最近幾年大家都在卷自動駕駛，而大家也許都知道，自動駕駛的核心除了那塊處理器之外，就是雷達 --- 嚴格來說是車輛視覺系統中的中距離雷達。因為作用半徑在 20-150 米左右的中距離雷達，是目前所有自動駕駛系統的道路感知系統中，數據量最大，也是算法難度最大的一個部分。
中距離雷達分為兩大陣營，一邊是特斯拉堅守的純視覺陣營，也就是全部用攝像頭來獲得數據，另一派是由國内車企們大力推廣的激光雷達陣營。目前業内基本達成的共識是，激光雷達是未來高等級自動駕駛的必然方向。
在今天這篇長文中，我們打算和大家系統地聊聊激光雷達這種看着非常高科技，非常神秘，也非常昂貴的東西，我們希望大家在看完本文後，能對激光雷達這種看似神秘的高科技産物，有一個比較系統的概念。
激光雷達，英文名 LiDAR，這玩意其實不怕跟大家說實話了，最初是個軍用設備。激光雷達系統最初由美國軍事研究部門在海灣戰争末期發明，是一種國土防空型雷達，主要搭載在陸基對空雷達系統上。激光雷達最初（也包括現在）的軍事用途，主要是通過向防區内的特定位置發射大功率激光，來判斷闖入防區内的飛行物特征，進而為軍事部門提供關于該飛行物的精确形狀數據，方便相關部門迅速獲知這是什麼東西。
後來，激光雷達因為性能不佳，被更精确的 X 波段雷達替代。值得指出的是，我國的 C4ISR（區域拒止）系統在發展中吸取了美軍的教訓，在末端防空直接用了 X 波段，所以我國沒有相關前期技術積累，這個影響後面會提到。這種技術經過一段時間後技術解禁，從軍用轉為民用性質。激光雷達民用化後，相比起原來的軍用版本在結構上并沒有太大區别，比較明顯的區别在于發射功率。軍用雷達不需要考慮能耗，但要搭載在民用移動設備上的激光雷達必須降低發射功率。而就是因為這個發射功率的問題，直接導緻了激光雷達系統從最初的機械式到現在的固态式的技術叠代。
要搞清楚激光雷達的兩種形式，我們必須首先知道激光雷達的工作原理是什麼。激光雷達通過向一個固定方向發射一束激光，激光打在射程範圍内的所有障礙物上會出現反射、阻擋等現象，激光雷達系統中的一個專用的攝像機會記錄這些信息，從而得出一條線上所有障礙物的相對實時距離信息。
但一條線上的信息是沒用的，所以激光雷達必須設計一個機構，讓發射出去的激光能在一定角度内 " 掃射 " 所有物體。這個掃射的角度叫做視場角（某些車企也管它叫掃描角度）。看到這裡大家很容易就能明白，掃射的角度越大，掃射到的物體就越多，對于激光雷達判斷車子一定範圍内的物體信息就更有利。所以激光雷達最重要的數據之一就是視場角大小。
現在來說機械式激光雷達。其實機械式激光雷達的工作原理，就是最初版本的軍用激光雷達的樣子。首先，激光雷達中的那束激光，是豎直方向射出的，但激光雷達的工作面是水平向，也就是說必須設計一個機構，能讓豎直射出的激光改為橫向射出。初中物理告訴我們，一面簡單的棱鏡就能做到這事。但問題來了，經過棱鏡轉換射出方向後的激光，仍然是一條線，所以還需要設計一個能不斷左右旋轉的機構，把棱鏡裝在這個機構裡，伴随着這個機構的左右搖擺，激光就能在整個視場角中射出一個不連續的掃射面。這就是機械式激光雷達的原理。其實如果您對早期的 CRT 電視的原理有所了解的話，原理是有點相似的。
機械式激光雷達的主要優點在于便宜，功率也不需要太大。但它的缺點是非常明顯的，由于它的成像原理不是同步成像，而是掃描式成像，這就意味着這種激光雷達雖然精度高，但獲得有效圖像信息的速度非常慢（畢竟速度取決于那個機構的旋轉速度）。這也就是在激光雷達大規模商用的早期，包括特斯拉、小鵬等企業都表示不會用的原因，在那個時候，用攝像頭拍攝，再用處理器處理信息得到路況信息的速度，比機械式激光雷達快上不少。
而且正如前面提到，機械式是靠一個棱鏡來改變激光的射出角的，如果在激光雷達射出面的平行方向遇到強光（例如早晨或黃昏刺眼的陽光），這些光就會直接幹擾棱鏡的運作（光幹擾），很容易會導緻棱鏡失去折射激光的能力，這也是為什麼前幾年，激光雷達的車時不時就會出現在劇烈陽光下，自動駕駛某些功能失效或無端故障的原因。
很顯然，機械式激光雷達這種東西對于車用來說并不成熟，人們需要一種不受幹擾，而且成像速度要很快的新型激光雷達。這東西，就是現在所稱的固态激光雷達。不過要注意的是，這固态激光雷達，也分為 " 半固态 " 和 " 全固态 " 兩種。
這又是啥？固态激光雷達，其實是在激光發射的基礎原理上做了徹底的推倒重來。和機械式那種脫胎于軍用設備的方式不同，固态激光雷達的激光不需要改變射出方向，直接就在雷達内部經過功率加壓後，直接向前射出。而且激光雷達有一套非常複雜的複合型鏡組系統（比高端單反的鏡頭複雜很多），它能把一束激光，分割成數十條線的方式射出去，這也就是固态激光雷達中經常出現的 "32 線 "、"64 線 "、"128 線 " 等數字的原理。因為直接射出去的就是一個面（這個面由激光線組成，線越密集越好），所以也就不存在機械式激光雷達上所謂的掃描速度的問題，激光雷達的速度也就得到了保障。
同時大家看懂了上一段就會知道，固态激光雷達的 " 線 "，自然是越多越好。目前各大車企和各個激光雷達廠家宣傳的重點也基本都在這。那麼什麼叫半固态全固态呢？其實這是機械式向固态式過度期間必然會出現的一種狀況。所謂半固态就是指，這個激光雷達本身發出來的線，數量是不夠的，那麼就通過同時結合機械激光雷達的方式實現激光雷達的視場角需求。
看不懂？打個比方，現在這個激光雷達因為技術或成本等原因，隻能發出 32 線，隻能覆蓋大概 40 度範圍内的東西，而這個雷達的視場角是 120 度。那就通過讓這個固态激光雷達組疊加一個機械式旋轉機構，這樣一來，不用旋轉太大角度，就能覆蓋 120 度的視場角。這就是所謂的半固态激光雷達。
全固态就好理解了，這裡不再展開。一般來說，要實現全固态，至少需要 128 線，256 線是現在的 " 标準配置 "，而某些硬件規格更高的車，已經裝車了 512 線甚至 1024 線。
目前在固态激光雷達領域，出現了一個很明顯的 " 三足鼎立 " 的态勢。因為固态激光雷達的核心，是激光發射器和複雜鏡組這兩個點。美國在激光發射器上有着明顯的優勢，但在鏡組上不如日本。但考慮到美國在激光雷達領域的先發優勢，目前在技術上還是它最強。
其次是中國和日本，國産固态激光雷達在激光發射器上目前已經達到了美國的水平，部分先進産品的激光功率已經超越美國，但我國在鏡組上仍然有比較明顯的落後，不及日本，也不及美國。但在我國強大的産能和成本控制，以及大得驚人的内需下，目前國産激光雷達在市場份額上已經超過了美國，隻是在綜合技術水平上還有一點點距離。
日本是個偏科生，它的激光發射器基本全部采購自美國，但它的鏡組強的可怕。其實按理說，在性能上應該是日本系的固态激光雷達是最強的，但美國一直以來出口日本的激光發射器，水平都遠遠低于自己的平均水平，日本又不願意向中國買（中國出口的也不可能是先進的技術），所以盡管有很強的鏡組水平，但日系激光雷達，反倒是現在整體産品力上最弱的。
目前在國内市場上，無論是日系韓系還是美系德系，幾乎所有在中國大陸銷售的搭載激光雷達的車，用的激光雷達不是中國的就是美國的。從目前行業的趨勢看，國産激光雷達在未來 1-2 年内取得市場上的統治性優勢是可以預期的。畢竟便宜，技術也不差美國多少的好東西，沒人會不喜歡。
其實說白了，激光雷達這東西發展到現在，早就已經是 " 強者的戰争 " 了。和顯卡、CPU 這些類似地，受限于極高的技術壁壘，有能力造激光雷達的企業本就屈指可數，能造得好的更是少之又少。激光雷達其實發展到現在，早就不是企業間的普通商業競争了，而已經涉及到中美兩大國在這類高效率微型激光器、先進鏡組等先進科技領域的全面競争了。
按照現在的節奏看，中國激光雷達幹掉美國激光雷達問題不大。在激光雷達這個美國沒法 " 卡脖子 " 的領域，工業國和去工業國的實力差距，是非常明顯的。
