主流激光雷达一览
图片来源：滴水石开
（四）激光雷达竞争格局
关于未来的竞争格局：
• 从高技术壁垒、车规级大规模量产能力壁垒、先发优势三方面来看，车载激光雷达市场仍是个集中度偏高的市场。
• 从技术路线上，有行业专家认为，2022年车规级市场，转镜、MEMS各占40%，其他技术路线占20%。未来几年转镜 MEMS仍是主流方案。
二 激光雷达系统层分析
激光雷达按照扫描系统的差异，可以分为机械式、混合固态（转镜式、棱镜式、MEMS振镜）、固态（FLASH、OPA）等。根据测距方法的差异，可以分为ToF激光雷达、FMCW激光雷达。
（一） 扫描系统方案分析
1、机械式方案
（1）技术原理：通过电机带动收发和扫描模块进行整体旋转，实现对空间水平 360°视场范围的扫描。
（2）方案优缺点：
a. 优点：旋转由电机控制，可以长时间内保持转速稳定，每次扫描的速度线性，从而可以对周围环境进行精度够高并且清晰稳定的360度环境重构，技术成熟。
b. 缺点：价格高（性能的提升依靠增加收发模块来实现高线束，导致了整套系统元器件成本非常高）、体积大、难以过车规（平均失效时间1000h-3000h，而汽车厂商的要求是至少13000h）、可靠性差（内含大量可动部件，在行车环境下磨损严重）、可量产性差（工艺复杂、组装困难）等。
（3）应用领域：车载领域应用主要是自动驾驶开发、Robotaxi；而在非车载领域，基于低线束的方案成熟、成本较低，当前仍是主流方案。理论上，线束越高的激光雷达，成本端机械式方案越不具备优势。
（4）主要玩家：覆盖机械式方案的厂商非常多，代表性厂商海外为Velodyne、Waymo、Valeo、Ouster，国内为速腾聚创、禾赛科技、镭神智能、北科天绘等。
2、棱镜方案
（1）技术原理：大疆技术路径：采用空间激光通信领域的旋转双棱镜（或称旋转双光楔）方案。激光雷达的收发模块固定，通过电机带动双棱镜进行高速旋转。激光在通过第一个楔形棱镜后发生第一次偏转，通过第二个楔形棱镜后发生第二次偏转，只要控制两面棱镜的相对转速便可以控制激光的扫描形态。产生不同角度的折射光线，从而实现FOV范围内更高线束的覆盖。
大疆双楔形棱镜方案结构图
图片来源：大疆览沃
（2）方案优缺点：
a. 优点：
i. 激光收发器数量减少（览沃定点小鹏的车规版HAP只有6组收发器，100ms积分时间里可达到等效144线效果），相对于机械式，成本相应大幅降低。
ii. 收发模块固定，电机只须带动双棱镜旋转即可，避免了类似传统机械旋转式激光雷达的多次装调问题，量产能力也相应得到提高。
b. 缺点：
i. 点云图是中心的位置密度特别大，而在周边较稀疏。直接导致信息的收集以及成像会在边缘的积淀，很难通过算法去补偿。
ii. 每次扫描后，成像范围不一样，会导致雷达在高速移动中成像不连续，影响可靠性。
（3）棱镜方案技术难点：是否过车规考验的是电机。如览沃激光雷达，用6组激光收发器实现等效144线的扫描效果，需要电机带动双棱镜高速运转，导致电机转速高达6000r/min。而过车规的Scala电机转速只有600r/min，转镜方案电机转速2000r/min。电机的寿命与电机的转速成反比，高转速对轴承及油脂选择大有讲究，需要大量的耐久试验及超高的工艺水准。
（4）棱镜方案成本拆解：
根据System plus Consulting测算，光学部件（包括透镜模组等扫描器件）的成本占比最高，达到54%，其次是主板，Livox发射和接收器件成本占比分别下降至7%和4%。
图片来源：中金证券
（5）主要玩家：
目前棱镜方案厂商只有大疆览沃一家。览沃的车规级激光雷达HAP产品已应用于小鹏P5（顶配版）上。单台激光雷达价格5000元以下（千级成本500-600美元，百万级成本260美元），小鹏P5单车2颗激光雷达选配 1万元。
对于棱镜方案市场的认可度，从客户端的反应来看，大疆览沃车载激光雷达拿到的定点项目当前只有小鹏P5 一个。而小鹏G9则采用速腾聚创M1 MEMS激光雷达，在2022年1月小鹏亦投资了MEMS激光雷达厂商一径科技。
从应用来说，双棱镜的方案更适合静态场景，比如扫描静态物体、V2X、测绘、低速机器人等，在车载领域存在软硬件层面的难点。据称大疆正在开发其他非棱镜方案的车载激光雷达。
3、转镜方案
（1）技术原理：保持收发模块不动，电机带动反射镜面围绕其圆心不断旋转，从而将激光束反射至空间的一定范围，实现扫描探测，其技术创新方面与机械旋转式激光雷达类似。
左侧是转镜，右侧是固定的激光器
图片来源：
在转镜方案中，存在一面扫描镜（一维转镜）、两面扫描镜（一纵一横，二维转镜）及多面镜等多种细分技术路线。
• 一维转镜：有多少线就有多少个激光发射器，意味着在做高线数产品时不仅成本高，而且集成难度很大，因而线数很难做高（法雷奥的Scala 1只有4线，Scala 2也只有16线，原因便在于此）。禾赛提出的方案是将发射/接收模块集成在同个芯片上，实现激光收发系统和“线数”的一一对应，基于此就可以基于一维转镜实现很高的线数。
• 二维转镜：增加了俯仰的转动，如此一条激光可以扫描多个平面，用数量很少的激光发射器，通过扫描镜高速旋转中的折射和反射来达到“多线”的效果，这样不仅可节省激光器的成本，也可做高“线数”。
一维转镜打出的光束是线光束，之后左右横移完成面扫描；而二维转镜完成的就是面扫描。
（2）转镜方案优缺点：
a. 优点：激光发射和接收装置固定，仍有旋转模块但比较小，可以减少产品体积，并且降低成本；旋转模块只有反射镜，重量轻，电机轴承的负荷小，系统运行起来更稳定，寿命更长，符合车规。
b. 缺点：内部有机械结构，在长期运行之后稳定性、准确度依然会受到影响；一维式的扫描线数少，扫描角度不能到 360 度；理论上成本下降空间有限（激光收发模组数量仍较多）。
（3）技术难点：转镜方案技术难点在于电机，光学系统控制机制和转轴精度。电机转速2000r/min，仍存在高温耐久稳定性、FOV视场角受限，信噪比低等问题。
（4）转镜方案成本拆解：4线转镜式激光雷达法雷奥Scala1成本拆分中主板占比最高，激光单元板、光学部件和激光机械部件分别占BOM成本的23%、13%和10%。各转镜方案的成本，总体上因存在多组激光发射器仍占据较大成本，光学部件占比比较稳定。
