近期有消息稱，禾賽科技會(huì)在即將開(kāi)幕的中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上，首次對(duì)外發(fā)布無(wú)人車及輔助駕駛可用的32線激光雷達(dá)（LiDAR）。
禾賽方面表示，32線LiDAR可以實(shí)現(xiàn)150米的探測(cè)距離，采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，水平視場(chǎng)角360°，垂直視場(chǎng)角30°。產(chǎn)品已經(jīng)在內(nèi)部路測(cè)，這是國(guó)內(nèi)第一家多線激光雷達(dá)生產(chǎn)商首次公開(kāi)展示32線激光雷達(dá)產(chǎn)品及其實(shí)測(cè)效果視頻。據(jù)禾賽創(chuàng)始人李一帆透露，這款32線激光雷達(dá)明年年初將會(huì)小批量供貨，屆時(shí)價(jià)格會(huì)"非常有競(jìng)爭(zhēng)力"。
翻翻新聞就會(huì)發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)企業(yè)好像在近半年迎來(lái)了產(chǎn)品爆發(fā)。北科天繪在2016年5月推出了首款16線360度導(dǎo)航LiDAR ——R-Fans。速騰聚創(chuàng)（RoboSense）在10月28日也對(duì)外發(fā)布了RS-LiDAR，是一款16線激光雷達(dá)。在國(guó)外品牌壟斷車載激光雷達(dá)市場(chǎng)的大背景下，自主多線激光雷達(dá)產(chǎn)品的誕生，為拉低產(chǎn)品售價(jià)帶來(lái)了更多可能。
自動(dòng)駕駛為什么需要激光雷達(dá)
一則本周的新聞引發(fā)了討論。在特斯拉數(shù)起安全事故之后，馬斯克在本周三宣布，明年所有量產(chǎn)的Model S，Model X和Model 3車型，都將配備能夠在某一程度實(shí)現(xiàn)最高級(jí)別自動(dòng)駕駛（Level 5）的傳感器，包括8個(gè)攝像頭、12個(gè)全新超聲波傳感器以及一個(gè)前向探測(cè)雷達(dá)。馬斯克把“攝像頭+毫米波+超聲波”的傳感方案貫徹到底，自始至終都沒(méi)有考慮激光雷達(dá)。
車用激光雷達(dá)就這樣被馬斯克“嫌棄”了。
眾所周知，全自動(dòng)駕駛已經(jīng)解放了人類的手腳、雙眼，在環(huán)境感知時(shí)必須滿足任何時(shí)間任何天氣下對(duì)周圍環(huán)境360度探測(cè)，而現(xiàn)階段單靠其中一種傳感器都無(wú)法滿足這個(gè)要求。
馬斯克的想法可以猜到一二。“攝像頭+毫米波雷達(dá)+超聲波雷達(dá)”因?yàn)閮r(jià)格低廉，可以做到最快速度產(chǎn)品化。讓更多自動(dòng)駕駛功能被用起來(lái)，然后通過(guò)眾包采集的方式，來(lái)提供完善算法所需的有效數(shù)據(jù)，這是馬斯克的思路，目標(biāo)是“挖掘軟件算法潛力來(lái)克服硬件瓶頸，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛”。
另一種思路就是把各種“不完美”的傳感器組合起來(lái)。
攝像頭擅長(zhǎng)識(shí)別（物體是車還是人、標(biāo)志牌是什么顏色），但容易受光線、天氣影響，在強(qiáng)光直射時(shí)會(huì)出現(xiàn)致盲，運(yùn)氣最差的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致整個(gè)傳感器失靈。毫米波雷達(dá)在不同光線和天氣中表現(xiàn)出較強(qiáng)的可靠性，主要作用也是檢測(cè)追蹤物體，但分辨率相對(duì)較低，看東西像近視眼沒(méi)戴眼鏡，并且檢測(cè)行人的能力不足；激光光束的聚攏特性，不會(huì)因?yàn)檠苌涠e(cuò)過(guò)細(xì)小物體，不過(guò)因?yàn)檎w技術(shù)不如毫米波成熟，在雨霧天的表現(xiàn)會(huì)收到影響。
這種路線認(rèn)為，在“硬件萬(wàn)無(wú)一失”的前提下，可以簡(jiǎn)化算法更快實(shí)現(xiàn)功能。沒(méi)有一個(gè)傳感器可以獨(dú)當(dāng)一面，激光雷達(dá)也不例外。但是因其精準(zhǔn)快速的特點(diǎn)，成為必不可少的補(bǔ)充。
對(duì)還處在百花爭(zhēng)鳴階段的自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)，時(shí)間會(huì)驗(yàn)證技術(shù)路線的可行性。但不可否認(rèn)的是，一種被不少人認(rèn)可的主流技術(shù)方案里，激光雷達(dá)與自動(dòng)駕駛在一起已是板上釘釘?shù)氖聦?shí)。ABB、沃爾沃、福特等品牌都有在量產(chǎn)車上使用激光雷達(dá)的計(jì)劃，早在四五年前就和激光雷達(dá)供應(yīng)商開(kāi)始了開(kāi)發(fā)合作，并且會(huì)在三年內(nèi)陸續(xù)推出裝載激光雷達(dá)的量產(chǎn)車。
市場(chǎng)主流激光雷達(dá)供應(yīng)商
目前，多數(shù)車用激光雷達(dá)都由兩家國(guó)外公司壟斷。
Velodyne64線激光雷達(dá)點(diǎn)云圖
一家是來(lái)自美國(guó)硅谷的Velodyne。主要產(chǎn)品是3D激光雷達(dá)。因?yàn)榭v向激光線數(shù)多，有16、32和64，垂直視角更大，可以進(jìn)行整個(gè)環(huán)境的數(shù)據(jù)收集，清晰勾勒出視場(chǎng)中物體的邊沿輪廓，如果用軟件生成激光點(diǎn)云圖，可以實(shí)時(shí)描繪出周圍所有物體。這種多線數(shù)激光雷達(dá)往往采用一個(gè)或多個(gè)方案，放在車頂或車身不同位置，小到路沿大到行人、樹(shù)木、房屋，在掃描范圍內(nèi)的物理環(huán)境都可以被3D重建。
Solid-State Hybrid Ultra Puck Auto
我們最常見(jiàn)的“車頂花盆”就是這家公司的64線激光雷達(dá)產(chǎn)品，32線也可以在不少自動(dòng)駕駛汽車案例中找到身影。為了更加適應(yīng)汽車市場(chǎng)，Velodyne專為車企設(shè)計(jì)了一款32線激光雷達(dá)Solid-State Hybrid Ultra Puck? Auto，產(chǎn)品如其名，大約冰球大小。現(xiàn)在正在與車企合作測(cè)試做進(jìn)一步完善，如果2017年訂單量達(dá)到100萬(wàn)臺(tái)，可以給到500美金的單價(jià)。
還有一家是德國(guó)公司Ibeo。提供線數(shù)較少的二維激光雷達(dá)。這些激光雷達(dá)在垂直方向發(fā)射的激光線數(shù)較少，一般為4條或8條。探測(cè)環(huán)境的時(shí)候，只有一個(gè)平面或類似2.5D的有效掃描范圍。這類低線束激光雷達(dá)一般嵌入到車燈或者前臉保險(xiǎn)杠的位置，起到檢測(cè)前方車輛、行人、地線、馬路牙、路肩、路欄等移動(dòng)物體的作用。
法雷奧與Ibeo合作量產(chǎn)的ScaLa
Ibeo和法雷奧合作研發(fā)的4線激光雷達(dá)ScaLa系列，被用于Cruise4U系統(tǒng)中AEB（自動(dòng)剎車系統(tǒng)）的測(cè)距模塊，明年年初就會(huì)量產(chǎn)。Ibeo和車企合作的自動(dòng)駕駛測(cè)試車上，常見(jiàn)miniLUX和LUX兩款產(chǎn)品。LUX四線系列目前一般在10萬(wàn)人民幣級(jí)別，量產(chǎn)后的供貨價(jià)格有可能控制在人民幣3000元以下。
兩種方案思路不同，應(yīng)用場(chǎng)景也存在差異，但是都想用更加準(zhǔn)確的檢測(cè)追蹤等能力，把自動(dòng)駕駛向安全再推進(jìn)一點(diǎn)點(diǎn)。3D激光雷達(dá)可以盡可能多地重建周圍環(huán)境，并且挖掘出高精度地圖的延伸價(jià)值，而2.5D激光雷達(dá)可以補(bǔ)充3D激光雷達(dá)車身周圍的盲區(qū)。
但值得注意的是，激光雷達(dá)仍然是面向測(cè)試用車的“后裝產(chǎn)品”，還沒(méi)有達(dá)到直接上車走量的標(biāo)準(zhǔn)，也要進(jìn)行很多車規(guī)級(jí)驗(yàn)證。成本造價(jià)不菲，一不小心就比車還貴，加上主機(jī)廠對(duì)裝車美觀的要求，活好錢少身材小的車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)是迫切需要。
國(guó)內(nèi)初創(chuàng)公司的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)
國(guó)外掌握了相對(duì)成熟的技術(shù)，不過(guò)在市場(chǎng)初起階段，任何公司都有機(jī)會(huì)用一款過(guò)硬的產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。
目前進(jìn)入車用領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)公司都試圖挑戰(zhàn)3D激光雷達(dá)，誕生了很多16線和32線是產(chǎn)品，用來(lái)追求垂直方向更加優(yōu)秀的感知范圍和分辨率。例如北科天繪和速騰聚創(chuàng)（RoboSense）的16線、禾賽科技的32線產(chǎn)品。
速騰聚創(chuàng)（RoboSense）16線產(chǎn)品
北科天繪16線產(chǎn)品
不同激光雷達(dá)的構(gòu)造存在差別，不過(guò)大致由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、信息處理等部分組成。除了本身精密儀器的技術(shù)要求，對(duì)于將激光雷達(dá)線數(shù)增加并放至車載環(huán)境使用，國(guó)內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司需要面臨不少挑戰(zhàn)。
首先，在追求探測(cè)視角和精度，并且要滿足車用小型化。線數(shù)增加后，確保不同束激光發(fā)射后被相應(yīng)的接收器接受，是一個(gè)存在難度的核心技術(shù)點(diǎn)。同時(shí)，激光雷達(dá)內(nèi)部的多種元器件間容易形成干擾，激光線束增加的同時(shí)，還要確保緊湊空間內(nèi)多路激光收發(fā)無(wú)串?dāng)_。
其次，行車有信息采集實(shí)時(shí)性的要求，高速電路的采集頻率要達(dá)到1G/s。遠(yuǎn)距離探測(cè)的需要，對(duì)返回小信號(hào)提取的能力，也提出了更高要求，這部分和信號(hào)處理的算法存在關(guān)聯(lián)。
最后，正如前文所說(shuō)，目前激光雷達(dá)要重點(diǎn)考慮低成本和量產(chǎn)。因此產(chǎn)品內(nèi)部模塊在設(shè)計(jì)時(shí)，就要考慮適應(yīng)量產(chǎn)的模塊，減少人工介入的環(huán)節(jié)。并且在后期大批量生產(chǎn)的供應(yīng)鏈上，提前做好儲(chǔ)備。
總體而言，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、識(shí)別算法、供應(yīng)鏈、集成等維度，是產(chǎn)品端需要做好的功課。
除了產(chǎn)品上的突破，激光雷達(dá)在國(guó)內(nèi)可以提供服務(wù)上的“加分項(xiàng)”。對(duì)剛剛接觸這個(gè)新傳感器的企業(yè)而言，多線數(shù)激光雷達(dá)的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理并不擅長(zhǎng)，他們更傾向供應(yīng)商能提供一個(gè)加工后的結(jié)果，直接輸出分類信息。除了產(chǎn)品一并提供原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件，面向客戶輸出軟硬件一體的方案，會(huì)讓公司在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)先機(jī)。
車云小結(jié)
在火熱而競(jìng)爭(zhēng)激烈的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，可以把核心競(jìng)爭(zhēng)力簡(jiǎn)單粗暴地概括為“把黑科技帶進(jìn)生活的執(zhí)行力”。作為自動(dòng)駕駛不可或缺的核心傳感器，激光雷達(dá)在國(guó)內(nèi)規(guī)模化生產(chǎn)的消息，也會(huì)加速一輛消費(fèi)級(jí)的自動(dòng)駕駛汽車來(lái)到我們身邊。