華為最近展出了針對自動駕駛的一系列感測器，包括雙目攝像頭、公釐波雷達和雷射雷達。這次我們首先解密華為的雷射雷達，下次是雙目攝像頭。
在解密華為雷射雷達前先了解一下雷射雷達訊雜比的概念，任何感測器，最重要的引數就是訊雜比，非相干雷射雷達的訊雜比snr方程可以表示為：
mems是目前最快落地的方案，和機械雷射雷達相比，其優勢有三，首先mems微振鏡幫助雷射雷達擺脫了笨重的馬達、多稜鏡等機械運動裝置，公釐級尺寸的微振鏡大大減少了雷射雷達的尺寸，提高了可靠性。
其次是成本，mems微振鏡的引入可以減少雷射器和探測器數量，極大地降低成本。傳統的機械式雷射雷達要實現多少線束，就需要多少組發射模組與接收模組。而採用二維mems微振鏡，僅需要一束雷射光源，通過一面mems微振鏡來反射雷射器的光束，兩者採用微秒級的頻率協同工作，通過探測器接收後達到對目標物體進行3d掃瞄的目的。與多組發射/接收晶元組的機械式雷射雷達結構相比，mems雷射雷達對雷射器和探測器的數量需求明顯減少。從成本角度分析，n線機械式雷射雷達需要n組ic晶元組：跨阻放大器(tia)、低雜訊放大器(lna)、比較器(comparator)、模數轉換器(adc)等。如果採用進口的雷射器(典型的如excelitas的ld)和探測器(典型的如濱松的pd)，1k數量下每線雷射雷達的成本大約200美元，國產如常用的長春光機所雷射器**能低一些。mems理論上可以做到其1/16的成本。
最後是解析度，mems振鏡可以精確控制偏轉角度，而不像機械雷射雷達那樣只能調整馬達轉速。像velodyne的velarray每秒單次回波點達200萬個，而velodyne的128線雷射雷達也不過240萬個，velarray幾乎相當於106線機械雷射雷達。
那麼mems的缺點是什麼？缺點就是訊雜比和有效距離及fov太窄。因為mems只用一組發射雷射和接收裝置，那麼訊號光功率必定遠低於機械雷射雷達。同時 mems雷射雷達接收端的收光孔徑非常小，遠低於機械雷射雷達，而光接收峰值功率與接收器孔徑面積成正比。導致功率進一步下降。這就意味著訊雜比的降低，同時也意味著有效距離的縮短。掃瞄系統解析度由鏡面尺寸與最大偏轉角度的乘積共同決定，鏡面尺寸與偏轉角度是矛盾的，鏡面尺寸越大，偏轉角度就越小。而鏡面尺寸越大，解析度就越高。最後mems振鏡的成本和尺寸也是正比，目前mems振鏡最大尺寸是mirrorcle，可達7.5公釐，售價高達1199美元。速騰投資的希景科技開發的mems微振鏡鏡面直徑為5mm，已經進入量產階段；禾賽科技的pandargt 3.0中用到的mems微振鏡則是由自研團隊提供。
解決辦法主要有兩種，一是使用1550奈米發射波長的雷射器，用光纖領域的摻鉺放大器進一步提公升功率，1550 nm波段的雷射，其人眼安全閾值遠高於905nm雷射。因此在安全範圍內可以大幅度提高1550 nm光纖雷射器的雷射功率。典型例子就是沃爾沃和豐田投資的luminar。缺點是1550奈米雷射器**極其昂貴，且這是雷射器產業的範疇，雷射雷達廠家的技術遠不及雷射器產業廠家，想壓低成本幾乎不可能，還有乙個缺點是1550奈米對陽光比較敏感。不過1550奈米附加乙個優點就是像公釐波雷達一樣全天候。二是使用spad或sipm接收陣列，而不是傳統apd陣列，spad陣列效率比apd高大約10萬倍，典型例子是豐田**研究院。但spad陣列目前還不算特別成熟，**也略高。
華為要想快速切入雷射雷達領域，自然也是選擇mems雷射雷達，不過針對功率過低的缺點，華為做了改進，也就是華為專利所說的，多執行緒微振鏡雷射測量模組。
圖中畫出了三個測距模組，分別是100a、100b、100c，每個模組包括三個元件，分別是雷射發射器101b，分光鏡102a，接收器103a。104a為出射光束，110為反射鏡，105a為回波光束，120為mems振鏡，微振鏡二維掃瞄擺動，實現光束140a(源自104a)的掃瞄。130為處理電路。100a、100b、100c結構完全一致，分時發射雷射束。華為的等效100線，當然也不是100個測距模組，那樣增加成本太多了，畢竟mems振鏡的垂直掃瞄密度要好控制的多。
110反射鏡的出現，讓華為雷射雷達更緊湊，更加方便線路板佈線。同時以120mems振鏡為核心，兩邊對稱放置測距模組。結構更加簡潔。160和170為連線線纜，180為透光外殼視窗。
華為這種設計，當然成本和體積肯定比傳統mems雷射雷達大多了，但效能也增加了，特別是有效距離和fov，通常雷射雷達廠家在說明有效距離時不會加上反射率，一般預設為90%，這樣數字會好看很多，而華為特別點明反射率10%，反射率10%的情況下，即使短距離雷射雷達都可達80公尺，傳統mems雷射雷達通常只有一半即40公尺。功率的增加讓mems振鏡尺寸可以縮小，fov就可以大一點，華為雷射雷達的fov也是業內最大的。振鏡越小，**也越低。華為這種模組式布局，可以快速出產多種用途的雷射雷達，適應不同的市場需求。
最有希望的flash雷射雷達，相信華為也有布局，不過flash雷射雷達的關鍵不在於雷射雷達廠家，而是tof感測器廠家，這些領域都是巨頭，索尼、ov、st、東芝、松下、安森美、英飛凌等。未來可能像攝像頭一樣，這些巨頭提供感測器，雷射雷達廠家做成模組，但這個過程可能長達8-10年。這期間三種雷射雷達可能長期共存。
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