「4 顆以下，請別說話?！?/p>

隨著長城旗下新能源汽車品牌沙龍汽車的一句喊話，在 2021 年 11 月舉辦的廣州車展上，沙龍汽車首款車型機(jī)甲龍首次對外亮相，并號稱是「全球首款搭載 4 顆激光雷達(dá)」的車型。

機(jī)甲龍采用的是華為 96 線混合固態(tài)激光雷達(dá)方案，單顆雷達(dá)的探測范圍可覆蓋橫向 120°縱向 25°，4 顆同時啟用可實(shí)現(xiàn) 360°無視覺死角的全覆蓋。

今年 8 月 19 日，沙龍汽車全球首家城市展廳 SAR Space 在成都銀泰中心 in99 正式開業(yè)，機(jī)甲龍也同步亮相。

在這個展廳，我們也得以一窺機(jī)甲龍的全貌。

來看看實(shí)車照片：

左：量產(chǎn)版，右：限量版

機(jī)甲龍從外形看，線條硬朗，個性強(qiáng)烈，搭配大尺寸厚壁的輪胎，尾和車頭遙相呼應(yīng)，造型搶眼。

其中，全車最惹人關(guān)注的無疑是搭載華為的 4 顆 96 線激光雷達(dá)了。

可以看到，四顆激光雷達(dá)分別分布在了車身的車頭下格柵中間位置，車尾處的中間位置，以及側(cè)面車身前翼子板處，這種布置方式直接實(shí)現(xiàn)了360°全景覆蓋，說是全球首款將激光雷達(dá)覆蓋周身的車型一點(diǎn)不為過。

可見，長城在該系列車型的投入上是下了真血本。并且，完全嵌入車身結(jié)構(gòu)的安裝方式也最大程度上保全了美觀度，這得歸功于華為在激光雷達(dá)小型化方面所做的努力。

需要特別留意的，還是激光雷達(dá)后續(xù)的保養(yǎng)、維修成本問題，畢竟這幾個安裝位置出現(xiàn)剮蹭、碰撞的概率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于車頂安裝方式。

正如前不久被曝光出來的小鵬 P5 激光雷達(dá)更換費(fèi)用，價目表顯示發(fā)生剮蹭事故后小鵬 P5 單顆激光雷達(dá)維修價格達(dá)到 8916 元，若加上相應(yīng)的更換及工時費(fèi)，總費(fèi)用將超過9000 元。

01、揭秘華為 96 線激光雷達(dá)技術(shù)路線

華為激光雷達(dá)產(chǎn)品的研發(fā)始于 2016 年，與其他激光雷達(dá)公司不同，華為從一開始就選擇高難度姿勢：高性能、車規(guī)級、能大規(guī)模量產(chǎn)，而非從傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)切入。

野心勃勃，目標(biāo)明確，華為的激光雷達(dá)劍指整個智能汽車、自動駕駛大賽道。

從此前發(fā)布會內(nèi)容來看，華為激光雷達(dá)首先要解決實(shí)際行駛過程中的主要難點(diǎn)場景，例如：

1）近距離加塞。激光雷達(dá)由于精確的角度測量能力和輪廓測量能力，可以2-3 幀確認(rèn)加塞，百毫秒內(nèi)做出判斷。而毫米波雷達(dá)的角分辨率不夠，攝像頭通常來說需累計多幀，需要幾百毫秒才可以確認(rèn)加塞。

2）近端突出物。激光雷達(dá)同樣可以做出快速判斷，而毫米波雷達(dá)和攝像頭則差點(diǎn)意思。

3）十字路口左拐場景?？简?yàn)激光雷達(dá)大角度全視場測量能力，需同時滿足大視場和遠(yuǎn)距測量能力。

4）隧道場景。無需多說，出隧道瞬間攝像頭弊端明顯，激光雷達(dá)完美解決。

5）地庫場景。毫米波雷達(dá)由于多徑反射性能不佳，光線強(qiáng)弱變化又會影響攝像頭的性能，激光雷達(dá)的獨(dú)特優(yōu)勢可以很好彌補(bǔ)。

另外，就是激光雷達(dá)對靜止物體的準(zhǔn)確識別。

在前不久小鵬 P7 碰撞事故中，攝像頭+毫米波雷達(dá)這一組合均未識別出前方靜止車輛，更不用提及時介入做出規(guī)避動作，如果車輛上裝有激光雷達(dá)，那么悲劇完全可以避免。

看看華為 96 線激光雷達(dá)核心參數(shù)和主要技術(shù)：

• 「看得遠(yuǎn)」：華為激光雷達(dá)可以做到 150m@10% 的測距；

• 「看得寬」：該款激光雷達(dá)水平 FOV（視場角）為 120°；

• 「近端看得準(zhǔn)」：垂直 FOV 為 25°；

• 「看得清」：分辨率可以做到 0.25°×0.26°。

以上參數(shù)配置基本可以實(shí)現(xiàn)城區(qū)行人車輛檢測覆蓋，并兼具高速車輛檢測能力，符合中國復(fù)雜路況下的場景。

在可靠性方面，華為也下足了功夫，畢竟要過車規(guī)，可靠性是第一位。

電機(jī)軸承加速壽命測試

華為 20 年深厚的機(jī)電能力積累和 25 億次電機(jī)可靠性測試經(jīng)驗(yàn)，讓其有足夠的底氣去攀登珠穆朗瑪峰。

嚴(yán)格按照車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試

不止如此，還有清洗、加熱兩個需要考慮的功能。

在激光雷達(dá)被臟污覆蓋的場景下，需要使用智能清洗系統(tǒng)。為了應(yīng)對行駛過程中的清洗，華為還自主設(shè)計了智能清洗風(fēng)洞系統(tǒng)，模擬在130km/h 下的清洗能力，然后再測試不同的噴嘴和壓力對清洗效果的影響，不斷積累寶貴的一手?jǐn)?shù)據(jù)，以此調(diào)整優(yōu)化相應(yīng)功能。

風(fēng)洞清洗測試，模擬在 130km/h 下清洗能力

在被霜、霧、凝露、薄冰覆蓋的場景下，華為配備有智能加熱系統(tǒng)，自動觸發(fā)啟動。

融冰測試，2 分鐘除冰效果

從上述介紹可以看出，華為做車規(guī)級量產(chǎn)激光雷達(dá)，不是隨便說說，可謂決心滿滿。

至于該車型激光雷達(dá)所采用的掃描方案，目前沒有明確的公開信息披露，但通過與內(nèi)部及業(yè)內(nèi)相關(guān)人士的交流訪談，再結(jié)合外部公開信息，我們可以做出大致判斷。

我們推測華為裝載在機(jī)甲龍車型上的激光雷達(dá)上大概率會采用的是 MEMS 微振鏡技術(shù)，理由如下：

1）轉(zhuǎn)鏡式方案內(nèi)部存在機(jī)械旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，相較而言使用壽命更短，過車規(guī)有難度，尤其華為激光雷達(dá)才起步不久，核心技術(shù)上很難短期突破；

2）從公開的專利來看，華為激光雷達(dá)在掃描裝置相關(guān)的專利有轉(zhuǎn)鏡式和 MEMS 微振鏡式，而 MEMS 激光雷達(dá)專利更為完整，轉(zhuǎn)鏡式相對薄弱；

3）小鵬汽車最早搭載激光雷達(dá)的車型小鵬 P5 選擇的是大疆 Livox的激光雷達(dá)，采用雙楔形棱鏡方案，難度比一維、二維轉(zhuǎn)鏡方案高，但在最新車型小鵬 G9 上，該方案被拋棄，轉(zhuǎn)而采用了速騰聚創(chuàng) RS-LiDAR M1 激光雷達(dá)，該款激光雷達(dá)采用的即是 MEMS 微振鏡技術(shù)。

MEMS 半固態(tài)激光雷達(dá)是目前最為成熟的半固態(tài)激光雷達(dá)，也是量產(chǎn)產(chǎn)品的首選。

MEMS 微振鏡本質(zhì)上是一種硅基半導(dǎo)體元器件，其特點(diǎn)是內(nèi)部集成了「可動」的微型鏡 面，采用靜電或電磁驅(qū)動方式，簡單講就是以電機(jī)為主的掃描系統(tǒng) 換成 MEMS 驅(qū)動的鏡片，實(shí)現(xiàn)掃描動作。

MEMS 作為較為成熟的半導(dǎo)體元件具備大規(guī)模生產(chǎn)后成本下降的特性。其優(yōu)點(diǎn)在于可以減少激光器和探測器數(shù)量，極大地降低成本：

1）結(jié)構(gòu)精巧，體積、尺寸大幅下降；

2）MEMS 微振鏡并不是為激光雷達(dá)而誕生的器件，它已經(jīng)在投影顯示領(lǐng)域商用化應(yīng)用多年，供應(yīng)鏈較為成熟。

缺點(diǎn)也明顯，主要是 MEMS 微振鏡尺寸較小，對應(yīng)激光雷達(dá)的光學(xué)口徑、掃描角度，視場角也會變小。

MEMS 微振鏡

MEMS 激光雷達(dá)原理

如何解決 MEMS 激光雷達(dá)視角和探測距離小的問題？

華為采用多線程技術(shù)。即用多個激光測距組件共享同一個 MEMS 微振鏡，每一個或者多個激光測距組件對應(yīng)于一個反射鏡組，反射鏡組用于激光測距組件和 MEMS 微振鏡之間的光路鏈接。

N 個激光測距組件的出射光束可通過反射鏡入射到 MEMS 微振鏡上，MEMS 微振鏡改變出射光束的方向，實(shí)現(xiàn)二維掃描。

可以看出，多線程技術(shù)能有效提高探測距離和 FOV 等性能，但多激光測距組的運(yùn)用也會帶來體積和成本的上升。

關(guān)于價格，華為官方宣稱要將 96 線激光雷達(dá)成本做到 200 美元以內(nèi)。

我們認(rèn)為，無論采用轉(zhuǎn)鏡式還是 MEMS 微振鏡技術(shù)方案，從目前激光器、探測器、驅(qū)動電路等成本來計算，短期要達(dá)到 200 美元以內(nèi)成本還是很困難的。

02、華為激光雷達(dá)專利進(jìn)展

華為這款激光雷達(dá)在行業(yè)內(nèi)處于什么水平？

從主要參數(shù)包括探測距離、精度和視角來看，基本可以達(dá)到中上水平。

得益于等效 96 線的激光雷達(dá)特性，垂直角精度能做到 0.07°，該項(xiàng)性能行業(yè)領(lǐng)先，產(chǎn)品還是拿得出手。

至于華為激光雷達(dá)目前的進(jìn)展，目前公開披露的信息很少。

最新數(shù)據(jù)顯示，華為從 2016 年開始申請相關(guān)專利，截止目前華為激光雷達(dá)相關(guān)專利累計87 條（含申請中），信號處理占比較大，超過 60%，其次是激光雷達(dá)系統(tǒng)、發(fā)射與接收、掃描系統(tǒng)。

華為自身具備整套自動駕駛解決方案能力，在應(yīng)用層面的專利較多。

華為激光雷達(dá)相關(guān)核心專利如下，主要分為三大類：激光雷達(dá)系統(tǒng)、發(fā)射/接收模塊、掃描系統(tǒng)：

簡單梳理后發(fā)現(xiàn)，華為的核心專利主要在掃描系統(tǒng)優(yōu)化以及在收發(fā)端信號提高點(diǎn)云質(zhì)量。

1）在發(fā)射接收方面，華為同時發(fā)展脈沖激光和混沌激光。設(shè)計了混沌激光器，使用不同的發(fā)光面降低混沌激光器進(jìn)入混沌態(tài)所需時間；開發(fā)了用于激光雷達(dá)的脈沖激光器和脈沖削波器，既能滿足人眼安全限制，又能達(dá)到距離和分辨率要求，同時方案比較廉價。還提出了多種雷達(dá)探測方法，能夠在不明顯提高成本的情況下，提高雷達(dá)出點(diǎn)率（即點(diǎn)云密度）且不丟失信噪比；

2）在掃描系統(tǒng)方面，同時發(fā)展MEMS 微振鏡和轉(zhuǎn)鏡方案。轉(zhuǎn)鏡方案，將掃描鏡分解成多個子轉(zhuǎn)鏡，能夠解決傳統(tǒng)光束掃描裝置中體積大、轉(zhuǎn)動慣量大和功耗高等問題，大幅度提高系統(tǒng)空間利用率和穩(wěn)定性；微振鏡方案，采用多線程微振鏡激光測量模組的設(shè)計，有效提高了激光雷達(dá)的性能，提高有效探測距離和 FOV；

3）在信息處理方面，華為提出了環(huán)境檢測方法、信號處理方法、路面要素確定方法、測距方法、車輛定位方法以及不同的處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)的算法，涉及自動駕駛的方方面面。

同國內(nèi)外領(lǐng)先的激光雷達(dá)公司相比，華為在專利總數(shù)上還不算多。

最新數(shù)據(jù)來看，華為累積激光雷達(dá)相關(guān)的申請專利數(shù)為 87，與國外的 Luminar（228）、Velodyne（354）以及國內(nèi)的禾賽科技（231）相比仍有一定差距（總數(shù)均包含在申專利）。

需要注意的是，作為 MEMS 激光雷達(dá)的領(lǐng)軍企業(yè)，Luminar 在專利分布上相對均衡，且在其 MEMS 激光雷達(dá)上采用了多項(xiàng)獨(dú)特技術(shù)，主要包括：

1）雙軸振鏡技術(shù)，減少激光器數(shù)量，增大視場角；

2）1550nm 大功率光纖激光器，提高探測距離和分辨率；

3）高度敏感 InGaAs 銦鎵砷材料探測器，支持光纖激光器；

4）自研 ASIC 芯片，降低對前端硬件依賴。

另外，Luminar 專利中還包含了對固態(tài)激光器等前沿技術(shù)的布局。算法層面公也具備與視覺融合、激光雷達(dá)信號優(yōu)化等核心技術(shù)。

值得一提的是，華為在 7 月 12 日公布了一項(xiàng)名為「一種激光雷達(dá)及車輛」的專利，該激光雷達(dá)在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了創(chuàng)新，能夠融合兩種雷達(dá)的特點(diǎn)，同時具有近距探測功能和遠(yuǎn)距探測功能，同時減小了激光雷達(dá)的體積。

從結(jié)構(gòu)圖可以看到，該激光雷達(dá)集成了近距組件和遠(yuǎn)距組件：

• 近距組件能夠在短時間內(nèi)進(jìn)行大角度探測，因此能夠探測較大視場范圍內(nèi)突然出現(xiàn)的目標(biāo)，適用于近距探測；

• 遠(yuǎn)距組件具有高解析度的性能，因此能夠探測激光雷達(dá)前方較小視場范圍內(nèi)的目標(biāo)大小、行進(jìn)方向及速度，適用于遠(yuǎn)距探測，從而使該激光雷達(dá)能同時具有近距探測功能和遠(yuǎn)距探測功能。

近距發(fā)射模塊的第一光軸和遠(yuǎn)距發(fā)射模塊的第二光軸之間的夾角α 滿足10°≤α≤40°時，能夠使近距組件和遠(yuǎn)距組件反射激光不會被相互阻擋，從而在實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)小型化的同時，保證和提高了距離探測的準(zhǔn)確性和有效性。

難以兼具近距探測和遠(yuǎn)距探測功能，是現(xiàn)階段激光雷達(dá)技術(shù)面臨的諸多關(guān)鍵問題之一，華為此次公布的激光雷達(dá)專利給這一問題的解決提供了一個很好的思路。

如果能在確保距離探測準(zhǔn)確性和有效性的前提下，實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)體積小型化，那么多線程技術(shù)帶來的體積增加問題也就隨之化解。

03、華為激光雷達(dá)的投資版圖

通過梳理，我們發(fā)現(xiàn)華為哈勃投資在激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈，尤其是下一代技術(shù)革新上，做了積極的投資布局，涉及激光元器件、收發(fā)模塊、MEMS 傳感器芯片、CMOS 圖像傳感器芯片等，具體而言：

（1）在下一代激光發(fā)射（VCSEL）與接收（SPAD）架構(gòu)布局上，華為哈勃投資了縱慧芯光（主要做 VCSE 芯片 L）、長光華芯（VCSEL）、南京芯視界（SPAD）。

縱慧芯光：一家創(chuàng)新型光電半導(dǎo)體企業(yè)，其量產(chǎn)的 VCSEL 芯片是激光雷達(dá)的光源，VCSEL 廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、數(shù)據(jù)通信、激光雷達(dá)等領(lǐng)域?？v慧芯片同時也是華為手機(jī) ToF 光源的主要供應(yīng)商，自有 6 英寸外延產(chǎn)線。

長光華芯：也是研發(fā) VCSEL 的企業(yè)，已推出距離傳感器、結(jié)構(gòu)光（SL）、飛行時間（ToF）三大類產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的波長包含 808 nm、850 nm、940 nm 等，是全球少數(shù)幾家研發(fā)和量產(chǎn)高功率半導(dǎo)體激光器芯片的公司。

南京芯視界：2020 年 9 月，南京芯視界新增哈勃科技投資有限公司等股東。南京芯視界主營固態(tài)激光雷達(dá)芯片、大數(shù)據(jù)中心超高速光電互聯(lián)芯片及系統(tǒng)解決方案，其產(chǎn)品有單光子雪崩二極管 SPAD（接收器），SPAD 對光具有高敏感度，裝配 SPAD 的激光雷達(dá)可以準(zhǔn)確探測低反射率的物體，例如暗色著裝的行人等。

（2）在更強(qiáng)大的激光元器件研制方面，與 20、22 年分別投資炬光科技（高功率半導(dǎo)體激光元器件、激光光學(xué)元器件，尤其在「產(chǎn)生光子」+「調(diào)控光子」領(lǐng)域行業(yè)領(lǐng)先）、微源光子（高性能激光器芯片及配套光電模組）。

炬光科技：主要從事激光行業(yè)上游的高功率半導(dǎo)體激光元器件、激光光學(xué)元器件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，擁有車規(guī)級汽車應(yīng)用（激光雷達(dá)）核心能力，正在拓展面向智能駕駛激光雷達(dá)(LiDAR)、智能艙內(nèi)駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS) 等汽車創(chuàng)新應(yīng)用場景的車規(guī)級核心能力。

微源光子：專注于高性能激光器芯片及配套光電模組的研發(fā)、生產(chǎn)，核心技術(shù)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，產(chǎn)品技術(shù)在國內(nèi)有唯一性。據(jù)智慧芽數(shù)據(jù)顯示，微源光子主要專注于激光器、窄線寬、增益芯片、光子芯片、激光雷達(dá)等技術(shù)領(lǐng)域。

（3）在更先進(jìn)的工程制造實(shí)現(xiàn)能力方面，于 21 年投資深迪半導(dǎo)體，布局 MEMS 傳感器芯片。

深迪半導(dǎo)體：一家生產(chǎn)用 MEMS 陀螺儀系列慣性傳感器芯片的公司，為消費(fèi)電子及汽車電子市場提供商用 MEMS 陀螺儀芯片，以及全面的應(yīng)用解決方案。

在更強(qiáng)大的圖像感知能力方面，早在 20 年便投資思特威，延伸至 CMOS 圖像傳感器芯片領(lǐng)域。

思特威：一家高性能 CMOS 圖像傳感器芯片設(shè)計公司。其產(chǎn)品多應(yīng)用于安防監(jiān)控、車載影像、機(jī)器視覺及消費(fèi)類電子產(chǎn)品等應(yīng)用領(lǐng)域。雖然思特威公司成立時間并不長，但是其切入和布局的市場領(lǐng)域避開了手機(jī)市場而選在安防監(jiān)控方面，憑借過硬的產(chǎn)品設(shè)計，在安防領(lǐng)域市占率名列前茅，是當(dāng)之無愧的「隱形冠軍?！?/p>

隨著諸如極狐、阿維塔、機(jī)甲龍等搭載華為激光雷達(dá)的新車陸續(xù)推出，華為激光雷達(dá)的真實(shí)性能將在市場中得到驗(yàn)證，至于當(dāng)下激光雷達(dá)上車的最大障礙——成本問題。

我們相信，也將隨著華為在技術(shù)上一步步攻克、量產(chǎn)車一臺臺面市，而得以解決。

面向未來，我們保持高度樂觀，一旦激光雷達(dá)核心技術(shù)被華為突破，讓價格持續(xù)下探，那么，未來在自動駕駛道路上或許會對特斯拉進(jìn)行一次降維打擊。

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