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激光雷達行業專題報告：Flash激光雷達的五個核心問題。Flash 激光雷達從原理上來講類似于攝像頭，不同點在于 Flash 激光雷達接收其發射的主 動光，而攝像頭是接收環境反射的被動光，所以前者多了一個發射模塊。由于 Flash 激光 雷達沒有任何掃描部件，所以相比于機械旋轉和半固態激光雷達非常容易過車規。大陸集 團推出的 SRL121、HFL110（搭載至豐田雷克薩斯），ibeo 推出的三款 next 長中短距激 光雷達（獲得長城汽車定點）、Ouster 推出的 DF 系列激光雷達均屬于 Flash 激光雷達。

問題一：怎樣才算是性能優異的 Flash 激光雷達？對于用于前向遠距離探測的激光雷達， 如果能夠同時實現“看得遠”、“看得清”、“看得廣”即為性能優異。“看得遠”要求 探測距離至少達到 150m@10%反射率及以上，探測距離主要受 VCSEL 芯片光功率密度、 SPAD 靈敏度（PDE、暗計數率）、光學系統準直效果（發散角）、角分辨率四大因素影 響；“看得清”要求角分辨率要達到 0.2°及以下，幀率要足夠高至少為 10Hz 以上，角分 辨率主要受接收視場角和 SPAD 像素數影響；“看得廣”指視場角足夠大，要求水平和垂 直視場角至少達到 120°×20°，主要由焦距和 SPAD 尺寸所決定，但同時會受角分辨率約 束。Flash 激光雷達現在還無法在保證“看得清”的前提下，同時達到“看得遠”和“看 得廣”，因此作為前向主雷達技術還未成熟，但作為中短距補盲激光雷達技術上已經成熟。

問題二：發射端為什么要用 VCSEL？ Flash 激光雷達更適合用 VCSEL 主要原因在于： VCSEL 相較于 EEL 具備更大的發光面積，視場角可以做得比較大；如果把 EEL 用在 Flash 上則光學設計會很復雜，需要好的光學設計去擴散 EEL發出來的光。但是 VCSEL作為 Flash 激光雷達光源最大的問題在于光功率密度不夠，目前最高水平的 VCSEL 光功率密度為 1400W/mm2（Lumentum5 層結 VCSEL），而 EEL 最高已經到 60000W/mm2（歐司朗 3 層結 EEL）。而發射功率每提高 1 倍，則激光雷達探測距離將提升 19%。

問題三：為什么 Flash 激光雷達要用 SPAD？激光雷達廠商在選擇光電探測器時，有三種 選擇：APD（雪崩二極管）、SPAD（單光子雪崩二極管）和 SiPM（硅光電倍增管）。APD 最大的問題在于增益不夠，典型增益是 100 倍；而 SPAD 和 SiPM 的光電增益在 106 以上， 可以提高光電探測器的信噪比，十分靈敏。另一方面，由于 Flash 激光雷達角分辨率主要 受限于像素數量，因此單位面積能夠達到很多像素數量的 SPAD 是更優于 SiPM 的選擇。

問題四：Flash 激光雷達的光學系統有什么變化？（1）Flash 沒有掃描模塊。（2）Flash 激光雷達發射光學系統相比于其他種類激光雷達，對發射視場角和光的均勻度有比較高的 要求，但是不需要“準直”減小發散角；但是機械旋轉和半固態激光雷達要求盡可能準直 光束。（3）三類激光雷達接收光學系統差不多。

問題五：Flash 激光雷達什么時候能夠普及？我們認為要達到以下幾個條件，Flash 激光雷 達才能作為前向主雷達：（1）VCSEL 光功率密度提升至 1750 W/mm2，SPAD 的 PDE 提 升至 30%時，Flash 激光雷達的探測距離可以提升至 200m（以 Ibeo Next 為基準）。（2） SPAD 像素數達到 44 萬像素以上，可以在保證遠距離探測所需要的角分辨率 0.09°x0.07° 的前提下，FOV 能提升至 120°x25°，而目前像素數最高的是索尼 IMX459，僅 11 萬像素。 但是 Flash 作為中短距補盲激光雷達技術上已經成熟，我們測算規模化量產價格為 1500 元，是整車廠相對還能夠接受的價格。