北京哪家医院看白癜风 https://disease.39.net/yldt/bjzkbdfyy/(报告出品方/作者:开源证券,任浪)
1、技术路线百花齐放,排列组合优中选优
激光雷达存在诸多架构形态,各种技术路线排列组合形成化学反应,产业高速发展,产品百花齐放。当前自动驾驶趋势明确,激光雷达凭借自身测距远、分辨率高、受环境干扰小等优势,已经成为摄像头、毫米波雷达等探测方式的重要补充,是诸多主机厂迈向自动驾驶的必须品,产品从概念快速跨越至量产。作为汽车电子行业的新生事物,无论技术路线,行业玩家均处于早期状态,产业孕育着众多机会和无限可能。激光雷达通过发出激光并接收反射信号来实现对前方物体的探测,在测距方式、激光波长、收发元器件、光束扫描等每个部分均存在多重技术方案,通过不同的技术方案的组合,衍生出诸多产品形态,产业百花齐放,百家争鸣。我们希望通过对技术方案的研究,研判产业发展趋势,给未来的投资提供帮助。
1.1、测距原理:TOF主流,FMCW潜力大
测距方式通常分为两类,TOF(Timeofflight,飞行时间测距法)采用直接测量,FMCW(FrequencyModulatedContinuousWave,调频连续波技术)通过相干测量。激光雷达测距方式可分为TOF和FMCW两类,TOF通过直接测量发射激光与回波信号的时间差,结合光在空气中的传播速度得到目标物体的距离信息。FMCW首先对激光光源进行调制(调频/调幅/调相),将激光器发出的激光分为两束,一束作为本振光,另一束照射到物体上返回后与本振光混频干涉后形成一束新的激光信号,通过对该信号的测量和一系列的计算可反推出频率差进而实现测距,同时基于光的波长变化(多普勒效应)可以测算出物体的径向速度。
TOF简单可靠,技术成熟易于实现,FMCW性能优前景好但短期技术存在瓶颈难以量产上车。TOF测距原理简单,可靠耐用,免去分析光波频率差异的环节,响应速度快,在工业、消费电子、通信、军工等领域早已广泛应用。尤其在消费电子领域,华为、LG、Vivo、三星以及苹果均在产品中广泛应用TOF传感器以实现距离信息的探测,目前,TOF技术和产业仍然不断演进,在激光雷达领域,TOF仍然是主流的测距方案。FMCW测距性能优异,曾被美国宇航局用于帮助飞行器在月球的黑暗面自动着陆,这种方案优势明显:
(1)信噪比高,测量精度和距离远超TOF。该方案中本振光只会与返回的探测信号产生干涉,相当于只接收该频率的回波信息,几乎不会受到外界其他频率光线干扰,信噪比极高,甚至在直接面向阳光时仍能保持良好的探测效果;
(2)抗干扰能力强。FMCW方式下每个激光雷达有自己的编码,即使未来激光雷达数量激增,也不会出现互相之间信号串扰问题;ToF激光雷达目前主要依靠脉冲编码来解决干扰问题,需要在一定时间内对脉冲进行采样,一定程度上会影响探测速度同时增加算法负担;
(3)发射功率进一步降低,节能并减小对人眼的伤害。根据激光雷雷达公司SiLC数据,FMCW激光雷达发射平均功率可以比脉冲TOF激光雷达低倍以上;
(4)更容易芯片化。FMCW的低功率运行也可以更容易做到芯片化,将硅基光电子技术和FMCW结合可大幅降低生产调试和装配难度,提升系统的性能、一致性、可靠性并降低成本;
(5)FMCW可呈现速度信息。助力自动驾驶算法实现更好的决策。整体而言,FMCW技术其实在毫米波雷达、光通信领域应用广泛,但激光雷达场景下对性能提出了更高要求。FMCW的问题显著:技术瓶颈限制上车。在激光器、调制器、接收器等的材料、设计、工艺上,以及硅光芯片的设计和制备上都需要进一步研究和突破。具体而言,
(1)发射端激光器和调制器研发难度高,可线性调频的窄线宽(线宽可理解为激光色彩的纯度)激光是实现FMCW激光雷达相干检测的基础,调频过程中要求激光具有良好的线性度以及较低的功率起伏,这对激光器和调制器提出了极高要求。据洛微科技描述,FMCW激光雷达发出的激光线宽通常在百万分之一纳米级别,而发出激光的功率也应达到一定的标准以保证探测效果。此外芯片化的调制器、激光器涉及硅光子工艺,目前尚不成熟,而采用分立器件集成又存在成本、性能等诸多问题的困扰。
(2)接收端亦需要进行工艺的优化和改良。整体而言,技术瓶颈是限制FMCW快速推广的主要原因。
产业持续探索,上车曙光初现,技术和产品进展值得