雷达|行业洞察:激光雷达 前装规模化量产拐点已至!( 二 )


据统计,2013-2018年,激光雷达领域投资规模呈现出平稳增长的态势,投资数量与投资金额保持正比例增长,投资金额在2018年达到23.87亿元,2019-2020年稍有回落后,在2021年上半年迎来快速增长,15起投资事件投资规模高达120.36亿元,尤其以5月份MagnetiMarelli成功融资12亿美元为最高。一级资本的支持不仅体现出市场对于激光雷达前景的看好,更为激光雷达行业的发展注入资金。
雷达|行业洞察:激光雷达 前装规模化量产拐点已至!
文章插图
二、光束操纵:混合固态激光雷达最快上车
从技术路径看,转镜、棱镜的半固态方案已基本具备前装量产能力并通过车规认证,被极狐、小鹏等车厂相继采用。
激光雷达的扫描系统通过对光束的操纵,实现对所探测目标的扫描,并产生实时的平面图信息。扫描技术直接决定了激光雷达的扫描频率、扫描范围、采集数据量等关键技术参数。根据光束操纵的方式,可分为扫描系统和Flash两种,其中扫描系统又包括机械式、混合固态、固态,也可以根据是否发生机械运动将Flash归为固态方式。
◆机械式:发展最早、技术成熟度最高,但是体积大、成本高、使用寿命短成为上车难题。自动驾驶领域激光雷达的鼻祖Velodyne最早设计出的类型即为旋转机械式激光雷达,其特点是激光发射器竖直排列,通过360°旋转对四周环境进行全面的扫描。优点是扫描速度快(5-20圈/秒)、高分辨率、抗光干扰能力强。
但是高频转动和复杂机械结构致使其平均的失效时间1000-3000小时,难以达到车规级设备最低13000小时的要求;同时面临造型不美观、易受损、制造成本高昂的难题,目前尚没有达到车规并搭载在(准)量产车型的激光雷达问世。据统计,Velodyne生产的16线/32线/64线激光雷达售价分别为4千美元/4万美元/8万美元(对应约为2.6万/26万/52万人民币);速腾聚创生产的16线/32线雷达售价分别在3万/13万人民币;镭神智能的16线/32线雷达售价分别为1.2万/3万人民币。
◆混合固态:分为转镜、MEMES微振镜、棱镜三种,成本大幅降低,最快上车成共识。
(1)转镜是通过一个转动轴带动镜子转动,其在功耗、散热等方面有着更大优势,全球第一个通过车规的法雷奥SCALA就是做转镜出身,目前转镜方案代表品牌包括华为、法雷奥、禾赛、Luminar、Innovusion等。
(2)MEMS微振镜激光雷达通过控制微小的镜面平动和扭转往复运动,将激光管反射到不同的角度完成扫描,激光发生器本身固定不动。优点是运动部件减少,可靠性提升很多;同时微振镜的引入可以减少激光器和探测器数量,成本大幅降低。
(3)棱镜扫描技术通过两个楔形棱镜使得激光发生两次偏转,控制两面棱镜的相对转速便可以控制激光束的扫描形态。
棱镜方式扫描图案形状状若花朵,而并非一行一列的点云状态,优点在于中心点云密度更高,但是机械结构也相对更加复杂,体积较前两者更难以控制,存在轴承或衬套的磨损等风险,目前发力棱镜激光雷达的主要是大疆旗下的Livox览沃,其将量产激光雷达价格下探至9000元。
◆全固态:所有部件都是固定的,包括OPA光学相控阵激光雷达、FLASH闪光激光雷达。
(1)OPA利用光源干涉技术实现光线角度偏转,通过控制阵列中
相邻发射光线的相位差实现3D空间的扫描,达到与旋转机械式雷达一样的效果,优点是扫描速度快、精度高,但是该技术对材料和工艺的要求都极为苛刻,目前尚处于实验室前期产品,短期内难以实现商业化。
(2)FLASH类似于一个照相机,在短时间内直接向前方发射出一大片覆盖探测区域的激光,通过高度灵敏的接收器实现对环境周围图像的绘制。