激光雷达（六），主流激光雷达产品介绍

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前面五篇文章，笔者详细介绍了激光雷达不同技术路线的工作原理，而用这些技术路线组合出来的主流产品具有什么样的性能，其实是主机厂更关心的话题。从市场份额来看，禾赛科技、速腾聚创、图达通无疑是激光雷达行业的头部三熊，各家的主流产品AT128、RS-Lidar-M1和Falcon已经得到部分主机厂管理层的认可，本篇文章，笔者就对这三款产品进行一个基本介绍。01 禾赛科技AT128AT128是禾赛科技在2021年8月份推出的一款混合固态激光雷达产品，首发车型为2022年6月上市的理想L9。其核心的性能参数如表1所示。
表1 AT128核心性能参数

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AT128人如其名，有128个货真价实的激光器，我们知道，激光器成本在激光雷达整个成本里占大头，别人用五六个，你用一百多个，成本上如何找到最优解呢。禾赛科技给出的解决方案是芯片化，通过半导体工艺将芯片阵列化，图1蓝色矩形框框起来的部分就是128个激光器的芯片阵列化方案。阵列化方案可以减少产线装配时间、光路调整时间，从而提高生产效率、降低生产成本。

图1 AT128 激光器阵列化方案目前半导体激光器有两种，EEL和VSCEL，VSCEL激光器垂直衬底表面发光，特别适合利用半导体工艺实现大规模发光阵列。从部分自媒体的拆解报告来看，AT128里面使用的是Lumentum峰值功率为70W、波长为905nm的VCSEL激光器，型号应该是M51-100。但是VCSEL的缺点是功率密度低，比EEL低一个数量级，而在功率密度低而想提高探测距离的就只能选用效率及灵敏度更高为探测器，为此AT128里选用的是SiPM探测器。AT128扫描模块为转镜方案，因为有实实在在的128个激光器，所以只需要一维转镜即可，负责水平视场角扫描。02 图达通FalconFalcon是图达通和蔚来在2021年1月NIO Day上联合推出的一款混合固态激光雷达产品，首发车型为2022年3月上市的蔚来ET7，其核心的性能参数如表3所示。
表2 Falcon核心性能参数

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我们先从图达通2019年在国内申请的一份专利《用于LIDAR系统的二维操纵系统》来整体了解一下这款激光雷达采用的技术路线。如图2所示，整个系统包含光源706，扫描光学器件712，可旋转多面棱体702和探测器712。
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图2 专利《用于LIDAR系统的二维操纵系统》中附图光源和探测器数量可以是一个或多个，扫描光学器件可以是镜式检流计、旋转镜或光栅中的任意一种，主要作用是将光源发射的一个或多个光信号反射到旋转多面棱体上。扫描光学器件采用倾斜的方式并以一定方向来扫描光源的一个或多个信号。可旋转多面棱体具有任意数量的反射面，可以是6/8/10/20……个。可旋转多面棱体基于驱动电机绕着轴线703旋转，以沿着垂直于旋转轴线方向扫描从光源递送过来的光信号。扫描光学器件用来负责垂直方向扫描，可旋转多面棱体负责水平方向扫描。发射出去的光信号在708区域内击中对象发生散射后，返回的光信号返回到旋转多面棱体上，反射回到扫描光学器件，并由透镜710聚焦到探测器712上。接下来我们就看一下部分自媒体的拆解分析。从实物拆解来看，Falcon光源部分采用了一个1550nm的光纤激光器，这也是最远500m，10%反射率下250m测距能力的基础。扫描模块采用振镜+棱镜的技术方案，振镜（非MEMS微振镜）在摆动电机的作用下负责垂直25°范围内的扫描，棱镜采用的是五边形，在旋转电机的作用下负责水平120°范围内的扫描。振镜+棱镜的组合也让Falcon具有动态调节感兴趣区域（Region of Interest，ROI）的能力，通过降低振镜摆动电机在某一角度区间内的旋转速度，可以让垂直角度范围内扫描点更密集，棱镜的转速虽然是恒定不变的，但是通过周期性提升激光器点频，也能在特定的水平视场角内让扫描电更密集，ROI扫描示意图如图3所示。
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图3 Falcon ROI扫描示意图（来源中信证券）通过此种调节，ROI点云密度可以做到非ROI点云密度的6倍，ROI区域的角度分辨率也可以达到0.06°x0.06°。由于光线激光器的功率密度足够，Falcon探测器选用了普通的APD探测器，这也是该省省、该花花。03 速腾聚创RS-Lidar-M1M1是速腾聚创2018年1月在美国CES展上推出的一款混合固态激光雷达产品，只不过当时还是工程样机阶段，后经过两年的打磨，SOP版本于2020年1月推出，首发车型为2022年9月上市的小鹏G9。其核心的性能参数如表3所示。
表3 M1核心性能参数

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2021年是M1这颗激光雷达的高光时刻，到这一年的年底，共获得约40余款车型定点，成为当时拿到车企前装定点最多的激光雷达企业，后来禾赛科技AT128量产后，这一局面才被打破。下面笔者从民生电子拆机报告里，汇总一些M1核心零部件信息。激光器类型为EEL，数量为5个，供应商为欧司朗。扫描模块为MEMS微振镜，镜面尺寸5mm左右，供应商为希景科技。其扫描示意图如图4所示，由六个区域拼接而成。探测器类型为SiPM，供应商为安森美。处理器为赛灵思的FPGA方案，型号为：XAZU2EG。
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图4 MI扫描示意图（来源中信证券）04 总结2024年1月份的美国CES展上，禾赛科技推出了物理512线超高清超远距激光雷达AT512，速腾聚创发布了940nm超长距激光雷达M3，图达通联手Wideye推出了一种创新的车内激光雷达解决方案，法雷奥祭出了性能卓越的SCALA 3，Aeva推出首款可量产汽车级FMCW 4D激光雷达Atlas……激光雷达的创新还在路上，智驾的感知终局方案还存在变数。广告时间：我们作者历时两年整理的一本自动驾驶领域科普书籍，从硬件、软件和行业三个维度全面科普自动驾驶，有需求有能力的小伙伴多多支持，不胜感激。