什么是激光雷达 不同技术路线的激光雷达的优势

随着国产激光雷达第一股，市场认可了。

禾赛科技纳斯达克敲钟首日，股价即刻上涨逾10%。

车载激光雷达出货量第一、超10家车企近百万定点、“量产”头把交椅…

出自清华的禾赛科技成功上市，让3个85后创始人解锁万亿身价。

但更重要的是，在欧美激光雷达公司遭遇普遍困境后，禾赛成为代表中国阵营出战的第一家。

禾赛上市，造了多少富

中国激光雷达第一股，此次发行价为19美元/股，募资规模达到1.9亿美元，以此计算市值为24亿美元（约合人民币160亿元）。

再加上敲钟后股价上涨的10%，目前禾赛科技市值已经达到176亿元。

所以按照招股书中透露的信息，禾赛这次上市，身家过亿的富豪，至少造了4个。

那么我们来研究一下什么是激光雷达。

激光雷达根据扫描方式和测距原理的不同分为不同的激光雷达，不同技术路线的激光雷达有着不同的优势。

通常激光雷达可以分为两大类：机械式激光雷达和固态激光雷达。机械式激光雷达采用机械旋转部件作为光束扫描的实现方式，可以实现大角度扫描，但是装配困难、扫描频率低。固态激光雷达，目前的实现方式有微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)、面阵闪光(Flash)技术和光学相控阵(opticalphased array, OPA)技术。MEMS 采用微扫描振镜，达到了一定的集成度，但是受限于振镜的偏转范围；Flash 技术已有商用，但是视场角受限，扫描速率较低；OPA扫描技术是基于微波相控阵扫描理论和技术发展起来的新型光束指向控制技术，具有无惯性器件、精确稳定、方向可任意控制等优点，成为近年来研究的热点，液晶、集成波导光学相控阵等固态技术方法层出不穷。激光雷达在无人驾驶、机器人等人工智能领域也将向着小型化的趋势发展.

激光雷达可以高精度、高准确度地获取目标的距离、速度等信息或者实现目标成像。如图 1 所示是激光雷达的发射和接收在同一系统中的工作原理。激光通过扫描器单元形成光束角度偏转，光束与目标作用形成反射/散射的回波。当接收端工作时，可产生原路返回的回波信号光子到达接收器，接收端通过光电探测器形成信号接收，经过信号处理得到目标的距离、速度等信息或实现三维成像。可见，光束扫描器和探测系统的实现方式便是研究重点，需求从机械式向小型化全固态方向发展。

激光雷达的原理

机械式激光雷达存在精密装配困难、系统庞大等缺点，目前价格仍然居高不下。为了突破这一缺陷，研究者们提出了诸多的解决方案。20 世纪 90 年代开始出现 Flash 3D 成像激光雷达，也出现了通过液晶实现的首个光学相控阵结构，21 世纪初出现了 MEMS类型的激光雷达组件，迄今各种方案竞相追逐，不断发展。MEMS 器件作为机械式向固态 LiDAR 过渡的解决方案，具有一定程度的小型化、响应速度较快的特点，且 MEMS 功能性结构能够忍受热压，因此可以承受相对较高的激光能量，但是由于 MEMS 结构单元尺寸较大，存在机械振动、旋转，受环境因素影响较大。针对全固态激光雷达发展需求，Flash 激光雷达可对目标一次照射成像，成像质量最终取决于面阵探测器的性能，但是数据庞大，一次成像速度较慢。液晶光学相控阵器件在空间光调制器领域商业化应用成熟，具有全固态、便宜、可大面积制作等特点，但是响应速度较慢、光束可偏转角度较小。数十年来，集成光波导相控阵芯片作为全固态、小型化 LiDAR 最有潜力的解决方案得到了广泛的研究，硅基光学相控阵激光雷达具有 CMOS 兼容的特点，价格便宜，但是热光效应的扫描速度仍有待提升，可以采用硅基等离子体色散效应的相位调制器来满足更高速的应用需求。从目前相控阵芯片性能来看，光学相控阵天线的大规模集成将增大激光雷达的光学孔径，提高分辨力，但是，大规模片上激光雷达尺寸根本上是受限于电压控制单元的电极引线总体尺寸，相控阵列数越多，电极排布越困难，可以通过电极多层分布的方式解决此问题。

目前在研究比较热门的车载激光雷达领域，成熟商用的激光雷达大多是机械式激光雷达，行业龙头Velodyne 公司成立于 1983 年经过多年机械雷达研究的积累，行业地位很难动摇。Leddar Tech公司是MEMS激光雷达的代表性公司。国内的激光雷达公司大多成立不久，镭神智能、北科天绘、速腾聚创、禾赛科技等大多在机械式激光雷达方案上不断改进，在 MEMS激光雷达领域有所涉及但仍未大规模商用；北醒科技、光珀智能、华科博创等国内公司在 Flash 激光雷达领域也不断推出产品。Quanergy 公司将相控阵激光雷达代入商业视野，正研发适用于车内传感系统和无人驾驶汽车的全固态激光雷达。

编辑：黄飞