十年之內(nèi)，激光雷達技術(shù)誰將勝出

隨著L2級別及以上的量產(chǎn)車型越來越多，激光雷達以不及掩耳之勢席卷了汽車市場。就如同手機內(nèi)的SoC與傳感器一樣，激光雷達也成了OEM在宣傳新車型時的“硬實力”之一，各大激光雷達廠商也成了一起站臺宣傳的合作伙伴。

在國外激光雷達廠商紛紛上市，國內(nèi)激光雷達創(chuàng)企也躍躍欲試的當下，不少人也存在質(zhì)疑。激光雷達是不是一項成熟的技術(shù)，為何還有連上市廠商在走原理不同的技術(shù)路線，未來十年內(nèi)，激光雷達技術(shù)是否會決出一個勝者？

固態(tài)之爭

機械激光雷達雖然視場角優(yōu)異、分辨率高，但由于存在機械結(jié)構(gòu)過車規(guī)困難、價格高昂等缺點，盡管起步較早，卻有些后勁不足。與此同時集成化、芯片化使得車用激光雷達不免朝著固態(tài)發(fā)展，。就連機械激光雷達大廠Velodyne也開始推Velarray系列的固態(tài)激光雷達。固態(tài)激光雷達中也衍生了MEMS、OPA以及Flash這些不同的固態(tài)或混合固態(tài)技術(shù)。
MEMS使用微振鏡替代了機械激光雷達中的掃描儀，將機械部件集成到單個芯片上，可以做到毫米級的尺寸、更低的成本和更高的良率，也被不少OEM視為最易跟上車規(guī)量產(chǎn)節(jié)奏的激光雷達。但MEMS方案往往激光功率不高，所以有效距離要稍短一些，長距離下難以實現(xiàn)優(yōu)秀的分辨率。

OPA（光學相控陣）激光雷達則是完全取消了機械結(jié)構(gòu)，采用多個光源組成陣列，通過控制每個發(fā)射單元的相位差來控制輸出的激光束方向。這種方案可以做到更高的量產(chǎn)一致性，但就目前的工藝水平來說，OPA的制造加工難度較大，短期內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)并不現(xiàn)實。

Flash激光雷達的原理其實近似于攝像機，該技術(shù)并非MEMS和OPA這樣的掃描式，通過單次脈沖實現(xiàn)全局成像，無需掃描器件，同樣是一種完全固態(tài)的方案，也更容易通過車規(guī)認證。但也正是因為如此，F(xiàn)lash激光雷達也集成了一些困擾攝像機的問題，比如在日光等環(huán)境光下性能降低、光學串擾引起的明亮物體幾何失真等等，要想解決這些問題的話反而會進一步限制了Flash激光雷達的探測距離和分辨率。

FMCW是否為潛在的最優(yōu)解？

無論是OPA、Flash還是MEMS，目前市面上這些不同的固態(tài)激光雷達多數(shù)采用了TOF來進行測距，通過發(fā)送激光脈沖來測量與物體之間的距離。這種測量方式經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)相當成熟，數(shù)據(jù)可靠性相當高，而且對應激光光源的成本也不高，但仍存在一些局限性，比如部分條件下測量時間較長和容易受到激光信號干擾等。

相較之下，F(xiàn)MCW（調(diào)頻連續(xù)波）解決了ToF的干擾問題，有效地將光能傳播到連續(xù)波信號中。除此之外，F(xiàn)MCW激光雷達可以在更低的功率下檢測到更遠距離的物體，這樣不僅解決了探測距離的問題，還解決了護眼問題。
不少人也認為FMCW可能是車用激光雷達的“優(yōu)勝者”，連英特爾也打算與Luminar合作后，推出自研的FMCW激光雷達，只不過這個面世日期要晚至2025年。這是因為與ToF相比，F(xiàn)MCW依然是一個不成熟的測距技術(shù)，而且激光光源成本較高，對于本身就承受做到“一千美元以下”的激光雷達廠商來說，顯然不是當下的最優(yōu)解。將FMCW集成到單個芯片上也吸引了不少廠商為之努力，但短期來看，商業(yè)落地依然存在較大難度。

市場的選擇

在車用激光雷達市場中，直接“上車”的前裝市場自然是最大的蛋糕，也是對激光雷達性能、量產(chǎn)與成本最大的考驗。OEM在對激光雷達選取上，必須要考慮到這些因素，而且影響大規(guī)模量產(chǎn)的一大因素還有車規(guī)認證。從市場選擇的角度上來看，MEMS憑借成熟的技術(shù)、低成本以及車規(guī)量產(chǎn)，成了近年來出鏡率最高的激光雷達技術(shù)。

然而在不少追求“真自動駕駛”的方案上，后裝反而更加常見，比如Robotaxi這一領(lǐng)域。自動駕駛的方案商在選擇了車型后，會采用不同的激光雷達來改裝車型。比如英特爾在今年IAA Mobility上，就與SIXT合作推出了在德國運營的Robotaxi方案。英特爾采用了蔚來的ES8作為首發(fā)車型，長距激光雷達用到了Luminar的激光雷達，而短距激光雷達用到了一徑科技的ML-30sMEMS激光雷達。
國內(nèi)也有不少自動駕駛方案以及負責測試與標準制定的廠商，他們也紛紛開始了相關(guān)的道路測試與試運營，比如元戎啟行、AutoX和中科院深圳先進院等。與尋常的乘用車前裝不同，Robotaxi對于外形的需求并不算挑剔，所以加裝在車頂和周身的激光雷達模組并沒有對體積提出過高要求。此外，因為用于“真自動駕駛”，實際性能要求要高出一截，因此機械激光雷達反而在此類應用中得以廣泛應用。

結(jié)語

我們分析了激光雷達各個技術(shù)優(yōu)劣以及市場的選擇，從短期來看，不同技術(shù)的市場占比依然難以做到懸殊的差距，無法判別出誰才是真正的勝者。那么對于激光雷達廠商來說，他們在技術(shù)路線的選取，除了技術(shù)儲備之外，還需要考慮什么呢？答案其實也在成本和量產(chǎn)上。

做到更好的性能固然重要，但汽車行業(yè)成本是一個不可忽視的關(guān)鍵，只有先做到產(chǎn)品降本才能實現(xiàn)快速商業(yè)化，加快“上車”進程。接著繼續(xù)積累優(yōu)勢、降低成本，并通過獲得的數(shù)據(jù)來優(yōu)化軟件和算法。

MEMS從目前來看是符合這一趨勢的，但FMCW這樣的技術(shù)依然有潛力，未來成熟之后會不會驅(qū)動技術(shù)轉(zhuǎn)型呢？不少車廠、激光雷達廠商也在走一步看一步，但他們的要務依然是盡快實現(xiàn)商業(yè)落地，并非每家廠商都有大把時間與成本來做研發(fā)。就拿禾賽科技來說，據(jù)了解其終止科創(chuàng)板上市的部分原因就是短期內(nèi)需要資金投入產(chǎn)能與研發(fā)中，因此終止后不久就進行了3億美元的D輪融資。

激光雷達作為又一大傳感器市場，已經(jīng)把主戰(zhàn)場設在了汽車領(lǐng)域，展開了成本與量產(chǎn)等一系列大戰(zhàn)，但幾大“主戰(zhàn)方”并沒有出現(xiàn)實力懸殊的局面，這也是一件好事。無論這一競爭是否會持續(xù)十年，最終帶來的必將是更成熟的技術(shù)。