「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甲龍首次對外亮相，并號稱是「全球首款搭載 4 顆激光雷達」的車型。

機甲龍采用的是華為 96 線混合固態(tài)激光雷達方案，單顆雷達的探測范圍可覆蓋橫向 120°縱向 25°，4 顆同時啟用可實現(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)，機甲龍也同步亮相。

在這個展廳，我們也得以一窺機甲龍的全貌。

來看看實車照片：

左：量產(chǎn)版，右：限量版

機甲龍從外形看，線條硬朗，個性強烈，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 線激光雷達了。

可以看到，四顆激光雷達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現(xiàn)了360°全景覆蓋，說是全球首款將激光雷達覆蓋周身的車型一點不為過。

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小型化方面所做的努力。

需要特別留意的，還是激光雷達后續(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、碰撞的概率要遠遠高于車頂安裝方式。

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

01、揭秘華為 96 線激光雷達技術(shù)路線

華為激光雷達產(chǎn)品的研發(fā)始于 2016 年，與其他激光雷達公司不同，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)機械式激光雷達切入。

野心勃勃，目標明確，華為的激光雷達劍指整個智能汽車、自動駕駛大賽道。

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

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

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

3）十字路口左拐場景。考驗激光雷達大角度全視場測量能力，需同時滿足大視場和遠距測量能力。

4）隧道場景。無需多說，出隧道瞬間攝像頭弊端明顯，激光雷達完美解決。

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

另外，就是激光雷達對靜止物體的準確識別。

在前不久小鵬 P7 碰撞事故中，攝像頭+毫米波雷達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，那么悲劇完全可以避免。

看看華為 96 線激光雷達核心參數(shù)和主要技術(shù)：

• 「看得遠」：華為激光雷達可以做到 150m@10% 的測距；

• 「看得寬」：該款激光雷達水平 FOV（視場角）為 120°；

• 「近端看得準」：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。

電機軸承加速壽命測試

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

嚴格按照車規(guī)標準進行測試

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數(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，不是隨便說說，可謂決心滿滿。

至于該車型激光雷達所采用的掃描方案，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甲龍車型上的激光雷達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)部存在機械旋轉(zhuǎn)機構(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的車型小鵬 P5 選擇的是大疆 Livox的激光雷達，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，該款激光雷達采用的即是 MEMS 微振鏡技術(shù)。

MEMS 半固態(tài)激光雷達是目前最為成熟的半固態(tài)激光雷達，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，簡單講就是以電機為主的掃描系統(tǒng) 換成 MEMS 驅(qū)動的鏡片，實現(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。

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

MEMS 微振鏡

MEMS 激光雷達原理

如何解決 MEMS 激光雷達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 線激光雷達成本做到 200 美元以內(nèi)。

我們認為，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，短期要達到 200 美元以內(nèi)成本還是很困難的。

02、華為激光雷達專利進展

華為這款激光雷達在行業(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，基本可以達到中上水平。

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

至于華為激光雷達目前的進展，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。

華為激光雷達相關(guān)核心專利如下，主要分為三大類：激光雷達系統(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入混沌態(tài)所需時間；開發(fā)了用于激光雷達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。還提出了多種雷達探測方法，能夠在不明顯提高成本的情況下，提高雷達出點率（即點云密度）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 激光雷達上采用了多項獨特技術(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 日公布了一項名為「一種激光雷達及車輛」的專利，該激光雷達在結(jié)構(gòu)上進行了創(chuàng)新，能夠融合兩種雷達的特點，同時具有近距探測功能和遠距探測功能，同時減小了激光雷達的體積。

從結(jié)構(gòu)圖可以看到，該激光雷達集成了近距組件和遠距組件：

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

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

近距發(fā)射模塊的第一光軸和遠距發(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距組件反射激光不會被相互阻擋，從而在實現(xiàn)激光雷達小型化的同時，保證和提高了距離探測的準確性和有效性。

難以兼具近距探測和遠距探測功能，是現(xiàn)階段激光雷達技術(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確性和有效性的前提下，實現(xiàn)激光雷達體積小型化，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 芯片是激光雷達的光源，VCSEL 廣泛應(yīng)用于智能手機、數(shù)據(jù)通信、激光雷達等領(lǐng)域。縱慧芯片同時也是華為手機 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，標準產(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 的激光雷達可以準確探測低反射率的物體，例如暗色著裝的行人等。

（2）在更強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）核心能力，正在拓展面向智能駕駛激光雷達(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、激光雷達等技術(shù)領(lǐng)域。

（3）在更先進的工程制造實現(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、機器視覺及消費類電子產(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。」

隨著諸如極狐、阿維塔、機甲龍等搭載華為激光雷達的新車陸續(xù)推出，華為激光雷達的真實性能將在市場中得到驗證，至于當(dāng)下激光雷達上車的最大障礙——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行一次降維打擊。

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