车载激光雷达发展浅析

在2021年激光雷达创新技术及产业链高峰论坛上，来自一径科技的高级经理刘思家先生给大家介绍了车载激光雷达的发展，今天带大家详细回顾一下刘经理的介绍。

在本次论坛上一径科技产品经理刘思家主要从什么是激光雷达、汽车自动化等级、激光雷达商业化落地的关键要素、激光雷达行业主流厂商技术路线、公司激光雷达及商业进展等方面介绍了车载激光雷达发展技术路线回顾及展望。

什么是激光雷达

激光雷达首先是一个测距的设备，利用光回播实现距离测量。雷达从最开始的声波发展到微波再发展到现在的光波，雷达的分辨率在不断提高。激光有好的单色性和方向性，可以做到小的光波尺寸。激光雷达在车载领域的应用还不是很长，大概在2004年到2005年左右才开始。
激光雷达商业化落地的关键要素

在激光雷达商业化落地方面一径科技有着自己的考量，关键要素主要有：性能、车规可靠性、成本、技术成熟以及可规模量产性。在最刚开始的时候客户对雷达性能要求很高，视场角大、测距距离远、精度高，那个阶段大部分是后装量产的客户。到前装这个阶段，客户更注重的是可规模量产性和成本，如产品一次通过率、节拍时间、产线可视化比例，这也是很多激光雷达供应商开始成立自己的工厂原因所在。
激光雷达行业主流厂商技术路线概览

激光雷达技术路线发展众所周知，都是从机械式激光雷达开始，机械式激光雷达是一维的、360°扫描的一个器件，激光器以及探测器工作时都是在旋转的。机械雷达的波长大部分产品都是在905nm，在机械雷达向固态激光雷达转变的时候有了更多的技术路线演变，比如扫描方式有转镜式、MEMS、Flash、OPA等，在固态雷达中也衍生出了1550nm波长的雷达产品。

总结而言：从整体来看，激光雷达行业逐步朝全固态化、高性能、低成本、轻量化和自主可控趋势发展；从具体来看，为进一步紧跟或领先行业发展，近年来世界主流厂商开始纷纷布局固态化激光雷达。

在产品线的应用层面上来看，在机械激光雷达方面，不管是短距激光雷达还是长距都能找到合适的产品。在固态激光雷达方面，长距激光雷达居多。从目前的各主机厂搭载量来看，有望带动对短距激光雷达的需求量。

使用固态激光雷达除了设备可靠性能提高以外，在线束方面也可以进行优化。在机械激光雷达里面，最高线束也就是128线束，在固态雷达方面可以更加容易做到更高线束。
车载激光雷达主要技术路径

最开始大部分长距机械式激光雷达选择APD+905的组合，为获得更好的探测距离，有两种方式来对产品架构进行设计，一个是从发射器端进行设计，如使用1550nm波长的发射器，辐射光光率可以做到更高，对人眼更安全。受限于1550nm的SPAD的成熟度，大部分还是采用1550 + APD的长距组合技术路线。另一个是从探测器层面进行设计，采用灵敏度更高的SPAD或者SiPM接收更微小的回波信号，这样的技术路线最好的匹配方式是采用VCSEL的搭配，但受限于VCSEL的辐射光光率太低，所以要做很远距的激光雷达，很多会采用VCSEL阵列+一维机械扫描方案。

MEMS雷达稍微有些许区别，它受限于MEMS孔径，发射光源会选用905的EEL。

在线束层面，也有两个方向，传统的机械雷达可称为一维旋转式，增加线束一方面保持一维扫描的旋转式通过更适合做阵列化的VCSEL阵列来提高线束，EEL不适合做高阵列的线束化；另外是把一维扫描变成二维扫描，代表路线是MEMS技术路线，可以做成一个快轴一个慢轴的扫描形式，也可在线束或点频做提升，衍生二维的机械扫描方式也可以提升线束。
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从最开始客户只关心你产品的性能到要看你产品的整体表现再到产品上车的可靠性、EMC等细节。这些地方需要雷达供应商和OEM合作，如下线标定、雷达感知点云算法等，对于雷达供应商来讲这是一个长线的工作。
激光雷达产业的成熟任重而道远

激光雷达目前还是处于早期阶段，以博世的毫米波雷达产品为例，又能兼具性能又能兼具成本的产品大概经历了20年的发展时间，从24GHz到77GHz再到79GHz。激光雷达属于百花争艳的阶段，激光雷达需要解决的问题还很多，如硬件层面激光器的选型、扫描方式、接收器的选型等，某个独立器件的选型会影响整个架构的变化；软件方面需要一个快速迭代过程。

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