7-禾赛科技-无人驾驶激光雷达现状和展望-V2

无人驾驶激光雷达的现状和展望

孙恺@微言大义

2017年12月22日

HDL-32E VLP-16VLP-32C HDL-64E VLS-128™

•Velodyne 公司是机械式激光雷达龙头企业；•已经基本完成高线数激光雷达产品全线部署；•

2017年Q2小批量发货VLP32, 2017年12月发布VLS-128TM

•Waymo 是谷歌母公司Alphabet 旗下的独立的自动驾驶公司；•其自主研发的机械式激光雷达主要用于其自动驾驶系统中；

•暂时没有向第三方销售激光雷达。

探测系统集成了毫米波雷达、相机和自主开发的激光雷达

OS-1

线数64视场角360°×31.6°测距范围Up to 100m 距离分辨率0.03m 垂直分辨角

0.52°水平分辨角

0.18°(10Hz)

OS-1激光雷达点云图

高度：53mm 直径：80mm 重量：250g

Ouster 是一家成立于2015年的美国激光雷达初创公司，其两位创始人曾是Quanergy 的联合创始人；

Ouster 今年发布的64线机械旋转式激光雷达较市场同类产品在重量、尺寸与功耗上具有显著提高。

Pandar40

Pandar40点云图RS-LiDAR-32

RS-LiDAR-16

R-Fans-16

R-Fans-32

MX16线激光雷达

•国内车载机械式激光雷达技术日益成熟

•性能有追赶和超越国际水平的趋势

•并且正致力于量产化进程，以降低成本

机械式激光雷达

多线扫描激光雷达第一次搭载在量产车上

Laser scanner SCALA

视场角

145°×3.2°测距范围车：150m 行人：50m 距离分辨率0.04m 水平角分辨率0.25°垂直角分辨率

4层每层0.8°

机械式激光雷达在量产车中的应用

Audi A8发布会现场

SCALA 工作示意图

机械式激光雷达国际主要厂商

Luminar是一家成立于2012年的美国激光雷达初创公司；2017年4月Lunimar发布了使用1550nm激光的可以实现200m测远要求的激光雷达。Luminar激光雷达产品中包含一个激光器，一个传感器和可移动的光学器件。

Luminar激光雷达点云图

Luminar激光雷达1550nm激光对人眼视网膜伤害小，因而能够应用更强的激光光束，进而实现更远距离探测。

纵向线数非常密

1550nm波段激光器与探测器售

价昂贵，系统成本高；

发展展望

车企对激光雷达提出的要求：

测距距离≥200m+ （@10%反射率）~$100

通过车规标准测试帧率≥20Hz+角度分辨率≤0.1°一级人眼安全

车厂对激光雷达的需求

视场角：120°×30°

发射端：相控阵

接收端：SPAD

光学相控阵技术通过调节发射阵列中每个发射单元的相位差来改变激光的出射角度，从而达到激光扫描的目的。具有扫描速度快，系统稳定性高的优点。

远场多级干涉的存在影响作用距离和分辨率；

纳米级加工难度高，工艺不成熟；

接收端与发射端尚无合理匹配方案；

实际应用需要解决的问题：

Quanergy 宣称2017年将实现S3的生产与供货；

2017年6月Quanergy 宣布与Koito 合作开发车灯内置激光雷达传感器。

Quenergy S3

应用激光雷达测绘选自Quanergy 的展示

微振镜性能研究尚不成熟，如温度漂移、非线性等性质有待研究；微振镜尺寸限制通光口径，测远能力有限；

微振镜的一致性和产品寿命始终无法得到保证；

实际应用需要解决的问题：

应用MEMS 微振镜取代电机带动的振镜，实现对激光偏转方向的控制，从而实现场景扫描。具有扫描速度快、系统稳定性高的优点。

InnovizOne

微振镜原理示意图Innoviz 展示其产品

Innoviz 是一家以色列的激光雷达初创公司；

2018年Innoviz 将在CES 上展示产品InnovizPro ；

2019年Innoviz 将发布满足车规标准的产品InnovizOne 。

面阵激光雷达结构示意图

面阵激光雷达效果示意图面阵激光雷达应用发散光源，搭配面阵探测器，多像素同时探测场景距离信息。具有分辨率高、探测速度快、系统集成度高、稳定性高的优点。

接收端上每个像素可接收的能

量有限

发射端的能量密度不高

1550nm高灵敏度面阵探测器

工艺

实际应用需要解决的问题：

固态式激光雷达

面阵技术

直接飞行时间

间接飞行时间

接收端偏振调制

+CCD/CMOS

连续波调制+

CCD/CMOS

InGaAs APD

+CMOS电路

InGaAs GM-

APD+CMOS

独立Si APD 博世投资Continental收购与Valeo合作应用面阵技术的主要激光雷达公司及其技术方案：

Argo AI收购

发展展望

HDL-64E

Pandar40

机械式激光雷达的特点：

固态式激光雷达的特点：

Quenergy S3

InnovizOne

机械式与固态式应用比较

机械式激光雷达适合应用于商业运营车上，而固态式激光雷达更加满足车厂要求，是适合量产车的解决方案。

•产品售价较高达上万美元；•结构复杂，体积相对较大；•不一定满足车规标准；•

垂直线数32/40/64。

VS

•目标售价数百美元；

•结构相对简单，体积小；•必须满足车规标准；•

垂直线数等效≥100。