激光雷达各品牌分析

Velodyne:业界老牌龙头,实力不可小觑

Velodyne 始于 1983 年,创始人 David Hall 创立了 Velodyne Acoustic,从事低音炮设 计和生产。2004 年,Velodyne 参加了美国国防高级研究计划局资助举办的无人驾驶挑 战赛,从此开辟了自动驾驶的道路,次年发明了实时 3D 激光雷达。2007 年,HDL 64E 成为第一个商用、大规模生产的实时 3D 激光雷达。此后 Velodyne 的产品矩阵不断完 善,2014 年推出 Puck;2016 年推出三款 Puck 系列产品;2017 年推出 Alpha Puck; 2019 年推出 VelaDome;2020 年推出 Velabit、Velarray M1600、Velarray H800;2021 年推出下一代 Velabit 传感器。

产品矩阵完善,软硬件兼备。Velodyne 产品设四个一级分类,包括机械式雷达(环绕雷 达)、固态雷达、基础设施、雷达软件等等。其中,环绕式雷达主要用于汽车,包括 Alpha Prime、Ultra Puck、Puck、Puck Hi-Res、HDL-32E 等;固态雷达主要用于机器人、 ADAS 等,包括 Velarray M1600、Velarray H800、Velabit 等。

Velodyne 激光雷达主要分为机械式和固态式。早期的 HDL-64/HDL-32 是机械式激光 雷达,性能较高,但是产品价格昂贵,体积笨重,主要用于测绘领域。目前官网上在售 的机械式激光雷达还有 Alpha Prime、Ultra Puck、Puck、Puck Hi-Res 等,线束从 16 线到 128 线不等,激光波长在近红外区域。固态激光雷达包括 Velarray M1600、Velarray H800、Velabit,探测范围最远达 200m。

公司业绩下滑,但在激光雷达领域仍有绝对优势。2019 年、2020 年、2021 年营业收入 分别为 1.01 亿美元、0.95 亿美元、0.62 亿美元,而毛利润分别为 0.30 亿美元、0.25 亿 美元、-0.06 亿美元。分地区来看,北美、亚太、欧洲和非洲等地均有不同程度下滑。公 司业绩下滑部分受疫情、供应链的影响,但是公司的市占率依然很高。据年报信息显示, Velodyne21 年亏损除了前面提及的原因外,还因为下调了激光雷达的价格,并且加大 研发投入,为了激光雷达大规模商用做出努力。

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客户资源强大,AwV 项目助力。Velodye 发展多年,积累了深厚的技术底蕴和客户资源。 Velodyne 旗下的 AwV 项目(Automated with Velodyne)致力于推动基于 Velodyne 激 光雷达的下一代自动化解决方案迈向商业化应用,合作伙伴已经超过 100 家,包括英伟 达、西门子、LG 等著名厂商。凭借 Velodyne 在行业内的卓越地位,公司有望享受行业 发展红利,在汽车智能化的潮流中勇进。

Ibeo:业界首创 4D 激光雷达,2022 年开启量产

Ibeo 汽车传感公司成立于 1998 年,2000 年 SICK AG 成为了公司的主要股东。2010 年 管理层完成了收购和成立。2016 年 ZF Friedrichshafen 成为了公司的大股东。2017 年 和 2019 年公司在荷兰和美国底特律分别成立了子公司。2021 年,Ibeo 与瑞声科技达 成合作。

项目方面:2007 年 Ibeo 参加了 DARPA 城市挑战赛,在 2008 年、2015 年、2019 年 与 Rinspeed 公司多个项目开展合作,2016 年与 Local Motors 合作。2020 年,Ibeo 拿 下自主包裹递送研究项目,并被长城汽车提名为首家 LiDAR 系列供应商。 产品方面:2000 年公司推出 LD-ML LiDAR 和 ALASCA LiDAR,2005 年公司推出 ALASCAXT,这是第一个带有 FPGA 的 Ibeo 传感器。2008 年推出了 ibeoLUX,2019 年公司推出 ibeoNEXT,其样本于次年进入市场。2022 年推出 ibeoNEXT SOP。

公司目前提供两款 LiDAR,分别是 ibeoNEXT 和 ibeo LUX。其中 ibeo LUX 推出时间 较早,有 ibeo LUX 4L、ibeo LUX 8L、ibeo LUX HD 三款,10%反射率下探测距离在 30~50m 不等,水平 FOV 为 110°。这款雷达使用了 905nm 的激光,距离分辨率为 4cm。

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ibeoNEXT 是公司的旗舰产品,没有任何机械结构,是一款固态激光雷达。ibeoNEXT 是业界首创 4D 传感系统,可以创建一个 3D 点云外加一个图像表示强度,在空间中具 有 0.05°的角分辨率。同时,ibeoNEXT 采用连续闪光技术,可以对环境进行扫描,每 次扫描都包含数千次测量。此外,ibeoNEXT 具有强大的模块化功能,根据不同的需求 在开发中选择不同的视场角、探测距离等参数(通过搭配不同的光学组件)。例如可以选 择的水平 FOV 有 11.2°、32°、60°、120°。

Luminar:天才创始人领航,追光 1550nm

Luminar 于 2020 年 12 月成功登录美国纳斯达克,成为继 Velodyne 之后全球第二上市 激光雷达股票,并且在市值上超越了 Velodyne。创始人奥斯汀·拉塞尔(Austin Russell) 迄今 26 岁(2022 年),他在 11 岁时开发了第一个视觉系统,构建了超算原型以及光学 系统,并且思考如何将其用于实践。12 岁时他申请了第一个专利,后来进入斯坦福大学 学习,不久后退学创业。 Luminar 旗下 Iris 是 1550nm+二维振镜的高性能产品。Luminar 的激光雷达 Iris 将于 2022 年量产交付。Iris 激光雷达性能优异,由于采用了 1550nm 的激光,因此可以在保 护人眼安全的前提下实现更远探测距离,在 10%的反射率下探测距离达 250m。扫瞄镜 的选择上,Iris 采用了二维振镜,水平 FOV 达到 120°,垂直 FOV 达 20°。接收器件 上,Iris 使用的 ASIC 相对于 ADC 性能优越且成本更低。追踪方面 Iris 可以探测到 80m 的道路和可行使空间、150m 的车道标记、250m 的车辆等。 客户开拓顺利,营收增长迅速。在客户方面,Luminar 已覆盖全球十大 OEM 厂商的八 个,并且其激光雷达已经落地上车。营收方面,2021 年公司营收 0.32 亿美元,同比 +128.97%,其中以北美为主。

速腾聚创:首款车规级固态激光雷达抢先量产

速腾聚创成立于 2014 年,创始人邱纯鑫系哈尔滨工业大学控制科学方向博士,曾在国 内外知名期刊上发表了多篇论文。在完成了相关课题的研究后,意识到激光雷达的光明 前景并创办了速腾聚创,此后公司先后量产大批优质产品,一路获得产业和资本的青睐。 2018 年获得阿里菜鸟、上汽、北汽战略融资,2022 年获得比亚迪、宇通、香港立迅、 小米长江产业基金等战略融资。

速腾聚创产品以机械式为主,但其固态激光雷达 RS-liDAR-M1 是全球首款量产的车规 级固态激光雷达。速腾聚创的产品图谱中机械式占据了半壁江山,线束从 16~128 线不 等,探测精度、FOV、角分辨率等方面各有优劣。从技术特点上看,速腾聚创激光雷达 的波长均为 905nm(除发布较早的 Seeker),探测原理均为 TOF。RS-liDAR-M1 是全 球首款激光雷达的量产 SOP,搭载 M1 的广汽 AION LX Plus、路特斯 ELETRE 等车型 也陆续上市。

速腾聚创虽是年轻的玩家,但发展迅猛,抢先发布量产固态车规激光雷达,已经与多家 名企建立了合作,包括上汽、吉利、一汽、广汽埃安、比亚迪、ZEEKR、威马汽车、宇 通汽车、地平线等整机厂和方案厂商,有望实现业绩迅猛增长。

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禾赛科技:MEMS 已过车规,芯片化发展路线

禾赛科技 2014 年成立于上海,2016 年开始自主研发激光雷达。2017 年公司获得了百 度领投的 B 轮融资,2019 年获得博世领投的 C 轮融资,2021 年获得高瓴、小米、美团 领投的 D 轮融资,累计获融资额超过 5 亿美元。创始人毕业于清华、斯坦福等海内外一 流名校,除具备强大的技术实力之外还具有强大的车规级规模化生产能力。2022 年将 投产“麦克斯韦”超级智造中心。

禾赛科技激光雷达有四个系列,分别是 AT 系列、Pandar 系列、QT 系列、XT 系列。 其中,AT 系列下仅有一款产品 AT128,是基于 MEMS 微振镜的半固态激光雷达,主打 外形轻薄,性能超群。Pandar 系列下有四款产品,均是机械式激光雷达,为无人驾驶的 主雷达设计,探测距离在 10%反射率下为 120~200m 不等,线数在 40~128 线,精度、 FOV 等各有特点。QT 系列主打超广角,垂直 FOV 可达 105.2°;XT 系列主打高精度, 水平角分辨率达 0.09°。

技术创新全面发展。禾赛科技在来的发展方向主要有四个,即芯片化研究、FMCW 开 发,测试系统和算法研发。其中,公司芯片化发展规划中,在发射器上,禾赛科技将用 VCSEL 取代 EEL,并且 VCSEL 将由线阵向面阵发展;在接收器上,禾赛科技确立 APD- -SiPM--SPAD 的发展路线,在注重激光雷达高性能的同时,发挥集成化、规模化优势。

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客户合作渐入佳境,落地上车奋勇向前。禾赛科技已经与多家公司建立了合作关系,包 括整车厂、Tier1 供应商、自动驾驶方案商等。禾赛科技的激光雷达也已落地上车,包括 理想、集度、高合、爱驰、零跑等部分车型。

大疆 Livox:首创棱镜方案

前文提到,棱镜方案是大疆 Livox(览沃)独创。由于装备的可靠性与运动方式的复杂 度负相关,而传统机械类的运动复杂,运动部件较多,因此大疆希望在这个方向上突破, 从而可以为合作伙伴提供可量产、稳定可靠的车规级雷达,于是棱镜方案应运而生。棱 镜方案通过电磁力驱动光楔运动改变光路,其中电子器件完全不参与运动。

棱镜方案性能优于传统激光雷达。大疆览沃的激光雷达使用的扫描方式是非重复性扫描, 轨迹相互叠加。一般而言,单位立体角内平均采样率=全 FOV 内采样率/FOV 覆盖的立 体角,经计算可知 Mid 系列在 100ms 的积分时间内,视场覆盖率可与 32 线传统激光雷 达相近。Horizon 与 Tele 则有更高的视场覆盖率。

大疆览沃目前官网在售产品共 6 款,HAP 性能优越。官网在售产品包括 HAP、览道-70、 AVIA 傲览、浩界 Horizon、泰览 Tele-15、览道 Mid-40/Mid100。大疆览沃的产品均使 用 905nm 激光,探测距离在 90~320m 不等,距离误差小于 2cm。价格方面,最便宜的 览道 Mid-40/Mid100 仅 3999 元起售,而车规级的 HAP 售价为 7999 元。从性能而言, HAP 目前可以探测到 150 米外的黑色车辆,以及 120 米外穿黑衣服的行人,可满足目 前整车厂的需要。大疆览沃合作伙伴包括挚途,小鹏、宇通客车等。

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