人靠眼睛看路,無(wú)人車也是。激光雷達(dá)就是無(wú)人車的“眼睛”。
伴隨自動(dòng)駕駛的落地,原來(lái)主要用于三維掃描的激光雷達(dá),成為自動(dòng)駕駛汽車的必備,甚至決定著自動(dòng)駕駛行業(yè)的進(jìn)化水平。但在這個(gè)切中行業(yè)要害的領(lǐng)域,國(guó)貨幾乎沒(méi)有話語(yǔ)權(quán)。
激光雷達(dá)不可取代
激光雷達(dá)是個(gè)傳感器,自帶光源,主動(dòng)發(fā)出激光,感知周圍環(huán)境,像蝙蝠通過(guò)超聲波定位一樣。
按照自動(dòng)駕駛L1—L5的等級(jí)劃分,L3及以下屬輔助駕駛或低級(jí)別自動(dòng)駕駛,L4、L5才算得上高級(jí)別自動(dòng)駕駛甚至無(wú)人駕駛。目前的自動(dòng)駕駛都處于L3以下階段,毫米波雷達(dá)甚至攝像頭都能夠滿足汽車的視覺(jué)需求,特斯拉就應(yīng)用了前者。但要想發(fā)展到高級(jí)別自動(dòng)駕駛階段,受測(cè)距、分辨率、精度、信息全面性的影響,激光雷達(dá)不可替代。
激光雷達(dá)可以精準(zhǔn)測(cè)距:通過(guò)獲取激光打在物體上并返回接收器的時(shí)間,乘以光速即可獲得。由于打出的每一束光都帶有相對(duì)位置信息,激光雷達(dá)可以利用算法實(shí)時(shí)生成汽車周圍環(huán)境的高清數(shù)字地圖,進(jìn)行目標(biāo)跟蹤和識(shí)別。國(guó)內(nèi)主流激光雷達(dá)企業(yè)北科天繪總經(jīng)理張智武向科技日?qǐng)?bào)記者介紹,激光雷達(dá)的掃描精度高、沒(méi)有畸變,毫米波雷達(dá)只知道前方有障礙物,并不能準(zhǔn)確描述大小和形狀。
激光數(shù)據(jù)是矢量數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)可以分類、提取、處理,自動(dòng)辨別車道線、擋車柱、交通標(biāo)識(shí)牌、樹(shù)木等,這也是其他傳感器做不到的。
激光雷達(dá)常以線數(shù)區(qū)分,并通常設(shè)計(jì)為2的指數(shù)級(jí),如4線、8線、16線、32線、64線及問(wèn)世不久的128線頂級(jí)測(cè)試產(chǎn)品。線數(shù)是指激光發(fā)射光源數(shù),16線產(chǎn)品有16個(gè)光源,以此類推。目前能上路的自動(dòng)駕駛汽車中,凡涉及激光雷達(dá)者,使用的幾乎都是美國(guó)Velodyne的產(chǎn)品。這家公司成立于1983年,位于硅谷,其激光雷達(dá)產(chǎn)品是行業(yè)標(biāo)配,占八成以上市場(chǎng)份額。
“芯片化”才能瘦身降價(jià)
線數(shù)決定激光雷達(dá)的分辨率。激光雷達(dá)以旋轉(zhuǎn)掃描的方式工作,一個(gè)光源掃一圈,得到一條360度的水平環(huán)形視線,這也是為什么無(wú)人車頂?shù)摹按蠡ㄅ琛倍家煌PD(zhuǎn)。光源越多,視線越密集,實(shí)時(shí)地圖的分辨率越高。張智武以素描類比:素描由線條構(gòu)成,線條越密,畫(huà)越清晰。
最早的國(guó)產(chǎn)16線產(chǎn)品于2016年推出,目前最高40線。
制造多線數(shù)激光雷達(dá),國(guó)內(nèi)廠商普遍面臨工藝繁瑣的問(wèn)題。以傳統(tǒng)方式增加激光雷達(dá)線數(shù)就像拼接越來(lái)越寬的暖氣片,造成產(chǎn)品體積成倍放大,同時(shí)極大增加量產(chǎn)難度。據(jù)激光雷達(dá)企業(yè)飲冰科技CEO金元浩介紹:“
現(xiàn)有工藝條件下,提高線數(shù)需要增加印制電路板的數(shù)量,激光雷達(dá)的體積也會(huì)隨之大幅增加。尺度和集成度必須兼顧?!?/p>
國(guó)外廠商之所以能做出64甚至128線的激光雷達(dá),內(nèi)部元件的芯片化起到?jīng)Q定作用:縮減激光雷達(dá)的體積、減少散熱、有助于量產(chǎn)。
這需要容量大、傳輸速度快、信息處理高效的專用芯片。目前國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)企業(yè)一般購(gòu)買德國(guó)osram發(fā)射器。對(duì)此,國(guó)內(nèi)智能汽車研究專家黃武陵強(qiáng)調(diào)“核心芯片,尤其是發(fā)射器和探測(cè)器,國(guó)產(chǎn)化程度、抗干擾等方面需要提高”。
不同于手機(jī)芯片,接收芯片不追求單位面積晶體管數(shù)量最多,但對(duì)分辨率有更高要求。原來(lái)需求少,一年幾萬(wàn)片,這兩年風(fēng)口突然轉(zhuǎn)向高分辨率的高質(zhì)量傳感器,接收芯片生產(chǎn)工藝不成熟,技術(shù)能力不足?!凹す庑盘?hào)的接收對(duì)集成度要求很高,原來(lái)做1×1的單點(diǎn)傳感器,現(xiàn)在汽車對(duì)分辨率要求高,要1064×768。”金元浩說(shuō)。按自主工藝生產(chǎn)這個(gè)分辨率的產(chǎn)品,與半塊汽車前擋風(fēng)玻璃大小相當(dāng),用起來(lái)不現(xiàn)實(shí)。因此,國(guó)貨正在從分辨率沒(méi)那么高的芯片起步追趕。
自主研發(fā) 備戰(zhàn)量產(chǎn)市場(chǎng)
國(guó)內(nèi)有研究所、激光雷達(dá)廠商正在自主研發(fā)發(fā)射芯片和接收芯片,但都處在初級(jí)階段,產(chǎn)品尚未定型。“車載激光雷達(dá)是小眾行業(yè),近幾年隨著國(guó)內(nèi)L2級(jí)自動(dòng)駕駛的發(fā)展才有市場(chǎng),行業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備不夠,人力投入不足?!苯鹪普f(shuō)。他所在的公司就在做16線激光雷達(dá)的發(fā)射芯片,但也是用低價(jià)產(chǎn)品搶占市場(chǎng)份額。
線數(shù)相同,不同產(chǎn)品的效果也不盡相同。據(jù)金元浩介紹,精度、穩(wěn)定性、分辨率等參數(shù)與主流產(chǎn)品還有差異。尤其國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)的穩(wěn)定性相對(duì)不足,汽車行業(yè)又對(duì)安全性要求極高,測(cè)試時(shí)間長(zhǎng),本來(lái)不大的市場(chǎng),更難覓國(guó)貨蹤跡。
激光雷達(dá)貴, 一在必需,二在緊俏。這是一個(gè)完全意義上的賣方市場(chǎng)。Velodyne 16線產(chǎn)品年初價(jià)格減半后仍達(dá)4000美元,百度智能車搭載的64線產(chǎn)品(也是目前市場(chǎng)適用的最高級(jí))約8萬(wàn)美元,比一般汽車都貴。價(jià)格是無(wú)人車量產(chǎn)和商業(yè)化的攔路虎。
正因如此,國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)才要攻關(guān)。據(jù)張智武介紹,北科天繪的16線產(chǎn)品去年賣價(jià)5萬(wàn)元人民幣,今年不到3萬(wàn)元,和Velodyne 16線的折扣相當(dāng),“一旦做出來(lái),售價(jià)就腰斬”。議價(jià)空間之外,自動(dòng)駕駛一旦從測(cè)試走到量產(chǎn),激光雷達(dá)市場(chǎng)巨大,國(guó)貨不能拱手讓人。
新的技術(shù)方案也在出現(xiàn),“激光雷達(dá)正往固態(tài)化方向發(fā)展,國(guó)內(nèi)廠商需要抓住新的方向,與國(guó)外同行同步發(fā)展?!秉S武陵說(shuō)。相對(duì)于傳統(tǒng)的360度機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá),固態(tài)激光雷達(dá)基于電子部件進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě),去除了機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件,是革命性技術(shù)。這條新賽道上,國(guó)內(nèi)廠商可與國(guó)外同行站上同一起跑線。