激光雷达技术路线：机械式、MEMS是主流，OPA、Flash、FMCW发展空间大

——激光雷达是通过发射激光束来探测物体与传感器之间精准距离的主动测量装置，包含发射单元、接收单元、扫描单元以及数据处理单元。激光雷达通过激光器和探测器组成的收发阵列，结合光束扫描，可以对广义机器人所处环境进行实时感知，获取周围物体的精确距离及轮廓，以实现避障功能；同时，结合预先采集的高精地图，智能汽车在环境中通过激光雷达的定位精度可达厘米量级，以实现自主导航。

ToF 激光雷达工作原理

资料来源：禾赛科技招股说明书

——按测距方法，激光雷达可分为 ToF 法、FMCW 法及三角测距法等，ToF 和 FMCW 测距法能够实现室外阳光下较远的测程（100-250m），是车载激光雷达的优选方案。ToF法是目前市场车载中长距激光雷达的主流方案，FMCW 探测距离远、成本与功耗优势明显，但对系统集成、信号处理算法方面要求严格，还没有实现大规模量产。Aeva 是首个采用FMCW 法的激光雷达公司，4D 激光雷达产品将于 2024 年在大众汽车 ID Buzz 自动驾驶车队进行搭载。头部自动驾驶公司 Aurora 收购 Blackmore，明确 FMCW 法未来将得到广泛应用。

ToF和FMCW测距法的主要特点

资料来源：禾赛科技招股说明书

——按照扫描方式，激光雷达可以分成机械和固态激光，固态激光包括MEMS、OPA、Flash、棱镜、转镜等，固态激光雷达目前主要采用MEMS、Flash和OPA方案。

激光雷达优劣势对比

资料来源：公开资料整理

1）机械式激光雷达：优点是线别丰富（有64线、32线，16线、8线、4线不同的价格层次），性能高（可以实现360度高速旋转），劣势是体积大、成本高、验证时间长。机械式激光雷达是目前Robotaxi的主流方案，Waymo自研的Honeycomb依然是传统机械式构造。海外市场以Velydone为主，国内玩家有禾赛、速腾。

2）MEMS（混合固态激光雷达）：MEMS激光雷达使用微振镜替代机械式产品中的宏观扫描仪，将机械部件集成到单个芯片。根据MEMS咨询估算，机械式雷达每组芯片成本约200美元，仅16组芯片成本已高达3200美元，因此MEMS方案可以大幅降低成本和体积。同时由微振镜反射激光形成较广的扫描角度和较大的扫描范围，可以形成更多的点云，有效克服了机械式激光雷达在寿命和良品率方面的不足。MEMS方案是目前激光雷达市场的最主流方案。代表公司为Luminar和Innoviz，其中Luminar有Iria和Hydra两款产品亮相，Ira预计2022年量产，L3+激光雷达售价约1000美元/个。Innoviz第一代产品InnovizOne最远探测距离250米，已经获得宝马订单，最新发布的InnovizTwo比InnovizOne成本下降70%。

3）OPA：OPA取消了机械结构，激光控制集成在一块OPA芯片，结构简单，体积更小，可以动态控制扫描频率、分辨率和焦距调整，同时多线多维扫描能获得更高的数据采集率。但另一方面，采用OPA路线的企业需要自主研发芯片，上游核心电子元器件、技术支持不成熟，制造工艺复杂，短期产业化难度大。Quarnergy是最早提出OPA方案的公司，Quarnergy的S系列是业内首款OPA架构的激光雷达，但目前尚未落地。

4）Flash：Flash激光雷达类似数字照相机，用单次激光脉冲照亮目标环境，对抗震要求极高，同时发射高功率单次激光脉冲，需要对光源能量、发射方式进行创新，成本较高。Flash激光以LeddarTech为代表，但采用1064nm激光功率，并且没有采用昂贵的SPAD方案，因此功率和灵敏度受限。

5）棱镜：采用非重复扫描方式，类似视网膜的中央凹，通过对两个棱镜转速的调整，激光雷达会获得不同扫描图案，时间越长，点云密度越高，对场景的还原度越好。大疆独创的双棱镜方案，预计明年在小鹏新车上量产。

各技术路径下已落地产品参数和应用范围

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