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激光雷达打响前装量产之战,1550nm+MEMS方案成下一个“风口”

2021年08月02日14:45|高工智能汽车

当前,自动驾驶正在往更高级别的方向发展,由此催生了巨大的激光雷达需求。


年以来,包括蔚来、北汽极狐、上汽R汽车、小鹏汽车等诸多汽车制造商都公布了搭载激光雷达的全新车型,大部分于2022年量产上市。


从这些车企选择的激光雷达产品来看,大多数选择了中距离分辨率有限的激光雷达,结合毫米波雷达、摄像头、超声波雷达等其他传感器设备,作为更高级别自动驾驶的感知系统。


例如,小鹏P5搭载的是Livox提供的两颗定制版车规级激光雷达,最大探测距离150m(@10%反射率),与之搭配的还有5个毫米波雷达+13个摄像头+12个超声波雷达。


不可否认,激光雷达大规模应用还需要显著降低成本、提高产品寿命,并且需要突破更高的探测距离(超过250m,甚至是300-400m)、超高扫描线束等技术瓶颈。


我们一直在研究如何提高激光雷达的探测距离、分辨率、扫面线束等性能指标,并且我们也在尝试通过自研的接收及ASIC芯片等方式来降低成本。”一径科技联合创始人兼产品副总裁李云翔指出。

比如一径科技全新推出的前向长距MEMS激光雷达ML-Xs,其采用的是 MEMS微振镜+1550nm 光纤激光器的方案,在探测距离、线束、角分辨率等诸多性能上面都优于行业平均水平。


一径科技激光雷达产品ML-Xs


与此同时,通过多项创新方案,一径科技不仅规避了机械式激光雷达在电机高速旋转导致雷达寿命减短的问题,还一举打破了MEMS激光雷达的传统结构限制。


正是因为一径科技在产品上面不断的创新与突破,以及在前装量产落地方面的领先,一径科技B轮融资获得了英特尔资本和创新工场两大明星投资机构的数亿元融资。


据悉,本轮融资将主要用于一径科技常熟工厂产线生产自动化及产能提升的实现。同时,一径科技将加大产品及核心芯片的研发投入,加速长距等新产品的开发,进一步推动MEMS激光雷达在乘用车领域的前装量产。

一、1550nm波长激光雷达成为主流

尽管市场上大多数的激光雷达仍然选用的是905nm波长的激光发射器,但包括Luminar、Innovusion、一径科技在内的激光雷达企业已经开始相继采用1550nm波长的光纤激光器。

众所周知,在复杂气候天气下,被探测物体的反射率会发生变化,导致激光雷达有效距离缩短。但是,使用1550nm的激光器不仅可以在人眼安全范围内提升几个数量级的出光功率,而且可以更加有效的避开阳光噪声区域,从而降低背景光噪声,两方面综合下来,延长激光雷达的有效探测距离。

从一径科技最近推出的1550nm+MEMS方案激光雷达ML-Xs也可以看出,各项参数都达到了全新的高度。比如视场角达到120°×25°,角分辨率达到0.15°,线束达到200线,背景光噪声(在自然光照条件下)降低了70%。

李云翔表示,激光雷达ML-Xs作为一款前向长距MEMS激光雷达,可以兼顾高速前向远距和中/低速大角度应用场景,未来主要面向ADAS及L4+级以上的自动驾驶。这是一径科技激光雷达方案最大的特点之一。

据《高工智能汽车》了解,当前自动驾驶对于激光雷达的要求主要包括足够远的探测距离、超高的扫描线束、外界环境免疫、人眼安全、车规可靠性五大方面。

1550nm的发射器要比905nm的更安全,可加大激光器的功率、提高信噪比、减小脉冲宽度,并且对人眼安全性更高,更重要的是提升了激光雷达的有效距离。”李云翔表示,“1550nm波长激光雷达将成为主流趋势。”

二、如何冲破成本与车规瓶颈?

过去几年以来,车载激光雷达领域涌进了一大批初创公司,以及汽车零部件制造商、跨界科技巨头等,激光雷达市场竞争已经趋于白热化。

毋庸置疑,除了车规可靠性、探测距离等性能指标之外,成本也开始成为考验激光雷达企业的新指标。

李云翔介绍,与传统的机械式激光雷达相比,MEMS激光雷达在车规可靠性、生产制造一致性、结构设计更集成化等方面都有更加突出的优势。这也是一径科技一直坚持走MEMS路线的根本原因。

一径科技产品点云效果图


更重要的是,一径科技一直坚持底层芯片和元器件等的自主研发和创新设计,目前其自研的的LiDAR专有芯片和核心算法已经成型,同时其独立设计并拥有自主知识产权的激光雷达系统,已经被授予多项专利。


如,针对MEMS激光雷达因为微振镜转动角度小而在水平感知视场角方面弱于机械式激光雷达的问题,一径科技将微振镜反射后的激光配合特殊的光学扩角系统,对光路进行了特别设计,同时自研接收端的芯片,突破了MEMS激光雷达水平感知范围小的难题,并进一步压缩1550nm激光雷达的成本。

根据李云翔介绍,一径科技全新推出的ML-Xs产品便采用了自研的接收及ASIC芯片,并配合信号处理算法,不仅实现了阳光免疫、串扰光抑制等关键功能,还能够保证集成度以及大幅降低激光雷达的成本。

“一径科技从产品设计开始就考量了规模量产的可行性。我们的MEMS方案不要求高精密的光学装调,就能实现高度自动化的装调和封装,极大地提高了组装的良率和效率,从而实现低成本的激光雷达产品。”李云翔补充说道。

除此之外,一径科技一直在进行包括激光雷达ISO26262功能安全、商用车的可靠性标准(ISO-16750)等标准要求的系列车规验证试验,如2000Hz随机振动、50g的机械冲击以及-40-85℃的高低温循环等。

据悉,2020年11月,一径科技获得IATF-16949符合性认证,预计今年年底完全通过IATF-16949认证。

在前装量产能力方面,一径科技已经打造了MEMS激光雷达技术平台,并且建成了世界首条年产能5万台的车规级MEMS激光雷达生产线。

与此同时,除了自研芯片之外,一径科技还与产业链合作伙伴达成战略合作,共同推动激光雷达产品的成本下降。

截止目前,一径科技已经推出了面向短距补盲应用的激光雷达ML-30s和前向长距激光雷达ML-Xs两大系列产品,并且在车规可靠性、前装量产能力等方面已经形成了突出的竞争优势。

当前,激光雷达“上车”还处于早期阶段,未来车载激光雷达厂商的竞争将围绕技术迭代、提升性能、降低成本、配套车型能力等方面展开。有业内人士坦言,技术突破较快且配套客户方面优势较强的企业将占据市场主导地位。

据悉,一径科技已经拿到了多个细分领域头部客户和主机厂的定点订单,覆盖商用物流重卡、无人循环巴士、无人配送和Robotaxi等领域,接下来几年将迎来大规模前装量产的突破。

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