1. 激光雷達(dá)概覽

（1）發(fā)展歷程激光雷達(dá)LiDAR（Light Detection And Ranging）是激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱，主要構(gòu)成要素包括發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)。激光雷達(dá)系統(tǒng)的核心組件主要有激光發(fā)射器、掃描器及光學(xué)組件、光電探測器及接收IC，以及位置和導(dǎo)航器件等，可提供高分辨率的幾何圖像、距離圖像、速度圖像。

激光雷達(dá)測量周圍環(huán)境生成點(diǎn)云

（2）工作原理

激光雷達(dá)的物理原理本質(zhì)上就是“距離=速度*時間”，通過測量激光信號的信號差和相位差來確定距離。相較于發(fā)射電磁波的毫米波雷達(dá)和發(fā)射機(jī)械波的超聲波雷達(dá)，激光雷達(dá)主動發(fā)射波長約為900-1,500nm的激光射線，利用多普勒成像技術(shù)，創(chuàng)建出目標(biāo)清晰的3D圖像，是其它傳感器無法比擬的感知能力。

激光雷達(dá)通過發(fā)射和接收激光束，分析激光遇到目標(biāo)對象后的折返時間，計算出到目標(biāo)對象的相對距離，并利用此過程中收集到的目標(biāo)對象表面大量密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，快速得到出被測目標(biāo)的三維模型以及線、面、體等各種相關(guān)數(shù)據(jù)，建立三維點(diǎn)云圖，繪制出環(huán)境地圖，以達(dá)到環(huán)境感知的目的。由于光速非常快，飛行時間可能非常短，因此要求測量設(shè)備具備非常高的精度。從效果上來講，激光雷達(dá)線數(shù)越多，測量精度越高，安全性就越高。

激光雷達(dá)工作原理

相比于可見光、紅外線等傳統(tǒng)被動成像技術(shù)，激光雷達(dá)技術(shù)具有如下顯著特點(diǎn)：一方面，它顛覆傳統(tǒng)的二維投影成像模式，可采集目標(biāo)表面深度信息，得到目標(biāo)相對完整的空間信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理重構(gòu)目標(biāo)三維表面，獲得更能反映目標(biāo)幾何外形的三維圖形，同時還能獲取目標(biāo)表面反射特性、運(yùn)動速度等豐富的特征信息，為目標(biāo)探測、識別、跟蹤等數(shù)據(jù)處理提供充分的信息支持、降低算法難度；另一方面，主動激光技術(shù)的應(yīng)用，使得其具有測量分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)、抗隱身能力強(qiáng)、穿透能力強(qiáng)和全天候工作的特點(diǎn)。

車載激光雷達(dá)性能評價包括顯性參數(shù)與隱性指標(biāo)。顯性參數(shù)指列示在產(chǎn)品參數(shù)表中的信息，主要包含測遠(yuǎn)能力、點(diǎn)頻、角分辨率、視場角范圍、測距精準(zhǔn)度、功耗、集成度（體積及重量）等。隱性指標(biāo)包含激光雷達(dá)產(chǎn)品的可靠性、安全性、使用壽命、成本控制、可量產(chǎn)性等，這些指標(biāo)更加難以量化，也缺乏公開信息，只能通過產(chǎn)品是否應(yīng)用于行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的測試車隊或量產(chǎn)項(xiàng)目中得以體現(xiàn)。

 

激光雷達(dá)主要性能參數(shù)

激光雷達(dá)核心構(gòu)成包括激光發(fā)射系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)（光束操縱元件）、傳輸與接收光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器及信號處理系統(tǒng)。其中掃描系統(tǒng)、激光發(fā)射器和光電探測器均存在不同技術(shù)路線，進(jìn)而導(dǎo)致激光雷達(dá)整機(jī)技術(shù)路線繁多。目前，激光雷達(dá)四大系統(tǒng)包括激光器、光束控制器、FPGA芯片在內(nèi)的核心元件基本被國外大廠壟斷。

 

激光雷達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

激光雷達(dá)分類方式多樣，根據(jù)測距原理、掃描方式、激光發(fā)射、激光接收等環(huán)節(jié)所采取的方案不同，均可對激光雷達(dá)進(jìn)行分類。其中又以測距原理和掃描方式的分類最為常見。按掃描方式正成為車載激光雷達(dá)廠商分類定位的主要依據(jù)。究其原因，在于掃描技術(shù)直接決定了激光雷達(dá)的掃描頻率、掃描范圍、采集數(shù)據(jù)量等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，與最終探測成像質(zhì)量息息相關(guān)。此外，掃描技術(shù)的演變還是產(chǎn)品邁向小型化、高性能、低成本的重要一環(huán)，是車載激光雷達(dá)能否實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。根據(jù)內(nèi)部有無運(yùn)動器件，激光雷達(dá)可分為機(jī)械旋轉(zhuǎn)式、混合固態(tài)式以及純固態(tài)式三大類別。

當(dāng)前業(yè)界并無終極解決方案。基于探測距離、視場角、信噪比、體積、穩(wěn)定性、成本控制、技術(shù)成熟度等多維度，對于不同測距原理、掃描方式下方案的整理如下表所示，可見不同方案均有各自優(yōu)劣，主機(jī)廠在當(dāng)前階段需在不同考量維度中進(jìn)行取舍。

 

激光雷達(dá)主流分類方式及優(yōu)劣性

2.產(chǎn)業(yè)鏈

激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈上游為激光器、光源、光學(xué)部件、振鏡、模擬芯片、FPGA芯片等；產(chǎn)業(yè)鏈中游為激光雷達(dá)硬件廠商；下游產(chǎn)業(yè)鏈按照應(yīng)用領(lǐng)域主要分為自動駕駛、高級輔助駕駛、服務(wù)機(jī)器人和車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)。

整體而言，激光雷達(dá)全產(chǎn)業(yè)鏈表現(xiàn)出發(fā)展速度快、科技水平高、創(chuàng)新能力強(qiáng)、市場前景廣闊的突出特點(diǎn)。從國外產(chǎn)業(yè)鏈與國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈比較的角度而言，國外激光雷達(dá)上游企業(yè)由于起步更早，積累更為深厚，尤其在底層光電器件以及芯片領(lǐng)域擁有一定先發(fā)優(yōu)勢。國外和本土激光雷達(dá)下游企業(yè)在產(chǎn)品性能和商業(yè)化進(jìn)度方面不相上下，國內(nèi)上游供應(yīng)商也在近幾年發(fā)展迅速，有望實(shí)現(xiàn)與海外上游企業(yè)逐步持平。

 

激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

3. 激光雷達(dá)車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)

 

電子元器件的車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)就是AEC組織制定的一系列標(biāo)準(zhǔn)，其初衷是為了推動了汽車用電子器件的通用化。AEC標(biāo)準(zhǔn)極大地促進(jìn)了汽車電子器件的資格通用化，降低了零部件公司及OEM的器件選擇、使用及變更成本，極大地提高了電子零部件及車輛的可靠性，提高了電子器件的通用化水平。

1.產(chǎn)品采用的所有電子元器件均為車規(guī)級（AEC-Q*** Qualified）；

2.產(chǎn)品滿足汽車電子設(shè)計開發(fā)要求；

3.產(chǎn)品滿足大型車企的測試要求；

4.產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)批量前裝（量小的車型不算，半前裝或后裝都不算）；

2激光雷達(dá)電子元器件分析

激光雷達(dá)產(chǎn)品里面電子元器件應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)：

AEC-Q102是專門針對激光雷達(dá)的核心器件激光器和光電探測器而制定的新標(biāo)準(zhǔn)，讓激光雷達(dá)“有法可依”，AEC-Q102 專門規(guī)定了針對激光器件的以下部分：

1.4.5章測試注意事項(xiàng)（Notes for Testing Laser Components）；

2.流程變更指南（Process Change Guideline for Laser Components）；

3.最小參數(shù)測試要求和失效標(biāo)準(zhǔn)（Minimum Parametric Test Requirements and Failure Criteria）；

4.Table 3認(rèn)證測試方法（Qualification Test Methods）；

5.Table 3某些專門針對Laser的測試要求（Required only for laser components.）。

3AEC標(biāo)準(zhǔn)及其范圍

電子元器件車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)無疑是AEC組織所制定的系列標(biāo)準(zhǔn)之一，它的本意在于促進(jìn)汽車電子器件通用化。AEC標(biāo)準(zhǔn)極大地促進(jìn)了汽車電子器件的資格通用化，降低了零部件公司及OEM的器件選擇、使用及變更成本，極大地提高了電子零部件及車輛的可靠性，提高了電子器件的通用化水平。

4AEC標(biāo)準(zhǔn)是如何解決器件可靠性問題的？

電子元器件要做到整個車型生命周期及車輛生命周期內(nèi)的高可靠性，主要涉及以下內(nèi)容:

1.器件本身質(zhì)量的高可靠性是器件長使用壽命的基礎(chǔ)；

2.器件長達(dá)15年以上的供貨周期中，器件批次間品質(zhì)的一致性，是實(shí)現(xiàn)器件長生命周期的保證；

3.器件生命長周期內(nèi)的變更及重新認(rèn)證，是解決器件一致性及可靠性的重要手段；

4.IATF16949、AEC-Q、PPAP等標(biāo)準(zhǔn)及流程體系對產(chǎn)品設(shè)計及制造的支撐功不可沒；

對激光雷達(dá)而言，除核心器件激光器和探測器需要通過AEC-Q102認(rèn)證外，所有電子元器件都要通過AEC-Q認(rèn)證，這樣激光雷達(dá)才有了車載應(yīng)用的基礎(chǔ)，才有了整體去過零部件試驗(yàn)及滿足車輛長達(dá)15年嚴(yán)苛應(yīng)用的可靠性基礎(chǔ)，自動駕駛車輛的安全才能夠得到保障。

“作為一家集檢測、鑒定、認(rèn)證和研發(fā)為一體的第三方檢測與分析的新型綜合實(shí)驗(yàn)室，華碧實(shí)驗(yàn)室一直致力于為汽車產(chǎn)業(yè)鏈提供創(chuàng)新的品質(zhì)解決方案，提升中國制造的質(zhì)量水平。