在華為ADS 4.0的發(fā)布會(huì)上,一條關(guān)于固態(tài)激光雷達(dá)的描述引起了人們注意。
固態(tài)激光雷達(dá)是ADS 4.0感知系統(tǒng)的重要組成部分,用于描述這一器件的優(yōu)點(diǎn)的文字篇幅也明顯超過(guò)了對(duì)單一器件應(yīng)該給于的篇幅,這些優(yōu)點(diǎn)包括:
1、高精度探測(cè):最小感知精度可達(dá)3cm,能夠精準(zhǔn)檢測(cè)到下沉臺(tái)階、水管、石頭等多種障礙物,可識(shí)別懸空水管、地鎖等隱蔽障礙物,配合艙內(nèi)激光視覺(jué)傳感器,能在100km/h?時(shí)速下檢測(cè)兒童玩具等小目標(biāo),實(shí)現(xiàn)零頓挫剎停,為車輛的安全行駛提供了有力保障。
2、尺寸小巧:其尺寸僅為45×50×44mm,體積約為傳統(tǒng)方案的1/3,便于集成安裝在車輛上,不會(huì)對(duì)車輛的空間和外觀設(shè)計(jì)產(chǎn)生過(guò)大影響,有利于車輛的整體造型和布局。
3、增強(qiáng)側(cè)向監(jiān)測(cè):采用“1?主雷達(dá)?+ 3?固態(tài)雷達(dá)”?方案強(qiáng)化側(cè)向盲區(qū)監(jiān)測(cè),提升了車輛對(duì)側(cè)向環(huán)境的感知能力,有助于減少側(cè)向碰撞事故的發(fā)生。
4、提升安全冗余:作為全維防碰撞系統(tǒng)CAS 4.0?的一部分,實(shí)現(xiàn)了全時(shí)速、全方向、全目標(biāo)、全天候的主動(dòng)安全能力,與分布式毫米波雷達(dá)等傳感器協(xié)同工作,為車輛提供了全方位的安全防護(hù)。
所謂固態(tài)激光雷達(dá),是指里面沒(méi)有旋轉(zhuǎn)的機(jī)械掃描裝置,所以可以做的更小,更耐久更結(jié)實(shí),因?yàn)闆](méi)有太多的精巧結(jié)構(gòu)可以損壞。它和傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)的區(qū)別,可以類比固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤的差別。
固態(tài)雷達(dá)確實(shí)是比較新的事物,但并非ADS 4.0最先引入。之所以引起業(yè)界注意,是因?yàn)槠鋺?yīng)用前景廣闊。
關(guān)鍵原理對(duì)比
機(jī)械式激光雷達(dá)需要帶動(dòng)反射鏡旋轉(zhuǎn)掃描,靠接收反射光來(lái)測(cè)定目標(biāo)的距離、方位和反射強(qiáng)度。
每一個(gè)反射點(diǎn)信號(hào)都是四元組(x,y,z,q),xyz是三維坐標(biāo),q代表反射強(qiáng)度。
激光雷達(dá)是可以識(shí)別車道線的,即使車道線是用白漆刷在馬路上的,在xyz坐標(biāo)上與路面無(wú)異,但是車道線表面的反射強(qiáng)度和路面不一樣,所以可以識(shí)別車道線。
Lidar系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射激光束,然后測(cè)量激光從發(fā)射到被目標(biāo)反射回來(lái)的時(shí)間,來(lái)計(jì)算出目標(biāo)與?Lidar?設(shè)備之間的距離等信息。每次激光脈沖發(fā)射和接收的過(guò)程,就對(duì)應(yīng)著一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量和生成。由于?Lidar?每秒會(huì)發(fā)射大量的激光脈沖,所以能快速生成大量的點(diǎn),這些點(diǎn)共同構(gòu)成了點(diǎn)云數(shù)據(jù),用于描述目標(biāo)物體或場(chǎng)景的三維信息。例如,一些用于自動(dòng)駕駛的?Lidar?傳感器,每秒可能會(huì)發(fā)射數(shù)十萬(wàn)個(gè)激光脈沖,也就意味著每秒能生成數(shù)十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)。
一些常見(jiàn)的機(jī)械式激光雷達(dá)中,如速騰聚創(chuàng)的Helios系列,其電機(jī)轉(zhuǎn)速有300rpm、600rpm和?1200rpm?三檔,分別對(duì)應(yīng)?5Hz、10Hz?和?20Hz?的幀率。這意味著電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一圈,就會(huì)掃描一次環(huán)境并輸出一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)(一圈就是一幀)。再如奧迪?A8?的4線束激光雷達(dá),其旋轉(zhuǎn)鏡由電機(jī)驅(qū)動(dòng),轉(zhuǎn)速約為?700r/min,水平探測(cè)范圍約?145°,可實(shí)現(xiàn)較好的環(huán)境感知。
一般來(lái)說(shuō),電機(jī)轉(zhuǎn)速越快,激光雷達(dá)的掃描速度就越快,輸出點(diǎn)云的速度也越快,能更及時(shí)地獲取周圍環(huán)境的信息,對(duì)于快速移動(dòng)的目標(biāo)或復(fù)雜環(huán)境的監(jiān)測(cè)更有利。但轉(zhuǎn)速的提升也會(huì)受到激光發(fā)射和接收模塊的性能、數(shù)據(jù)處理能力以及功耗等因素的限制。
激光雷達(dá)的“線”?指的是激光雷達(dá)在垂直方向上能夠發(fā)射和接收激光脈沖的激光線數(shù)量。
激光雷達(dá)通過(guò)發(fā)射激光脈沖并測(cè)量反射光來(lái)檢測(cè)距離等信息。線數(shù)越多,通常意味著垂直方向上的激光束越多,能獲取的環(huán)境信息就越豐富,點(diǎn)云分辨率也越高,成像更清晰。例如,128線激光雷達(dá)形成的點(diǎn)云圖能清晰分辨?200?米外車輛輪胎紋理,而?16?線雷達(dá)僅能勾勒出模糊輪廓。
對(duì)于360°?旋轉(zhuǎn)式和一維轉(zhuǎn)鏡式架構(gòu)的激光雷達(dá),線數(shù)等同于激光雷達(dá)內(nèi)部激光器的數(shù)量。
LiDAR每秒產(chǎn)生點(diǎn)的數(shù)量與線數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)、水平視場(chǎng)角、水平角分辨率等因素有關(guān)。一幀點(diǎn)云包含的點(diǎn)的個(gè)數(shù)計(jì)算公式為:水平視場(chǎng)角??水平角分辨率)*?線束數(shù)。而每秒產(chǎn)生的點(diǎn)數(shù)?=?一幀點(diǎn)云包含的點(diǎn)的個(gè)數(shù)?×?幀率(轉(zhuǎn)數(shù))。
例如,對(duì)于一個(gè)360°?視場(chǎng)角、64?線、10Hz?(一秒十圈)的激光雷達(dá),水平角分辨率假設(shè)為?0.1°,那么一幀點(diǎn)云包含的點(diǎn)數(shù)為360 0.1*64 = 230400個(gè),每秒產(chǎn)生的點(diǎn)數(shù)則為230400*10 = 2304000個(gè)
激光雷達(dá)要看周圍環(huán)境,是非掃描不可的,不掃描除非在360°全方位都裝上激光器發(fā)射頭和反射鏡,但是這個(gè)成本是無(wú)法承受的。
而固態(tài)激光雷達(dá)沒(méi)有旋轉(zhuǎn),又不是在360°全方位都裝上發(fā)射頭和反射鏡,那么如何實(shí)現(xiàn)掃描呢?
回答是只要能改變激光速的方向即可,不一定是通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)改變方向。
固態(tài)激光雷達(dá)能夠不用旋轉(zhuǎn)的根本原因是其采用了非機(jī)械旋轉(zhuǎn)的掃描技術(shù),通過(guò)電子部件或光學(xué)原理來(lái)控制激光的發(fā)射角度和掃描方向,主要包括以下幾種技術(shù)方式:
光學(xué)相控陣技術(shù):利用光學(xué)相控陣列,通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)射陣列中各個(gè)發(fā)射單元的相位差,來(lái)改變激光的出射角度,實(shí)現(xiàn)光束的指向掃描。這種方式基于電信號(hào)對(duì)相位的嚴(yán)格控制,可稱為電子掃描技術(shù),完全摒棄了機(jī)械結(jié)構(gòu),掃描速度快,精度高,能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)不同方向進(jìn)行快速掃描。
圖光學(xué)相控陣激光雷達(dá)示意圖,圖片【1】
Flash?技術(shù):Flash?固態(tài)激光雷達(dá)是一種非掃描式雷達(dá),它通過(guò)短時(shí)間內(nèi)直接發(fā)射出一大片覆蓋探測(cè)區(qū)域的激光,再利用高度靈敏的接收器來(lái)完成對(duì)環(huán)境周圍圖像的繪制,無(wú)需通過(guò)機(jī)械旋轉(zhuǎn)或掃描部件來(lái)改變激光的發(fā)射方向,而是一次性獲取整個(gè)視場(chǎng)的信息。
圖Flash激光雷達(dá)示意圖,圖片來(lái)自【1】
Flash激光雷達(dá)取FLash的名字,是因?yàn)樗ぷ鲿r(shí)會(huì)短時(shí)間內(nèi)直接發(fā)射出一大片覆蓋探測(cè)區(qū)域的激光,就像閃光一樣,快速照亮目標(biāo)場(chǎng)景,再利用高度靈敏的接收器來(lái)完成對(duì)環(huán)境周圍圖像的繪制,一次性獲取整個(gè)視場(chǎng)的信息 ,而不是像機(jī)械式激光雷達(dá)那樣通過(guò)旋轉(zhuǎn)等方式逐點(diǎn)掃描。如果要類比,可以類比照相機(jī)曝光。
lMEMS?技術(shù):基于?MEMS?的固態(tài)激光雷達(dá)利用微振鏡來(lái)改變單個(gè)發(fā)射器的發(fā)射角度進(jìn)行掃描,通過(guò)懸臂梁在橫縱兩軸的高速周期運(yùn)動(dòng),改變激光的反射方向,從而形成面陣掃描視場(chǎng)。雖然?MEMS?技術(shù)中存在微小的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件,但與傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)的大型旋轉(zhuǎn)部件相比,其結(jié)構(gòu)得到了極大簡(jiǎn)化,體積更小,可靠性更高。
圖MEMS激光雷達(dá)示意圖,圖片來(lái)【1】
下面以光學(xué)相控陣激光雷達(dá)為例:
圖光學(xué)相控陣(OPA)固態(tài)激光雷達(dá)的詳細(xì)原理圖
光學(xué)相控陣(OPA)的原理和結(jié)構(gòu),具體解釋如下:
圖中包含如下組件:
Waveguide(波導(dǎo)):圖中灰色線條,用于引導(dǎo)光的傳播路徑。
Light splitter(分光器):灰色矩形塊,作用是將輸入光分成多路,使光能夠進(jìn)入不同的通道。
Phase shifters(移相器):黑色方塊標(biāo)注“φ”?,通過(guò)調(diào)節(jié)電信號(hào)改變光的相位。
Grating couplers/Antennas(光柵耦合器/?天線):負(fù)責(zé)將波導(dǎo)中的光耦合輸出,發(fā)射到自由空間中。
各子圖內(nèi)容羅列如下:
圖(a):左側(cè)激光源(Laser)發(fā)出光,經(jīng)波導(dǎo)傳輸,由分光器將光分成多路,每路光經(jīng)過(guò)移相器后,由光柵耦合器?/?天線發(fā)射出去。圖中展示了光在光學(xué)相控陣中的傳輸路徑,通過(guò)坐標(biāo)軸(x、y、z)及角度(φ、θ)表示光的出射方向。
圖(b):與圖?(a)?類似,同樣是激光源發(fā)出光,經(jīng)分光器分路、移相器調(diào)節(jié)相位后由光柵耦合器?/?天線發(fā)射。但與圖?(a)?的光出射方向有所不同,體現(xiàn)了通過(guò)移相器改變光相位進(jìn)而改變出射角度的原理。
圖(c):展示了一維光學(xué)相控陣中波前(wavefront)的情況。多個(gè)發(fā)射單元(標(biāo)注?φ?的三角形)發(fā)出的光形成平面波前,通過(guò)控制各單元相位可控制波前方向。
圖(d):同樣是關(guān)于波前的示意圖,展示了通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)射單元相位,使波前產(chǎn)生傾斜,改變光的傳播方向(以角度?φ?表示),體現(xiàn)光學(xué)相控陣掃描光束的原理。
光學(xué)相控陣激光雷達(dá)原理有點(diǎn)像老式旋轉(zhuǎn)天線雷達(dá)到相控陣?yán)走_(dá)的改變,畢竟光也是一種波長(zhǎng)極短的無(wú)線電波罷了。
固態(tài)激光雷達(dá)的發(fā)展和上車應(yīng)用
固態(tài)激光雷達(dá)作為自動(dòng)駕駛新興核心傳感器,近年來(lái)在技術(shù)迭代和商業(yè)化應(yīng)用上取得顯著進(jìn)展。以下是其發(fā)展歷程、技術(shù)路線及上車應(yīng)用的分析:
1、技術(shù)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀
技術(shù)演進(jìn)路徑從機(jī)械式→半固態(tài)→全固態(tài):激光雷達(dá)從早期機(jī)械旋轉(zhuǎn)式(體積大、成本高)逐步向無(wú)運(yùn)動(dòng)部件的純固態(tài)過(guò)渡,提升可靠性和量產(chǎn)能力。
主流固態(tài)技術(shù)路線
Flash激光雷達(dá):通過(guò)面陣激光一次性照射場(chǎng)景,適合補(bǔ)盲應(yīng)用,但受限于SPAD探測(cè)器量產(chǎn)進(jìn)度,成本較高。
OPA(光學(xué)相控陣):通過(guò)電控相位調(diào)整光束方向,無(wú)需機(jī)械掃描,但技術(shù)成熟度較低,光作為一種波長(zhǎng)超短的電磁波,要控制其相互干涉不容易。
而MEMS技術(shù)在半固態(tài)激光雷達(dá)中用的比較多。
半固態(tài)是指部分結(jié)構(gòu)固定,部分采用可運(yùn)動(dòng)部件,不像機(jī)械式激光雷達(dá)通過(guò)整體機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描,也不像固態(tài)激光雷達(dá)完全無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件。比如,它可能使用一個(gè)或幾個(gè)旋轉(zhuǎn)的鏡片(如MEMS?微鏡、轉(zhuǎn)鏡、棱鏡 )來(lái)改變激光束方向?qū)崿F(xiàn)掃描 。結(jié)合固定部件與動(dòng)態(tài)部件進(jìn)行一維或二維掃描 。如?MEMS?半固態(tài)激光雷達(dá)靠微鏡在橫縱兩軸高速周期運(yùn)動(dòng)改變激光反射方向;一維掃描型通常用僅在水平方向低速轉(zhuǎn)動(dòng)的反射鏡改變光線方向 。相比機(jī)械式,體積更小、成本更低、可靠性更高,易集成到車輛等設(shè)備;與固態(tài)比,雖有運(yùn)動(dòng)部件,但在性能和成本間達(dá)到較好平衡,是當(dāng)下量產(chǎn)車等應(yīng)用的主流選擇。
目前關(guān)鍵技術(shù)突破
小型化:Flash激光雷達(dá)從“車廂級(jí)”縮小至“厘米級(jí)”,得益于激光器與探測(cè)器陣列集成。
芯片化:SPAD(單光子雪崩二極管)和SoC(系統(tǒng)級(jí)芯片)國(guó)產(chǎn)化推動(dòng)成本下降,可以參考【2】和【3】。
以下我們列舉一些國(guó)內(nèi)使用固態(tài)激光雷達(dá)做輔助駕駛的案列,因?yàn)檫@些案例引述原始報(bào)道,使用了自動(dòng)駕駛字眼(比如華為智駕),本文仍然沿用它們自動(dòng)駕駛的叫法:
滴滴自動(dòng)駕駛與RoboSense 速騰聚創(chuàng)合作方案:RoboSense 速騰聚創(chuàng)與滴滴自動(dòng)駕駛達(dá)成合作,雙方基于 RoboSense 的全固態(tài)數(shù)字化激光雷達(dá) E1,圍繞滴滴自動(dòng)駕駛與廣汽埃安合作的首款 L4 Robotaxi 車型開(kāi)展工作。E1代表了激光雷達(dá)數(shù)字化的重要進(jìn)展,率先且迄今為止唯一實(shí)現(xiàn)了 SPAD - SoC 芯片自研量產(chǎn),還突破了二維可尋址 VCSEL 技術(shù)等,沒(méi)有任何運(yùn)動(dòng)部件,能滿足各類場(chǎng)景需求。參考【4】
RoboSense?速騰聚創(chuàng)?RS - Fusion - P6?方案:這是?RoboSense?推出的首款面向?L4?自動(dòng)駕駛的車規(guī)級(jí)固態(tài)激光雷達(dá)感知解決方案。它完美融合了基于二維?MEMS?掃描技術(shù)的硬件和基于人工智能技術(shù)的軟件,具備靈活可擴(kuò)展性,適用于多種自動(dòng)駕駛應(yīng)用。該方案采用四顆?M - series?固態(tài)激光雷達(dá),可實(shí)現(xiàn)?360?度水平范圍的智能感知,能檢測(cè)?200?米外的交通狀況,并快速處理數(shù)據(jù),為自動(dòng)駕駛控制中心提供反饋。參考【5】
禾賽科技“千厘眼”?感知方案:禾賽科技在?2025?年上海車展前夕發(fā)布?“千厘眼”?感知方案,涵蓋?L2?至?L4?級(jí)智能駕駛需求。其中面向?L4?級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的?“千厘眼?A”?方案,包含?4?顆超高清?AT1440?以及?4?顆純固態(tài)?FTX?激光雷達(dá)。該方案遠(yuǎn)距近距兼?zhèn)?,全視野無(wú)盲區(qū),以業(yè)界最高線數(shù)的超高性能激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)?360°?全覆蓋,可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)小目標(biāo)探測(cè)能力,滿足?L4?自動(dòng)駕駛應(yīng)用如?Robotaxi、Robotruck?等高速行駛所需的全向高清感知。參考【6】
華為乾崑智駕ADS 4?方案:華為乾崑智駕?ADS 4?采用全新的?WEWA?架構(gòu),通過(guò)云端?AI?生成難例擴(kuò)散模型,結(jié)合車端高精度固態(tài)激光雷達(dá)、艙內(nèi)激光視覺(jué)傳感器等新型感知模組,實(shí)現(xiàn)端到端時(shí)延降低?50%、通行效率提升?20%、緊急制動(dòng)率下降?30%?的突破性進(jìn)展。其?Ultra?旗艦版支持高速?L3、泊車代駕及全場(chǎng)景智能輔助駕駛,通過(guò)全維防碰撞系統(tǒng)?CAS 4.0、首發(fā)量產(chǎn)高精度固態(tài)激光雷達(dá)(最小精度?3cm)及分布式毫米波雷達(dá),實(shí)現(xiàn)了全時(shí)速、全方向、全目標(biāo)、全天候的主動(dòng)安全能力。參考【7】
小馬智行第七代車規(guī)級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng):小馬智行2025?年上海車展發(fā)布的第七代車規(guī)級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng),是全球首個(gè)基于車規(guī)級(jí)芯片實(shí)現(xiàn)?L4?級(jí)全場(chǎng)景無(wú)人駕駛能力的方案,采用?100%?車規(guī)級(jí)零部件,覆蓋固態(tài)激光雷達(dá)、英偉達(dá)?Orin - X?芯片等關(guān)鍵組件,設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)?10?年?60?萬(wàn)公里。同時(shí)基于?PonyWorld?世界模型技術(shù),L4?級(jí)?Robotaxi?車隊(duì)已實(shí)現(xiàn)?50?萬(wàn)小時(shí)全場(chǎng)景、全無(wú)人運(yùn)營(yíng),安全性更高。參考【8】
目前最小的固態(tài)激光雷達(dá)
索尼AS-DT1微型LiDAR深度傳感器宣傳是嵌入式Lidar,但屬于固態(tài)雷達(dá)(Solid-State LiDAR)。
AS-DT1采用直接飛行時(shí)間(dToF)技術(shù),并搭載單光子雪崩二極管(SPAD)傳感器模塊。固態(tài)雷達(dá)的核心特征是無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件,依賴半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)現(xiàn)光束控制,而dToF+SPAD的組合正是典型的固態(tài)方案。
尺寸與重量:僅29×29×31mm(比華為ADS4.0的固態(tài)激光雷達(dá)45×50×44mm還要小的多)、50克,為全球最小最輕的LiDAR傳感器。這種極致小型化依賴索尼的光學(xué)鏡頭集成技術(shù)和堆棧式SPAD設(shè)計(jì)。
應(yīng)用場(chǎng)景:面向無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、輔助駕駛汽車等對(duì)體積敏感的領(lǐng)域,需高度可靠的固態(tài)方案。汽車雖大,但對(duì)Lidar體積敏感的場(chǎng)景很常見(jiàn),比如家用轎車的側(cè)面補(bǔ)盲,經(jīng)常裝在B柱上,而B(niǎo)柱的寬度和厚度十分有限。還有港口無(wú)人集卡,在吊裝集裝箱時(shí)需要準(zhǔn)確對(duì)位,對(duì)位用的1線激光雷達(dá)是裝在集裝箱卡車側(cè)面新增的一個(gè)小支撐柱上(這樣就不用改動(dòng)車體),這是筆者在廈門港無(wú)人集卡項(xiàng)目的實(shí)際經(jīng)歷。
索尼AS-DT1通過(guò)dToF+SPAD技術(shù)、無(wú)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和超小型化封裝,符合固態(tài)雷達(dá)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),是當(dāng)前固LiDAR領(lǐng)域的前沿產(chǎn)品。其發(fā)布也反映了行業(yè)向嵌入式、芯片級(jí)解決方案發(fā)展的趨勢(shì)。
總結(jié)
根據(jù)報(bào)告【10】,預(yù)計(jì)2030年全球固態(tài)激光雷達(dá)市場(chǎng)將超240億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率約30%。后續(xù)技術(shù)融合,多傳感器融合(攝像頭+雷達(dá))與4D點(diǎn)云成像成為發(fā)展方向。而且固態(tài)激光雷達(dá)除了體積小重量輕外,還有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。固態(tài)激光雷達(dá)與機(jī)械激光雷達(dá)在價(jià)格上存在顯著差異,以下是詳細(xì)對(duì)比分析:
1.價(jià)格區(qū)間對(duì)比
類型 | 價(jià)格范圍 | 典型產(chǎn)品示例 |
機(jī)械式激光雷達(dá) | 8,000 - 80,000美元 | Velodyne 64線(8萬(wàn)美元)、32線(2萬(wàn)美元) |
半固態(tài)激光雷達(dá) | 500 - 1,000美元 | 禾賽AT128(500美元)、覽沃HAP(轉(zhuǎn)鏡式) |
全固態(tài)激光雷達(dá) | 800美元以下(新興低成本方案) | 低端固態(tài)雷達(dá)(如研究用方案) |
2. 成本差異原因
機(jī)械式雷達(dá):依賴旋轉(zhuǎn)部件和復(fù)雜光學(xué)結(jié)構(gòu),芯片組成本高(如16組芯片成本達(dá)3,200美元),且體積大、量產(chǎn)難度高。
固態(tài)雷達(dá):采用MEMS微振鏡或Flash等芯片化方案,集成度高,生產(chǎn)成本大幅降低(約機(jī)械式的1/10)。
但是固態(tài)激光雷達(dá)也存在挑戰(zhàn)和不足:
挑戰(zhàn) | 應(yīng)對(duì)方向 |
高成本(SPAD量產(chǎn)難) | 推進(jìn)芯片國(guó)產(chǎn)化與規(guī)?;a(chǎn) |
探測(cè)距離與分辨率平衡 | 開(kāi)發(fā)高靈敏度探測(cè)器(如dToF技術(shù)) |
車規(guī)級(jí)可靠性驗(yàn)證 | 優(yōu)化散熱、防塵等集成系統(tǒng)設(shè)計(jì) |
而且固態(tài)激光雷達(dá)相比機(jī)械激光雷達(dá)還有些劣勢(shì):
1.探測(cè)距離和分辨率
探測(cè)距離較短:固態(tài)激光雷達(dá)的探測(cè)距離通常較短,一般在幾百米范圍內(nèi),而機(jī)械激光雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的探測(cè)距離(如100米以上)。
分辨率較低:固態(tài)激光雷達(dá)的分辨率通常不如機(jī)械激光雷達(dá),尤其是在遠(yuǎn)距離探測(cè)時(shí),其點(diǎn)云密度和細(xì)節(jié)表現(xiàn)較差。
2.視場(chǎng)角(FOV)限制
視場(chǎng)角較?。汗虘B(tài)激光雷達(dá)的視場(chǎng)角通常較窄,難以實(shí)現(xiàn)360°全景掃描,而機(jī)械激光雷達(dá)可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)部件實(shí)現(xiàn)大范圍掃描。
動(dòng)態(tài)目標(biāo)檢測(cè)受限:窄視場(chǎng)角可能導(dǎo)致對(duì)快速移動(dòng)目標(biāo)的跟蹤能力不足。
3.環(huán)境適應(yīng)性
抗干擾能力較弱:固態(tài)激光雷達(dá)的接收面較大,容易引入環(huán)境光噪聲,影響信噪比和掃描精度。
極端氣候性能差:在雨雪、霧霾等極端天氣條件下,固態(tài)激光雷達(dá)的性能可能顯著下降。
4.技術(shù)成熟度
量產(chǎn)難度高:部分固態(tài)技術(shù)(如OPA、Flash)仍處于發(fā)展階段,存在可量產(chǎn)性、精度和可靠性問(wèn)題。
掃描頻率低:固態(tài)方案的掃描頻率可能低于機(jī)械式,影響實(shí)時(shí)性。
5.成本與性能權(quán)衡
低成本犧牲精度:部分固態(tài)方案通過(guò)降低線束或簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)來(lái)壓縮成本,但可能導(dǎo)致性能妥協(xié)。
對(duì)比表格如下:
劣勢(shì)項(xiàng) | 固態(tài)激光雷達(dá) | 機(jī)械激光雷達(dá) |
探測(cè)距離 | 較短(通常<300米) | 較遠(yuǎn)(可達(dá)100米以上) |
分辨率 | 較低,遠(yuǎn)距離細(xì)節(jié)少 | 較高,點(diǎn)云密集 |
視場(chǎng)角 | 窄(通常<120°) | 360°全景掃描 |
環(huán)境抗干擾 | 易受環(huán)境光影響 | 抗干擾能力較強(qiáng) |
極端氣候適應(yīng)性 | 性能下降明顯 | 相對(duì)穩(wěn)定 |
技術(shù)成熟度 | 部分技術(shù)未成熟 | 成熟度高 |
總的來(lái)說(shuō),固態(tài)激光雷達(dá)在可靠性、體積和成本上具有優(yōu)勢(shì),沒(méi)有那么多需要物理運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu),但短期內(nèi)仍需克服探測(cè)距離、分辨率和環(huán)境適應(yīng)性等技術(shù)瓶頸。機(jī)械激光雷達(dá)則在性能上更勝一籌,適合高精度需求場(chǎng)景。
所以固態(tài)激光雷達(dá)上車,往往是先作為補(bǔ)盲雷達(dá)。
但是華為乾崑智駕ADS 4?的?Ultra?旗艦版中,高精度固態(tài)激光雷達(dá)是主要雷達(dá),而非單純的補(bǔ)盲雷達(dá)。
據(jù)報(bào)道,這種高精度固態(tài)激光雷達(dá)最小精度達(dá)3cm,最遠(yuǎn)探測(cè)距離 250 米,垂直方向大 FOV 視角實(shí)現(xiàn)全方向感知覆蓋,不僅能精準(zhǔn)識(shí)別各類障礙物、還原物理世界,還與艙內(nèi)激光視覺(jué)傳感器、分布式毫米波雷達(dá)等協(xié)同構(gòu)成全維防碰撞系統(tǒng) CAS 4.0,在高速 L3全場(chǎng)景智能輔助駕駛等功能中發(fā)揮核心感知作用 ,是智駕系統(tǒng)的主要雷達(dá)。它也是ADS 4創(chuàng)新性和先進(jìn)性的來(lái)源之一。
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