雷達的掃描效果，量產會爭取在 2018 年年底或者 2019 年第一季度進行。
 

Velodyne展出VLS、Velarry（不確定是否公開）
 

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

Quanergy會展出全固態(tài)激光雷達
 

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