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2、半固态激光雷达是目前车载的主流产品。按照扫描方式,有如下分类:硅基MEMS、转镜、振镜+转镜、旋转透射棱镜。
半固态激光雷达分类、代表厂商、车型、价格
(1)转镜:转镜分为一维转镜和二维转镜。一维转镜通过旋转的多面体反射镜,将激光反射到不同的方向;二维转镜顾名思义内部集成了两个转镜,一个多边棱镜负责横向旋转,一个负责纵向翻转,实现一束激光包揽横纵双向扫描。转镜激光雷达体积小、成本低,与机械式激光雷达效果一致,但机械频率也很高,在寿命上不够理想。
二维转镜激光雷达
(2)MEMS:通过“振动”调整激光反射角度,实现扫描,激光发射器固定不动,但很考验接收器的能力,而且寿命同样是行业内的重大挑战。支撑振镜的悬臂梁角度有限,覆盖面很小,所以需要多个雷达进行共同拼接才能实现大视角覆盖,这就会在每个激光雷达扫描的边缘出现不均匀的畸变与重叠,不利于算法处理。另外,悬臂梁很细,机械寿命也有待进一步提升。
MEMS振镜
(3)振镜+转镜:在转镜的基础上加入振镜,转镜负责横向,振镜负责纵向,满足更宽泛的扫射角度,频率更高价格相比前两者更贵,但同样面临寿命问题。
振镜+转镜式激光雷达,我们可以理解为二维转镜负责纵向扫描的转镜,换为振镜
(4)棱镜:棱镜激光雷达也称为双楔形棱镜激光雷达,内部包括两个楔形棱镜,激光在通过第一个楔形棱镜后发生一次偏转,通过第二个楔形棱镜后再一次发生偏转。控制两面棱镜的相对转速便可以控制激光束的扫描形态。
棱镜激光雷达累积的扫描图案形状像花瓣,中心点扫描次数密集,圆的边缘则相对稀疏,扫描时间持久才能丰富图像,所以需要加入多个激光雷达共工作,以便达到更高的效果。棱镜可以通过增加激光线束和功率实现高精与长距离探测,但结构复杂、体积更难控制,轴承与衬套磨损风险较大。
棱镜激光雷达照射方式
3、全固态激光雷达很理想,目前难以量产。顾名思义此激光雷达没有任何机械摆动结构,自然也没有旋转。将机械化的激光雷达芯片化,体型更小、性能更好、寿命更可靠,但逃脱不了摩尔定律的轨道,目前有两种方式。
OPA固态激光雷达工作原理
(1)OPA固态激光雷达完全没有摆动固件,利用多个光源组成阵列,合成特定方向的光束,实现对不同方向的扫描。具有扫描速度快、精度高、可控性好、体积小(Quanergy激光雷达只有90x60x60mm)等优点,缺点是易形成旁瓣,影响光束作用距离和角分辨率,同时生产难度高。
Flash固态激光雷达工作原理
(2)Flash固态激光雷达,也可以说是非扫描式,它可以在短时间直接发射出一大片覆盖探测区域的激光,利用光阵构建图像,就像是照相机,快速记录整个场景,减少了没有了转动与镜片磨损,相对更为稳定,不过缺陷也很明显,比如探测距离较近,对处理器要求较高,相对应成本也高。
六、激光雷达是L3自动驾驶的捷径?
自动驾驶是未来的趋势,目前市面上量产的仍然是L2级别自动驾驶,目前没有任何一款具备L3级别自动驾驶的车辆上路,L3级别不需要驾驶员对路况进行实时监控,只需要在系统提醒时接管车辆,L3才是真正解放双手的科技级别。
激光雷达的分辨率更高、体积小、质量轻、抗干扰能力相对强、低空探测性能好等众多优势,可以为自动驾驶带来质的提升。相比于视觉路线以及其他雷达传感器,激光雷达可以说是实现更高级别自动驾驶的捷径。
七、激光雷达市场前景
尽管国外激光雷达市场发展较早,但目前国内激光雷达市场已经开始呈现百花齐放的局面,不少初创企业在机械雷达方面较为领先,并向固态雷达发展。
在目前技术条件下,激光雷达是实现L3自动驾驶技术的捷径。L3智能驾驶汽车在年批量发布,有望带动激光雷达在年实现规模量产。未来随着量产激光雷达成本的降低,出于安全考虑激光雷达有望成为中高端汽车标配,车载激光雷达市场规模有望进一步扩大。
据相关咨询公司预测,至年全球激光雷达市场规模为.4亿美元(破百亿),较年可实现64.5%的年均复合增长率。其中,中国激光雷达市场规模将达到43.1亿美元,较年实现63.1%的年均复合增长率。
八、激光雷达的不足与改善
激光雷达在应用中也存在着不足。比如,大雾和大雨会减弱激光信号的强度,精度会下降,并且现在的激光雷达的点云是基于几何呈现的,虽然能分辨出形状,却不能辨别颜色和纹理等,这意味着激光雷达还无法区分纸袋和石头的不同。
为了改善激光雷达的缺陷,所以车辆在自动驾驶的感知层面还加入了摄像头。有分析认为,摄像头的高分辨率和激光雷达的精准测距,恰好互为补充。相比于依靠摄像头的纯视觉感知,激光雷达与摄像头融合,带来信息获取能力的提升,算法要求得以降低,行驶安全也会多一份保障。
自动驾驶一定是未来出行的主流,激光雷达是自动驾驶汽车的一双“眼睛”,在不远的未来会成为每辆智能汽车的标配。激光雷达要想成为“车规”级产品,必须要同时满足“成本够低”、“可靠”以及“可量产”三个重要条件。
九、搭载激光雷达车型汇总
小鹏P5、蔚来ET7、阿尔法S华为HI版、智己L7、宝马iX、AITO问界、威马M7
●
小鹏P5
激光雷达品牌:大疆Livox
数量:2
纵向线束:等效线
●蔚来ET7
激光雷达品牌:Innovusion(图达通)
数量:1
纵向线束:等效线
●
极狐阿尔法S华为HI
激光雷达品牌:华为
数量:3
纵向线束:96线
●
智己L7
激光雷达品牌:Innovusion(图达通)
数量:2
纵向线束:预计等效线
●
宝马iX
激光雷达品牌:Innovusion(图达通)
数量:1
纵向线束:预计等效线
●
AITO问界
激光雷达品牌:华为
数量:1
纵向线束:预计等效96线
●
威马M7
激光雷达品牌:Innoviz
数量:3
纵向线束:等效线
●更多搭载激光雷达车型:
长城WEY摩卡、上汽飞凡
R7、哪吒S、蔚来ET5、埃安LXPlus、沙龙机甲龙、奥迪A8、奔驰EQS、长安放舟架构、本田Legend、沃尔沃XC90、LucidAir等。
编辑总结:
不管怎样,目前激光雷达是自动驾驶进阶的最佳选择,半固态激光雷达是当下,纯固态激光雷达是未来,不排除随着技术的发展还有更好的替代产品出现,但目前看这已是我们所能看到的边际了。至于,活在当下的半固态激光雷达中哪个是主力,这就要看谁更能满足“成本够低”、“可靠”、“可量产”这三个重要条件了。