前言

在華為(wei) ADS 4.0的發布會(hui) 上，一條關(guan) 於(yu) 固態激光雷達的描述引起了人們(men) 注意。

固態激光雷達是ADS 4.0感知係統的重要組成部分，用於(yu) 描述這一器件的優(you) 點的文字篇幅也明顯超過了對單一器件應該給於(yu) 的篇幅，這些優(you) 點包括：

1、高精度探測：最小感知精度可達3cm，能夠精準檢測到下沉台階、水管、石頭等多種障礙物，可識別懸空水管、地鎖等隱蔽障礙物，配合艙內(nei) 激光視覺傳(chuan) 感器，能在100km/h 時速下檢測兒(er) 童玩具等小目標，實現零頓挫刹停，為(wei) 車輛的安全行駛提供了有力保障。

2、尺寸小巧：其尺寸僅(jin) 為(wei) 45×50×44mm，體(ti) 積約為(wei) 傳(chuan) 統方案的1/3，便於(yu) 集成安裝在車輛上，不會(hui) 對車輛的空間和外觀設計產(chan) 生過大影響，有利於(yu) 車輛的整體(ti) 造型和布局。

3、增強側(ce) 向監測：采用“1 主雷達 + 3 固態雷達” 方案強化側(ce) 向盲區監測，提升了車輛對側(ce) 向環境的感知能力，有助於(yu) 減少側(ce) 向碰撞事故的發生。

4、提升安全冗餘(yu) ：作為(wei) 全維防碰撞係統CAS 4.0 的一部分，實現了全時速、全方向、全目標、全天候的主動安全能力，與(yu) 分布式毫米波雷達等傳(chuan) 感器協同工作，為(wei) 車輛提供了全方位的安全防護。

所謂固態激光雷達，是指裏麵沒有旋轉的機械掃描裝置，所以可以做的更小，更耐久更結實，因為(wei) 沒有太多的精巧結構可以損壞。它和傳(chuan) 統機械式激光雷達的區別，可以類比固態硬盤和機械硬盤的差別。

圖激光雷達是重要的車載感知器件，圖片來自網絡

固態雷達確實是比較新的事物，但並非ADS 4.0最先引入。之所以引起業(ye) 界注意，是因為(wei) 其應用前景廣闊。

機械式激光雷達需要帶動反射鏡旋轉掃描，靠接收反射光來測定目標的距離、方位和反射強度。

圖機械式激光雷達原理圖，圖片來自網絡

每一個(ge) 反射點信號都是四元組（x,y,z,q）,xyz是三維坐標，q代表反射強度。

激光雷達是可以識別車道線的，即使車道線是用白漆刷在馬路上的，在xyz坐標上與(yu) 路麵無異，但是車道線表麵的反射強度和路麵不一樣，所以可以識別車道線。

圖車展現場激光雷達點雲(yun) 的實時效果，圖片來自網絡

 圖激光雷達看路麵，圖片來自網絡

Lidar係統通過發射激光束，然後測量激光從(cong) 發射到被目標反射回來的時間，來計算出目標與(yu)  Lidar 設備之間的距離等信息。每次激光脈衝(chong) 發射和接收的過程，就對應著一個(ge) 點的測量和生成。由於(yu)  Lidar 每秒會(hui) 發射大量的激光脈衝(chong) ，所以能快速生成大量的點，這些點共同構成了點雲(yun) 數據，用於(yu) 描述目標物體(ti) 或場景的三維信息。例如，一些用於(yu) 自動駕駛的 Lidar 傳(chuan) 感器，每秒可能會(hui) 發射數十萬(wan) 個(ge) 激光脈衝(chong) ，也就意味著每秒能生成數十萬(wan) 個(ge) 點。

一些常見的機械式激光雷達中，如速騰聚創的Helioses係列，其電機轉速有300rpm、600rpm和 1200rpm 三檔，分別對應 5Hz、10Hz 和 20Hz 的幀率。這意味著電機每旋轉一圈，就會(hui) 掃描一次環境並輸出一幀點雲(yun) 數據（一圈就是一幀）。再如奧迪 A8 的4線束激光雷達，其旋轉鏡由電機驅動，轉速約為(wei)  700r/min，水平探測範圍約 145°，可實現較好的環境感知。

一般來說，電機轉速越快，激光雷達的掃描速度就越快，輸出點雲(yun) 的速度也越快，能更及時地獲取周圍環境的信息，對於(yu) 快速移動的目標或複雜環境的監測更有利。但轉速的提升也會(hui) 受到激光發射和接收模塊的性能、數據處理能力以及功耗等因素的限製。

激光雷達的“線” 指的是激光雷達在垂直方向上能夠發射和接收激光脈衝(chong) 的激光線數量。

激光雷達通過發射激光脈衝(chong) 並測量反射光來檢測距離等信息。線數越多，通常意味著垂直方向上的激光束越多，能獲取的環境信息就越豐(feng) 富，點雲(yun) 分辨率也越高，成像更清晰。例如，128線激光雷達形成的點雲(yun) 圖能清晰分辨 200 米外車輛輪胎紋理，而 16 線雷達僅(jin) 能勾勒出模糊輪廓。

對於(yu) 360° 旋轉式和一維轉鏡式架構的激光雷達，線數等同於(yu) 激光雷達內(nei) 部激光器的數量。

LiDAR每秒產(chan) 生點的數量與(yu) 線數、轉數、水平視場角、水平角分辨率等因素有關(guan) 。一幀點雲(yun) 包含的點的個(ge) 數計算公式為(wei) ：水平視場角 \ 水平角分辨率）* 線束數。而每秒產(chan) 生的點數 = 一幀點雲(yun) 包含的點的個(ge) 數 × 幀率（轉數）。

例如，對於(yu) 一個(ge) 360° 視場角、64 線、10Hz （一秒十圈）的激光雷達，水平角分辨率假設為(wei)  0.1°，那麽(me) 一幀點雲(yun) 包含的點數為(wei) 360 \ 0.1*64 = 230400個(ge) ，每秒產(chan) 生的點數則為(wei) 230400*10 = 2304000個(ge)

激光雷達要看周圍環境，是非掃描不可的，不掃描除非在360°全方位都裝上激光器發射頭和反射鏡，但是這個(ge) 成本是無法承受的。

而固態激光雷達沒有旋轉，又不是在360°全方位都裝上發射頭和反射鏡，那麽(me) 如何實現掃描呢？

回答是隻要能改變激光速的方向即可，不一定是通過旋轉來改變方向。

固態激光雷達能夠不用旋轉的根本原因是其采用了非機械旋轉的掃描技術，通過電子部件或光學原理來控製激光的發射角度和掃描方向，主要包括以下幾種技術方式：

光學相控陣技術：利用光學相控陣列，通過調節發射陣列中各個(ge) 發射單元的相位差，來改變激光的出射角度，實現光束的指向掃描。這種方式基於(yu) 電信號對相位的嚴(yan) 格控製，可稱為(wei) 電子掃描技術，完全摒棄了機械結構，掃描速度快，精度高，能在短時間內(nei) 對不同方向進行快速掃描。

圖光學相控陣激光雷達示意圖，圖片【1】

Flash 技術：Flash 固態激光雷達是一種非掃描式雷達，它通過短時間內(nei) 直接發射出一大片覆蓋探測區域的激光，再利用高度靈敏的接收器來完成對環境周圍圖像的繪製，無需通過機械旋轉或掃描部件來改變激光的發射方向，而是一次性獲取整個(ge) 視場的信息。 

圖Flash激光雷達示意圖，圖片來自【1】

Flash激光雷達取FLash的名字，是因為(wei) 它工作時會(hui) 短時間內(nei) 直接發射出一大片覆蓋探測區域的激光，就像閃光一樣，快速照亮目標場景，再利用高度靈敏的接收器來完成對環境周圍圖像的繪製，一次性獲取整個(ge) 視場的信息 ，而不是像機械式激光雷達那樣通過旋轉等方式逐點掃描。如果要類比，可以類比照相機曝光。

lMEMS 技術：基於(yu)  MEMS 的固態激光雷達利用微振鏡來改變單個(ge) 發射器的發射角度進行掃描，通過懸臂梁在橫縱兩(liang) 軸的高速周期運動，改變激光的反射方向，從(cong) 而形成麵陣掃描視場。雖然 MEMS 技術中存在微小的機械運動部件，但與(yu) 傳(chuan) 統機械式激光雷達的大型旋轉部件相比，其結構得到了極大簡化，體(ti) 積更小，可靠性更高。

圖MEMS激光雷達示意圖，圖片來【1】

下麵以光學相控陣激光雷達為(wei) 例：

圖光學相控陣（OPA）固態激光雷達的詳細原理圖，圖片來自網絡

光學相控陣（OPA）的原理和結構，具體(ti) 解釋如下：

圖中包含如下組件：

• Waveguide（波導）：圖中灰色線條，用於(yu) 引導光的傳(chuan) 播路徑。

• Light splitter（分光器）：灰色矩形塊，作用是將輸入光分成多路，使光能夠進入不同的通道。

• Phase shifters（移相器）：黑色方塊標注“φ” ，通過調節電信號改變光的相位。

• Grating couplers/Antennas（光柵耦合器/ 天線）：負責將波導中的光耦合輸出，發射到自由空間中。

各子圖內(nei) 容羅列如下：

• 圖(a)：左側(ce) 激光源（Laser）發出光，經波導傳(chuan) 輸，由分光器將光分成多路，每路光經過移相器後，由光柵耦合器 / 天線發射出去。圖中展示了光在光學相控陣中的傳(chuan) 輸路徑，通過坐標軸（x、y、z）及角度（φ、θ）表示光的出射方向。

• 圖(b)：與(yu) 圖 (a) 類似，同樣是激光源發出光，經分光器分路、移相器調節相位後由光柵耦合器 / 天線發射。但與(yu) 圖 (a) 的光出射方向有所不同，體(ti) 現了通過移相器改變光相位進而改變出射角度的原理。

• 圖(c)：展示了一維光學相控陣中波前（wavefront）的情況。多個(ge) 發射單元（標注 φ 的三角形）發出的光形成平麵波前，通過控製各單元相位可控製波前方向。

• 圖(d)：同樣是關(guan) 於(yu) 波前的示意圖，展示了通過調節發射單元相位，使波前產(chan) 生傾(qing) 斜，改變光的傳(chuan) 播方向（以角度 φ 表示），體(ti) 現光學相控陣掃描光束的原理。

圖軍(jun) 用相控陣雷達，可以類比光學相控陣固態激光雷達，圖片來自網絡

光學相控陣激光雷達原理有點像老式旋轉天線雷達到相控陣雷達的改變，畢竟光也是一種波長極短的無線電波罷了。

固態激光雷達的發展和上車應用

固態激光雷達作為(wei) 自動駕駛新興(xing) 核心傳(chuan) 感器，近年來在技術迭代和商業(ye) 化應用上取得顯著進展。以下是其發展曆程、技術路線及上車應用的分析：

1、技術發展曆程與(yu) 現狀

技術演進路徑從(cong) 機械式→半固態→全固態：激光雷達從(cong) 早期機械旋轉式（體(ti) 積大、成本高）逐步向無運動部件的純固態過渡，提升可靠性和量產(chan) 能力。

主流固態技術路線

• Flash激光雷達：通過麵陣激光一次性照射場景，適合補盲應用，但受限於(yu) SPAD探測器量產(chan) 進度，成本較高。

• OPA（光學相控陣）：通過電控相位調整光束方向，無需機械掃描，但技術成熟度較低，光作為(wei) 一種波長超短的電磁波，要控製其相互幹涉不容易。

而MEMS技術在半固態激光雷達中用的比較多。

半固態是指部分結構固定，部分采用可運動部件，不像機械式激光雷達通過整體(ti) 機械旋轉掃描，也不像固態激光雷達完全無機械運動部件。比如，它可能使用一個(ge) 或幾個(ge) 旋轉的鏡片（如MEMS 微鏡、轉鏡、棱鏡 ）來改變激光束方向實現掃描 。結合固定部件與(yu) 動態部件進行一維或二維掃描 。如 MEMS 半固態激光雷達靠微鏡在橫縱兩(liang) 軸高速周期運動改變激光反射方向；一維掃描型通常用僅(jin) 在水平方向低速轉動的反射鏡改變光線方向 。相比機械式，體(ti) 積更小、成本更低、可靠性更高，易集成到車輛等設備；與(yu) 固態比，雖有運動部件，但在性能和成本間達到較好平衡，是當下量產(chan) 車等應用的主流選擇。

目前關(guan) 鍵技術突破

• 小型化：Flash激光雷達從(cong) “車廂級”縮小至“厘米級”，得益於(yu) 激光器與(yu) 探測器陣列集成。

• 芯片化：SPAD（單光子雪崩二極管）和SoC（係統級芯片）國產(chan) 化推動成本下降，可以參考【2】和【3】。

以下我們(men) 列舉(ju) 一些國內(nei) 使用固態激光雷達做輔助駕駛的案列，因為(wei) 這些案例引述原始報道，使用了自動駕駛字眼（比如華為(wei) 智駕），本文仍然沿用它們(men) 自動駕駛的叫法：

• 滴滴自動駕駛與(yu) RoboSense 速騰聚創合作方案：RoboSense 速騰聚創與(yu) 滴滴自動駕駛達成合作，雙方基於(yu) RoboSense 的全固態數字化激光雷達 E1，圍繞滴滴自動駕駛與(yu) 廣汽埃安合作的首款 L4 Robotaxi 車型開展工作。E1代表了激光雷達數字化的重要進展，率先且迄今為(wei) 止唯一實現了 SPAD - SoC 芯片自研量產(chan) ，還突破了二維可尋址 VCSEL 技術等，沒有任何運動部件，能滿足各類場景需求。參考【4】

• RoboSense 速騰聚創 RS - Fusion - P6 方案：這是 RoboSense 推出的首款麵向 L4 自動駕駛的車規級固態激光雷達感知解決(jue) 方案。它完美融合了基於(yu) 二維 MEMS 掃描技術的硬件和基於(yu) 人工智能技術的軟件，具備靈活可擴展性，適用於(yu) 多種自動駕駛應用。該方案采用四顆 M - series 固態激光雷達，可實現 360 度水平範圍的智能感知，能檢測 200 米外的交通狀況，並快速處理數據，為(wei) 自動駕駛控製中心提供反饋。參考【5】

• 禾賽科技“千厘眼” 感知方案：禾賽科技在 2025 年上海車展前夕發布 “千厘眼” 感知方案，涵蓋 L2 至 L4 級智能駕駛需求。其中麵向 L4 級自動駕駛係統的 “千厘眼 A” 方案，包含 4 顆超高清 AT1440 以及 4 顆純固態 FTX 激光雷達。該方案遠距近距兼備，全視野無盲區，以業(ye) 界最高線數的超高性能激光雷達實現 360° 全覆蓋，可實現厘米級小目標探測能力，滿足 L4 自動駕駛應用如 Robotaxi、Robotruck 等高速行駛所需的全向高清感知。參考【6】

• 華為(wei) 乾崑智駕ADS 4 方案：華為(wei) 乾崑智駕 ADS 4 采用全新的 WEWA 架構，通過雲(yun) 端 AI 生成難例擴散模型，結合車端高精度固態激光雷達、艙內(nei) 激光視覺傳(chuan) 感器等新型感知模組，實現端到端時延降低 50%、通行效率提升 20%、緊急製動率下降 30% 的突破性進展。其 Ultra 旗艦版支持高速 L3、泊車代駕及全場景智能輔助駕駛，通過全維防碰撞係統 CAS 4.0、首發量產(chan) 高精度固態激光雷達（最小精度 3cm）及分布式毫米波雷達，實現了全時速、全方向、全目標、全天候的主動安全能力。參考【7】

• 小馬智行第七代車規級自動駕駛係統：小馬智行2025 年上海車展發布的第七代車規級自動駕駛係統，是全球首個(ge) 基於(yu) 車規級芯片實現 L4 級全場景無人駕駛能力的方案，采用 100% 車規級零部件，覆蓋固態激光雷達、英偉(wei) 達 Orin - X 芯片等關(guan) 鍵組件，設計壽命長達 10 年 60 萬(wan) 公裏。同時基於(yu)  PonyWorld 世界模型技術，L4 級 Robotaxi 車隊已實現 50 萬(wan) 小時全場景、全無人運營，安全性更高。參考【8】

目前最小的固態激光雷達 

圖索尼AS-DT1微型LiDAR，圖片來自【9】

索尼AS-DT1微型LiDAR深度傳(chuan) 感器宣傳(chuan) 是嵌入式Lidar，但屬於(yu) 固態雷達（Solid-State LiDAR）。

AS-DT1采用直接飛行時間（dToF）技術，並搭載單光子雪崩二極管（SPAD）傳(chuan) 感器模塊。固態雷達的核心特征是無機械運動部件，依賴半導體(ti) 技術實現光束控製，而dToF+SPAD的組合正是典型的固態方案。

• 尺寸與(yu) 重量：僅(jin) 29×29×31mm（比華為(wei) ADS4.0的固態激光雷達45×50×44mm還要小的多）、50克，為(wei) 全球最小最輕的LiDAR傳(chuan) 感器。這種極致小型化依賴索尼的光學鏡頭集成技術和堆棧式SPAD設計。

• 應用場景：麵向無人機、機器人、輔助駕駛汽車等對體(ti) 積敏感的領域，需高度可靠的固態方案。汽車雖大，但對Lidar體(ti) 積敏感的場景很常見，比如家用轎車的側(ce) 麵補盲，經常裝在B柱上，而B柱的寬度和厚度十分有限。還有港口無人集卡，在吊裝集裝箱時需要準確對位，對位用的1線激光雷達是裝在集裝箱卡車側(ce) 麵新增的一個(ge) 小支撐柱上（這樣就不用改動車體(ti) ），這是筆者在廈門港無人集卡項目的實際經曆。

索尼AS-DT1通過dToF+SPAD技術、無機械結構設計和超小型化封裝，符合固態雷達的技術標準，是當前固LiDAR領域的前沿產(chan) 品。其發布也反映了行業(ye) 向嵌入式、芯片級解決(jue) 方案發展的趨勢。

總結

根據報告【10】，預計2030年全球固態激光雷達市場將超240億(yi) 美元，年複合增長率約30%。後續技術融合，多傳(chuan) 感器融合（攝像頭+雷達）與(yu) 4D點雲(yun) 成像成為(wei) 發展方向。而且固態激光雷達除了體(ti) 積小重量輕外，還有價(jia) 格優(you) 勢。固態激光雷達與(yu) 機械激光雷達在價(jia) 格上存在顯著差異，以下是詳細對比分析：

1. 價(jia) 格區間對比

  2. 成本差異原因

機械式雷達：依賴旋轉部件和複雜光學結構，芯片組成本高（如16組芯片成本達3,200美元），且體(ti) 積大、量產(chan) 難度高。

固態雷達：采用MEMS微振鏡或Flash等芯片化方案，集成度高，生產(chan) 成本大幅降低（約機械式的1/10）。

但是固態激光雷達也存在挑戰和不足：

而且固態激光雷達相比機械激光雷達還有些劣勢：

1.探測距離和分辨率

探測距離較短：固態激光雷達的探測距離通常較短，一般在幾百米範圍內(nei) ，而機械激光雷達可以實現更遠的探測距離（如100米以上）。

分辨率較低：固態激光雷達的分辨率通常不如機械激光雷達，尤其是在遠距離探測時，其點雲(yun) 密度和細節表現較差。

2.視場角（FOV）限製

視場角較小：固態激光雷達的視場角通常較窄，難以實現360°全景掃描，而機械激光雷達可以通過旋轉部件實現大範圍掃描。

動態目標檢測受限：窄視場角可能導致對快速移動目標的跟蹤能力不足。

3.環境適應性

抗幹擾能力較弱：固態激光雷達的接收麵較大，容易引入環境光噪聲，影響信噪比和掃描精度。

極端氣候性能差：在雨雪、霧霾等極端天氣條件下，固態激光雷達的性能可能顯著下降。

4.技術成熟度

量產(chan) 難度高：部分固態技術（如OPA、Flash）仍處於(yu) 發展階段，存在可量產(chan) 性、精度和可靠性問題。

掃描頻率低：固態方案的掃描頻率可能低於(yu) 機械式，影響實時性。

5.成本與(yu) 性能權衡

低成本犧牲精度：部分固態方案通過降低線束或簡化結構來壓縮成本，但可能導致性能妥協。

對比表格如下：

總的來說，固態激光雷達在可靠性、體(ti) 積和成本上具有優(you) 勢，沒有那麽(me) 多需要物理運動的結構，但短期內(nei) 仍需克服探測距離、分辨率和環境適應性等技術瓶頸。機械激光雷達則在性能上更勝一籌，適合高精度需求場景。

所以固態激光雷達上車，往往是先作為(wei) 補盲雷達。

但是華為(wei) 乾崑智駕ADS 4 的 Ultra 旗艦版中，高精度固態激光雷達是主要雷達，而非單純的補盲雷達。

據報道，這種高精度固態激光雷達最小精度達3cm，最遠探測距離 250 米，垂直方向大 FOV 視角實現全方向感知覆蓋，不僅(jin) 能精準識別各類障礙物、還原物理世界，還與(yu) 艙內(nei) 激光視覺傳(chuan) 感器、分布式毫米波雷達等協同構成全維防碰撞係統 CAS 4.0，在高速 L3全場景智能輔助駕駛等功能中發揮核心感知作用 ，是智駕係統的主要雷達。它也是ADS 4創新性和先進性的來源之一。