基于新一代SPAD架構(gòu)的長(zhǎng)距激光雷達(dá)

2023年注定是不平凡且跌宕起伏的一年。從燃油車(chē)銷(xiāo)量的加速跌落到新能源賽場(chǎng)“刀刀見(jiàn)血”的價(jià)格大戰(zhàn)，讓所有人都感受到了新能源時(shí)代變革的瘋狂；在BEV、大模型等人工智能技術(shù)革新浪潮的帶動(dòng)下，自動(dòng)駕駛應(yīng)用也經(jīng)歷了低開(kāi)高走的跌宕起伏：從最早的智駕功能不被認(rèn)可，到后來(lái)智駕體驗(yàn)突飛猛進(jìn)般的提升，進(jìn)而成為絕大部分購(gòu)車(chē)者的必選項(xiàng)。

在過(guò)去一年，我們目睹了智駕應(yīng)用拐點(diǎn)的到來(lái)，也看到了整個(gè)行業(yè)在智駕上的白熱化競(jìng)爭(zhēng)。但在現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的背景下，拼價(jià)格、搶份額似乎成了整個(gè)行業(yè)生存的潛意識(shí)；如何“降本增效”的同時(shí)，保持智駕作為汽車(chē)產(chǎn)品的核心賣(mài)點(diǎn)，成為了一個(gè)既要又要的命題。 對(duì)于激光雷達(dá)，何嘗不是如此？從年初對(duì)激光雷達(dá)必要性的質(zhì)疑和純視覺(jué)方案的推崇，到后來(lái)帶有激光雷達(dá)的智駕方案體現(xiàn)出價(jià)值并被消費(fèi)者接受，以及整體激光雷達(dá)出貨量的不斷攀升，無(wú)不體現(xiàn)著行業(yè)的日新月異。但一時(shí)的順風(fēng)并不能代表什么，我們依舊需要思考并踐行：激光雷達(dá)應(yīng)該走向何方？ ?

一徑科技認(rèn)為，整個(gè)行業(yè)迫切需要通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)架構(gòu)的革新，讓激光雷達(dá)不再是少數(shù)車(chē)型的昂貴裝飾，不再是一個(gè)讓車(chē)企又愛(ài)又恨的“精密儀器”。

在智駕普及的前夜，ZVISION EZ6帶頭喊出“LiDAR平權(quán)"的口號(hào)， 以“實(shí)現(xiàn)整車(chē)智駕降本訴求，提供好用的激光雷達(dá)”為目標(biāo)，推動(dòng)激光雷達(dá)在智駕大規(guī)模應(yīng)用，讓更多消費(fèi)者享受到配備激光雷達(dá)的高階輔助駕駛帶來(lái)的安全又老練的智駕體驗(yàn)。

如果說(shuō)負(fù)重前行是2023年的寫(xiě)照，那么輕裝上陣則是2024年的主旋律。2024年1月2日，一徑科技正式發(fā)布面向ADAS前裝量產(chǎn)的、基于新一代SPAD架構(gòu)的高性價(jià)比長(zhǎng)距激光雷達(dá)：ZVISION EZ6 ！

PART.1

全新SPAD架構(gòu)開(kāi)啟數(shù)字化激光雷達(dá)時(shí)代 ? ?

高集成度SPAD架構(gòu)，引領(lǐng)激光雷達(dá)千元時(shí)代

暫時(shí)拋開(kāi)“降本增效”這個(gè)大趨勢(shì)不談，單看LiDAR這個(gè)車(chē)載傳感器本身，最為車(chē)企所詬病的一點(diǎn)就是太貴了——誠(chéng)然，整個(gè)行業(yè)多年努力已經(jīng)將LiDAR的價(jià)格從最初的十幾萬(wàn)元降低至大幾千元，但這仍然不夠，畢竟同屬智駕關(guān)鍵傳感器的Camera只要幾百元，整車(chē)對(duì)于LiDAR依然有強(qiáng)烈的降本訴求。然而時(shí)至今日，前裝量產(chǎn)的一眾長(zhǎng)距LiDAR，價(jià)格仍然在3000～4000元左右，這也是LiDAR上車(chē)聲量大但裝車(chē)率低的最根本原因。

ZVISION EZ6 以“滿足主流應(yīng)用的最高性價(jià)比”為市場(chǎng)核心需求和根本出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)全新一代的SPAD激光雷達(dá)架構(gòu)，保證產(chǎn)品滿足高階智駕所需性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了LiDAR成本的實(shí)質(zhì)降低。

該架構(gòu)核心器件是應(yīng)用在接收端的堆疊式單光子雪崩二極管（SPAD）深度傳感器，它結(jié)合了前端大規(guī)模的單光子像素陣列和后端高速信號(hào)處理芯片，可以直接將前方的多脈沖光子信號(hào)進(jìn)行高靈敏度的探測(cè)，并對(duì)其進(jìn)行飛行時(shí)間測(cè)量（TOF），通過(guò)累積直方圖的方式直接得到距離、信號(hào)強(qiáng)度等激光雷達(dá)關(guān)鍵信息。

與傳統(tǒng)的基于SiPM或者APD的激光雷達(dá)架構(gòu)相比，SPAD一顆芯片替代了以往光電前端→放大鏈路→模數(shù)轉(zhuǎn)換→數(shù)字信號(hào)處理的絕大多數(shù)分立元器件，大大簡(jiǎn)化了架構(gòu)復(fù)雜度；同時(shí)，得益于核心距離信息獲取在SPAD SOC已經(jīng)完成，后端僅需配備一顆超低算力的處理器即可完成激光雷達(dá)所有的信號(hào)處理。

ZVISION EZ6有效提升了激光雷達(dá)接收端集成度并降低了對(duì)核心處理器算力資源的要求，實(shí)現(xiàn)了接收端鏈路實(shí)質(zhì)的降本。同時(shí)，EZ6在發(fā)射端也采用了高集成度的最新的VCSEL 線陣芯片，以取代過(guò)往單點(diǎn)VCSEL陣列的高成本方案。

通過(guò)架構(gòu)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)的高度芯片化和集成化，EZ6的整機(jī)成本得到了有效的降低，其價(jià)格率先打破2000元的邊界，真正進(jìn)入“1”打頭時(shí)代。此外，該降本增益在激光雷達(dá)向高線束演進(jìn)（如128→192）的時(shí)候更為明顯，體現(xiàn)了數(shù)字化雷達(dá)的優(yōu)異性，正所謂“加量不加價(jià)”。也正是通過(guò)架構(gòu)創(chuàng)新，一徑科技才能實(shí)現(xiàn)良性降本，在提供有價(jià)格吸引力和性能競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的同時(shí)保證公司未來(lái)業(yè)務(wù)的健康有“利”的發(fā)展。 ? ? ?

激光雷達(dá)數(shù)字化，換芯即煥新

通過(guò)前端SPAD像元規(guī)模數(shù)量的增加及后端數(shù)字信號(hào)處理的帶寬與能力的提升，SPAD芯片可以在成本沒(méi)有顯著增加的情況下實(shí)現(xiàn)性能質(zhì)的飛躍。直接體現(xiàn)在激光雷達(dá)上，是掃描線束的增加、測(cè)距能力的提升或者是幀率的增加；對(duì)于SPAD架構(gòu)的激光雷達(dá)而言，換芯即煥新！

此外，得益于數(shù)字化的架構(gòu)，SPAD芯片可以根據(jù)不同的像元組合和使用方式，具備角分辨率和探測(cè)距離的靈活調(diào)節(jié)能力，能夠滿足未來(lái)高階智駕對(duì)于LiDAR靈活ROI的需求——軟件定義激光雷達(dá)不再是夢(mèng)。

在工程落地方面，SPAD技術(shù)路線可以對(duì)發(fā)射、掃描、接收等部分做出更加低耦合的模塊設(shè)計(jì)，使LiDAR整體架構(gòu)平臺(tái)化。后續(xù)的產(chǎn)品升級(jí)（角分辨率、測(cè)距能力或幀率的提升）或者產(chǎn)品形態(tài)演進(jìn)（純固態(tài)架構(gòu)、補(bǔ)盲產(chǎn)品或者艙內(nèi)方案）可以在同一技術(shù)框架下快速開(kāi)發(fā)迭代，以充分利用平臺(tái)化積累的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和算法能力，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)資源的復(fù)用。

更重要的是，基于同平臺(tái)下的家族化產(chǎn)品演進(jìn)，雖然產(chǎn)品形態(tài)發(fā)生變化，能力變強(qiáng)了，但其輸出的點(diǎn)云特性卻具備延續(xù)性?？蛻魧?duì)其不會(huì)有陌生感，同時(shí)客戶在廣泛工況下，特別是針對(duì)corner case場(chǎng)景，所積累的針對(duì)激光雷達(dá)的優(yōu)化工程都會(huì)得到有效的復(fù)用，避免了在激光升級(jí)換代進(jìn)程中重復(fù)的適配工作，真正實(shí)現(xiàn)了增量式的自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)。

PART.2

ZVISION EZ6? 一顆好用的激光雷達(dá)

面向車(chē)規(guī)量產(chǎn)市場(chǎng)，要定義一款足夠有吸引力的激光雷達(dá)，僅有低成本是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要足夠好用，以確?？蛻粼谧詣?dòng)駕駛開(kāi)發(fā)過(guò)程中最大化的利用其價(jià)值。作為一徑科技“平權(quán)”力作的EZ6，可在性能和成本上取得了非常完美的平衡。

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192線，更清晰

ZVISION EZ6具有業(yè)界領(lǐng)先的192線垂直掃描線數(shù)，較傳統(tǒng)的方案提升近50%，在立體空間解析力上面又上了一個(gè)臺(tái)階。其圖像級(jí)的點(diǎn)云特征能夠確保出色的感知能力，與圖像信息能夠深度的融合；同時(shí)，EZ6輸出的點(diǎn)云均勻規(guī)整，相比于非均勻的點(diǎn)云，能夠減少感知網(wǎng)絡(luò)適配的不確定性，降低初期工程的適配成本。 ? 更重要的是，192線的分辨力對(duì)于視野內(nèi)的低矮物體，如前方的小障礙物、路沿等，能夠提供更多高度方向的點(diǎn)云信息，從而將低矮物體能夠有效的從地平面上區(qū)分出來(lái)，實(shí)質(zhì)提升通用障礙物的識(shí)別能力。

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一款LiDAR好用，除了性能以外，更重要的是要讓客戶用的舒心，降低在自駕開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)于激光雷達(dá)的“伺候”成本。因此，EZ6在工程化上也做了諸多考量，充分利用新一代SPAD架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，解決過(guò)往激光雷達(dá)量產(chǎn)過(guò)程中所暴露過(guò)的問(wèn)題，“站在先行者的肩膀上”，努力做出更好用的激光雷達(dá)產(chǎn)品。 ? ?

小體積，易集成

得益于SPAD架構(gòu)的高度集成化，EZ6做到了元器件上的大幅減少，進(jìn)而顯著縮小了傳感器內(nèi)部所需的PCB面積。再結(jié)合一徑多年積累的緊湊型光機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，EZ6將激光雷達(dá)的尺寸做到了極致的110 x 110 x 45（單位：mm，W x D x H），在車(chē)企客戶“降本增效”的過(guò)程中，可以輕易實(shí)現(xiàn)直接替換。 此外，EZ6超低的功耗（<15W）可以很好的降低客戶在原有散熱架構(gòu)下的散熱風(fēng)險(xiǎn)，在極端的工況下能夠獲得更加穩(wěn)定的傳感器表現(xiàn)。 ? ?

臟污雨天不再擔(dān)憂

目前業(yè)界存在的痛點(diǎn)是，激光雷達(dá)的性能一到雨天就有較大的惡化，進(jìn)而造成整車(chē)智駕ODD受限，也給了大眾一種“激光雷達(dá)太金貴”的感受。 EZ6基于行業(yè)痛點(diǎn)和本質(zhì)訴求的分析，在設(shè)計(jì)上盡量減小雨天的影響，增加異常天氣魯棒性。例如，EZ6在光窗掛水的情況下不會(huì)出現(xiàn)“缺點(diǎn)”、“空洞”等異?，F(xiàn)象。 ? ?

同時(shí)，ZVISION EZ6對(duì)臟污的抵御能力也很強(qiáng)，并且配備了先進(jìn)的臟污檢測(cè)算法。不會(huì)因?yàn)檩p微臟污而出現(xiàn)點(diǎn)云異常，即便出現(xiàn)了臟污，EZ6也能夠準(zhǔn)確地上報(bào)臟污信息，這也解決了智駕LiDAR“長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后光窗臟污導(dǎo)致功能異常，有臟污卻無(wú)法有效判斷”的癢點(diǎn)，真正讓客戶用得放心，用得舒心。

PART.3

ZVISION SPAD產(chǎn)品矩陣助力智駕再上層樓 得益于SPAD架構(gòu)的可擴(kuò)展性，其激光雷達(dá)產(chǎn)品可以根據(jù)市場(chǎng)需求實(shí)現(xiàn)演進(jìn)。產(chǎn)品性能上，可以實(shí)現(xiàn)角分辨率、探測(cè)距離和幀率的提升。產(chǎn)品形態(tài)上，能夠從半固態(tài)向固態(tài)演進(jìn)，從艙外擴(kuò)展至艙內(nèi)，從前向激光雷達(dá)擴(kuò)展至大角度補(bǔ)盲激光雷達(dá)。 圍繞著SPAD架構(gòu)，一徑科技推出了全應(yīng)用場(chǎng)景產(chǎn)品矩陣，以滿足未來(lái)在低成本推進(jìn)城市NOA應(yīng)用的大背景下的激光雷達(dá)差異化需求，敬請(qǐng)期待！

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審核編輯：黃飛

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