17310456736

车载激光雷达仍处于商业化探索期,国内外激光雷达厂商大多布局多种技术路线

发布时间:2023-01-16  来源:立鼎产业研究网  点击量: 774 

按照测距方式,激光雷达主要可分为ToFFMCW、三角测距法等方案。激光雷达按照测距方法可以分为飞行时间(TimeofFlightToF)测距法、基于相干探测的FMCW测距法、以及三角测距法等,其中ToFFMCW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方案是通过测量发射激光与回波信号的时间差,并基于光的传播速度计算目标物的距离信息,具有响应速度快、探测精度高等优势;而FMCW方案将发射激光的光频进行线性调制,通过回波信号与参考光进行相干拍频得到频率差,从而间接获得飞行时间反推目标物距离,具有可测量速度信息及抗干扰强等优势。

ToFFMCW探测原理对比


资料来源:公开资料

905nm光源在ToF方案下有明显的性价比优势,1550nm光源更适配FMCW方案。从探测距离角度看,905nm光源的激光雷达最大探测距离在150~200米之间,已接近人眼限制功率极限(无法通过提高功率来增加探测距离),而1550nm波长对人眼安全影响更小,可以通过使用更大的光功率来实现更远的探测距离。从成本角度看,1550nm波长光源需要使用价格更高的激光器和GaAs探测器(硅材料无法探测到1550nm波长),而905nm接收端则可以使用低成本、成熟的硅基CMOS工艺。从方案匹配性看,1550nm波长下ToF方案雨雾天气探测距离收缩问题更为严重,而FMCW方案信噪比与传输光子量成正比,1550nmFMCW方案信噪比更高(高信噪比代表更高的探测性能),因此在1550nm波长下FMCW方案具有相对成本优势。ToF在在905nm波长下物理特性优势显现,能够提供低成本、较高性能的整体方案,而FMCW方案在1550nm下性能优势更为明显,方案相对成本优势能够展现,判断ToF+905nm、、FMCW+1550nm有望成为未来主流方案。

相较于FMCW探测方式,ToF路线成熟度较高,成本优势明显


资料来源:公开资料

按照扫描方式分类,激光雷达主要分为机械式、半固态(转镜、MEMS)、全固态(FlashOPA)三类。其中机械式激光雷达的扫描及收发模块整体运动(水平视角360°),半固态式激光雷达仅扫描模块运动(水平视角小于120°),而固态式激光雷达无运动模块(水平视角小于120°),各种方案性能、优劣各不相同,具体来看:

机械式:机械式雷达发射和接收模块整体运动,激光雷达在竖直方向上排布多组激光线束,发射模块以一定频率发射激光线,并通过旋转实现动态扫描,优势在于技术成熟、扫描速度快、360°的覆盖范围。但由于机械式雷达主要由分立的收发器件组成,生产过程需要人工校准,这导致雷达成本较高、可量产性差、难以过车规,同时体积较大难以适配乘用车车体,主要应用场景为Robotaxi等领域,代表公司包括Velodyne、禾赛科技、Ouster、速腾聚创等。

半固态(转镜):转镜式激光雷达主要运动部件为无刷电机,部件供应链体系成熟、稳定性已有可靠性验证(已在工业领域运用多年),转镜式扫描模块可快速应用,但由于电机为金属机械部件小型化及降本难度较大,目前有棱镜、多面镜等不同转镜方案。代表公司有法雷奥、Luminar、大疆Livox等。

半固态(MEMS):MEMS使用微振镜替代机械激光雷达的扫描仪,将机械部件集成到单个芯片上,微振镜核心结构是尺寸很小的悬臂梁,通过旋转的微振镜反射激光器的光线从而实现扫描。硅基MEMS微振镜可控性较好,可实现快速扫描,其等效线束较高,同样点云密度下,MEMS激光发射器数量相较于机械式少很多,因此MEMS整体优势在于体积较小、系统可靠性较高、具有一定的降本空间。但缺点则在于MEMS测距能力和FOV(传感器覆盖角度)性能较不够高,大视场角需要进行拼接(对点云拼接算法及稳定性要求较高),同时MEMS抗冲击可靠性存疑(振镜及悬梁臂抗冲击性差)。代表公司包括Innoviz、速腾聚创等。

全固态(Flash):Flash类似相机工作原理,即每个像素点可记录光子飞行时间,通常Flash发射模组采用VCSEL激光器+SPAD探测器,未来性能提升进程取决于VCSELSPAD器件发展。Flash优势在于集成度高、芯片级工艺易于量产、稳定性强易车规,劣势在于受功率限制探测距离近、抗干扰能力差等。代表公司包括IbeoLeddarTechOuster等。

全固态(OPA):OPA运用相干原理,采用多个光源阵列,能够动态调节角度范围,能够进行精细化扫描。OPA方案优势在于体积小易车规、扫描速度快、精度高等,缺点在于加工难度高、探测距离难以做到很远。代表公司包括QuanergyLumotive、洛微科技等。

按照扫描方式划分,激光雷达可分为机械式、半固态式、全固态式三大类


资料来源:公开资料

按照测距原理、发射模块、接收模块、扫描模块,激光雷达可划分为多种类型


资料来源:公开资料

车载激光雷达仍处于技术和产品的商业化探索期,不同技术路线各有优劣,激光雷达厂商基于提高技术路线容错率的角度考量,大多同时布局多种技术方案。一般而言,激光雷达厂商布局整体较为成熟的机械式、半固态式激光雷达有利于厂商快速将产品推出落地,并在与主机厂合作的过程中不断积累工程及相关经验,以帮助后续固态雷达在产品设计及工程量产方面能够更好的与主机厂需要契合;同时布局固态激光雷达、FMCW等方案保障未来的技术和产品的领先性。当下半固态成熟度更高,是激光雷达厂商的首选方案,例如法雷奥、Luminar、速腾聚创、禾赛科技、华为等主流激光雷达厂商均布局MEMS或转镜的半固态激光雷达方案;同时法雷奥、速腾聚创等厂商也均在布局全固态Flash方案。

国内外激光雷达厂商大多布局多种技术路线


资料来源:公开资料

 


本文相关报告

2022年版全球及中国激光雷达电机行业市场研究报告
2022年版全球及中国激光雷达电机行业市场研究报告

立鼎产业研究中心发布的《全球及中国激光雷达电机行业市场研究报告》主要对我国激光雷达电机行业的外部发展发展环境(政策影响、技术趋势影响等),激光雷达电机行业产业链上游发展的影响,激光雷达电机行业现状及市场供需,激光雷达电机行业经济运行指标,激光雷达电机行业竞争格...

2022年版中国车载激光雷达行业现状调研分析及市场前景预测报告
2022年版中国车载激光雷达行业现状调研分析及市场前景预测报告

——激光雷达一般将激光扫描仪、全球定位系统(GPS)和惯性测量装臵(IMU)相结合,根据核心部件自供能力,可将激光雷达厂商分为1)自供激光扫描仪,外购GPS和惯性测量装臵,代表厂商有奥地利Riegl、加拿大Optech;2)自供惯性测量装臵、GPS,外购激光扫...

决策支持

17310456736在线客服

扫描二维码,联系我们

微信扫码,联系我们

17310456736