主流激光雷達(dá)產(chǎn)品介紹

從市場(chǎng)份額來(lái)看，禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、圖達(dá)通無(wú)疑是激光雷達(dá)行業(yè)的頭部三熊，各家的主流產(chǎn)品AT128、RS-Lidar-M1和Falcon已經(jīng)得到部分主機(jī)廠(chǎng)管理層的認(rèn)可，本篇文章，筆者就對(duì)這三款產(chǎn)品進(jìn)行一個(gè)基本介紹。

01 禾賽科技AT128

AT128是禾賽科技在2021年8月份推出的一款混合固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品，首發(fā)車(chē)型為2022年6月上市的理想L9。其核心的性能參數(shù)如表1所示。

表1 AT128核心性能參數(shù)

AT128人如其名，有128個(gè)貨真價(jià)實(shí)的激光器，我們知道，激光器成本在激光雷達(dá)整個(gè)成本里占大頭，別人用五六個(gè)，你用一百多個(gè)，成本上如何找到最優(yōu)解呢。禾賽科技給出的解決方案是芯片化，通過(guò)半導(dǎo)體工藝將芯片陣列化，圖1藍(lán)色矩形框框起來(lái)的部分就是128個(gè)激光器的芯片陣列化方案。陣列化方案可以減少產(chǎn)線(xiàn)裝配時(shí)間、光路調(diào)整時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。

圖1 AT128 激光器陣列化方案

目前半導(dǎo)體激光器有兩種，EEL和VSCEL，VSCEL激光器垂直襯底表面發(fā)光，特別適合利用半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)大規(guī)模發(fā)光陣列。從部分自媒體的拆解報(bào)告來(lái)看，AT128里面使用的是Lumentum峰值功率為70W、波長(zhǎng)為905nm的VCSEL激光器，型號(hào)應(yīng)該是M51-100。

但是VCSEL的缺點(diǎn)是功率密度低，比EEL低一個(gè)數(shù)量級(jí)，而在功率密度低而想提高探測(cè)距離的就只能選用效率及靈敏度更高為探測(cè)器，為此AT128里選用的是SiPM探測(cè)器。

AT128掃描模塊為轉(zhuǎn)鏡方案，因?yàn)橛袑?shí)實(shí)在在的128個(gè)激光器，所以只需要一維轉(zhuǎn)鏡即可，負(fù)責(zé)水平視場(chǎng)角掃描。

02 圖達(dá)通Falcon

Falcon是圖達(dá)通和蔚來(lái)在2021年1月NIO Day上聯(lián)合推出的一款混合固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品，首發(fā)車(chē)型為2022年3月上市的蔚來(lái)ET7，其核心的性能參數(shù)如表3所示。

表2 Falcon核心性能參數(shù)

我們先從圖達(dá)通2019年在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的一份專(zhuān)利《用于LIDAR系統(tǒng)的二維操縱系統(tǒng)》來(lái)整體了解一下這款激光雷達(dá)采用的技術(shù)路線(xiàn)。

如圖2所示，整個(gè)系統(tǒng)包含光源706，掃描光學(xué)器件712，可旋轉(zhuǎn)多面棱體702和探測(cè)器712。

圖2 專(zhuān)利《用于LIDAR系統(tǒng)的二維操縱系統(tǒng)》中附圖

光源和探測(cè)器數(shù)量可以是一個(gè)或多個(gè)，掃描光學(xué)器件可以是鏡式檢流計(jì)、旋轉(zhuǎn)鏡或光柵中的任意一種，主要作用是將光源發(fā)射的一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)反射到旋轉(zhuǎn)多面棱體上。掃描光學(xué)器件采用傾斜的方式并以一定方向來(lái)掃描光源的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。

可旋轉(zhuǎn)多面棱體具有任意數(shù)量的反射面，可以是6/8/10/20……個(gè)?？尚D(zhuǎn)多面棱體基于驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞著軸線(xiàn)703旋轉(zhuǎn)，以沿著垂直于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向掃描從光源遞送過(guò)來(lái)的光信號(hào)。

掃描光學(xué)器件用來(lái)負(fù)責(zé)垂直方向掃描，可旋轉(zhuǎn)多面棱體負(fù)責(zé)水平方向掃描。發(fā)射出去的光信號(hào)在708區(qū)域內(nèi)擊中對(duì)象發(fā)生散射后，返回的光信號(hào)返回到旋轉(zhuǎn)多面棱體上，反射回到掃描光學(xué)器件，并由透鏡710聚焦到探測(cè)器712上。

接下來(lái)我們就看一下部分自媒體的拆解分析。

從實(shí)物拆解來(lái)看，F(xiàn)alcon光源部分采用了一個(gè)1550nm的光纖激光器，這也是最遠(yuǎn)500m，10%反射率下250m測(cè)距能力的基礎(chǔ)。掃描模塊采用振鏡+棱鏡的技術(shù)方案，振鏡（非MEMS微振鏡）在擺動(dòng)電機(jī)的作用下負(fù)責(zé)垂直25°范圍內(nèi)的掃描，棱鏡采用的是五邊形，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的作用下負(fù)責(zé)水平120°范圍內(nèi)的掃描。

振鏡+棱鏡的組合也讓Falcon具有動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)感興趣區(qū)域（Region of Interest，ROI）的能力，通過(guò)降低振鏡擺動(dòng)電機(jī)在某一角度區(qū)間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度，可以讓垂直角度范圍內(nèi)掃描點(diǎn)更密集，棱鏡的轉(zhuǎn)速雖然是恒定不變的，但是通過(guò)周期性提升激光器點(diǎn)頻，也能在特定的水平視場(chǎng)角內(nèi)讓掃描電更密集，ROI掃描示意圖如圖3所示。

圖3 Falcon ROI掃描示意圖（來(lái)源中信證券）

通過(guò)此種調(diào)節(jié)，ROI點(diǎn)云密度可以做到非ROI點(diǎn)云密度的6倍，ROI區(qū)域的角度分辨率也可以達(dá)到0.06°x0.06°。

由于光線(xiàn)激光器的功率密度足夠，F(xiàn)alcon探測(cè)器選用了普通的APD探測(cè)器，這也是該省省、該花花。

03 速騰聚創(chuàng)RS-Lidar-M1

M1是速騰聚創(chuàng)2018年1月在美國(guó)CES展上推出的一款混合固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品，只不過(guò)當(dāng)時(shí)還是工程樣機(jī)階段，后經(jīng)過(guò)兩年的打磨，SOP版本于2020年1月推出，首發(fā)車(chē)型為2022年9月上市的小鵬G9。其核心的性能參數(shù)如表3所示。

表3 M1核心性能參數(shù)

2021年是M1這顆激光雷達(dá)的高光時(shí)刻，到這一年的年底，共獲得約40余款車(chē)型定點(diǎn)，成為當(dāng)時(shí)拿到車(chē)企前裝定點(diǎn)最多的激光雷達(dá)企業(yè)，后來(lái)禾賽科技AT128量產(chǎn)后，這一局面才被打破。下面筆者從民生電子拆機(jī)報(bào)告里，匯總一些M1核心零部件信息。

激光器類(lèi)型為EEL，數(shù)量為6個(gè)，供應(yīng)商為歐司朗。掃描模塊為MEMS微振鏡，鏡面尺寸5mm左右，供應(yīng)商為希景科技。其掃描示意圖如圖4所示，由六個(gè)區(qū)域拼接而成。探測(cè)器類(lèi)型為SiPM，供應(yīng)商為安森美。處理器為賽靈思的FPGA方案，型號(hào)為：XAZU2EG。

圖4 MI掃描示意圖（來(lái)源中信證券）

04 總結(jié)

2024年1月份的美國(guó)CES展上，禾賽科技推出了物理512線(xiàn)超高清超遠(yuǎn)距激光雷達(dá)AT512，速騰聚創(chuàng)發(fā)布了940nm超長(zhǎng)距激光雷達(dá)M3，圖達(dá)通聯(lián)手Wideye推出了一種創(chuàng)新的車(chē)內(nèi)激光雷達(dá)解決方案，法雷奧祭出了性能卓越的SCALA 3，Aeva推出首款可量產(chǎn)汽車(chē)級(jí)FMCW 4D激光雷達(dá)Atlas……

激光雷達(dá)的創(chuàng)新還在路上，智駕的感知終局方案還存在變數(shù)。