盼望著,盼望著,激光雷達來了,自動駕駛的腳步越來越近了。
在智能化的浪潮下,激光雷達雖然成本較高,但具備更強大的測距能力和分辨率,在高級別自動駕駛中起著不可替代的作用。2017年,奧迪A8成為全球唯一一款使用激光雷達的量產(chǎn)車型開始量產(chǎn)。
那之后,激光雷達賽道就陷入了長達多年的沉寂,仿佛怎么也突破不了不能商業(yè)化的怪圈。直到今年,激光雷達再次利好頻發(fā)。比如國內(nèi)的生產(chǎn)商如禾賽、圖達通多個項目開始落地生根。據(jù)筆者粗略統(tǒng)計,去年年底的時候,一共有超過20款車型將使用激光雷達。奔馳、寶馬、長城、造車新勢力們,都將其作為主要賣點之一。
在行業(yè)內(nèi)玩家普遍認為今年將成為L3普及落地的元年背景下(比如深圳立法支持L3自動駕駛),激光雷達是否能做好性能和成本的平衡,從而實現(xiàn)高速增長,成長成為千億級別的市場,是非常值得期待的。研究機構已經(jīng)喊出了口號,未來三年車載激光雷達年復合增長率超過100%。
今天,我們就走進車輛的“眼睛”——激光雷達賽道,看看這條賽道背后蘊藏的寶藏。
01
激光雷達技術發(fā)展源遠流長
激光雷達是利用激光作為信號波的一種探測裝置。LiDAR(光探測和測距,Lightdetectionandranging)是激光雷達的簡稱,集激光、全球定位系統(tǒng)(GPS)、慣性導航系統(tǒng)(INS)于一身。與普通雷達類似,激光雷達通過探測被物體彈回的信號波實現(xiàn)測量,不同的是其利用激光作為信號波。由于激光具有高亮度、高相干性以及良好的單色性和方向性,激光雷達常有測量準確、不易受擾等優(yōu)勢。
從結(jié)構上看,激光雷達分為四大部分,即發(fā)射模塊、接收模塊、掃描模塊、控制模塊。在激光雷達工作時,發(fā)射模塊負責發(fā)射激光,掃描模塊負責對特定區(qū)域進行掃描,接收模塊探測回光,控制模塊則對點云圖進行處理,最終完成探測。
激光雷達歷史悠久,近年在自動駕駛領域發(fā)展迅猛。1960年,人類第一臺激光器誕生。1968年,美國Syracuse大學的Hickman和Hogg建造了第一個激光海水深度測量系統(tǒng)。20世紀90年代,激光雷達被用于地形勘測。1990年德國Stuttgart大學的Ackermann教授研制出第一臺激光斷面測量系統(tǒng),形成機載激光掃描儀。此后,星載激光雷達的技術逐漸成熟。2003年,NASA提出將其用于測量兩極冰面變化,正式將地學激光測高儀列入地球觀測系統(tǒng)。近年來,激光雷達被用于自動駕駛領域,迎來了全新的發(fā)展機會。
激光雷達下游應用廣泛,民用場景逐漸拓寬,包括采礦、林業(yè)、考古學、地質(zhì)學、地震學、地形測量、林業(yè)勘測、災害預警、AR/VR、無人駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等場景。從下游看,因成本較高、體積巨大等因素,激光雷達主要用于軍事或公共領域。但是近年來,隨著技術發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈成熟,激光雷達也在民用領域逐漸展開拳腳,例如在手機、AR/VR、自動駕駛等領域的普及加速。
02
激光雷達為何受到青睞?
如果說關于發(fā)動機的終生課題是不斷提高熱效率,那么智能電動汽車的終生課題就是實現(xiàn)自動駕駛。雖然此前谷歌等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)早早就開始研究L4級自動駕駛功能,但是其研發(fā)的產(chǎn)品離運用市場還有較大的距離。
跟根據(jù)實際情況來看,L2級輔助駕駛?cè)允侵髁?,按照中國《汽車駕駛自動化分級》來看,L2級也被成為組合駕駛輔助,比L1級高級的是能夠由系統(tǒng)實現(xiàn)持續(xù)的車輛橫向和縱向控制,而L1級還需要駕駛員和系統(tǒng)相互配合。
而真正實現(xiàn)L5級完全自動駕駛目前技術不能夠?qū)崿F(xiàn),因此既然達不到終極目標,那就選擇退而求其次,轉(zhuǎn)身投入研發(fā)更高級別的輔助駕駛功能。
更高級別的輔助駕駛肯定有廠商們?yōu)榱俗陨砑夹g突破的內(nèi)在驅(qū)動力,但是筆者認為最大的原因還是離不開市場的迫切需求,打個不太恰當?shù)谋确骄褪菬o利不起早。
1、市場對高階輔助駕駛的需求大
未來我國的ADAS(Advanced Driving Assistance System高級駕駛輔助系統(tǒng))市場將會有很大的規(guī)模,據(jù)業(yè)內(nèi)機構測算,2025年國內(nèi)市場規(guī)模ADAS將達2250億元,復合年均增長率達21.3%。
此外,3月底召開的中國電動汽車百人會論壇(2022)上,中國電動汽車百人會理事長陳清泰表示,“電動化只是這場汽車革命的序幕,深度改變經(jīng)濟社會的是汽車的電動化、綠色化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化和共享化?!边@番話也道出了汽車電動化轉(zhuǎn)型下半場的競爭將集中在智能化上,而智能輔助/自動駕駛則是其中的重中之重。
綜合市場規(guī)模和汽車行業(yè)內(nèi)部競爭趨勢來看,高階智能輔助駕駛都是廠商必須要趨之若鶩的方向。
2、激光雷達等傳感器是高階輔助駕駛的基礎
要實現(xiàn)高階輔助駕駛必然離不開傳感器,我們?nèi)祟愃褂玫膫鞲衅魇茄劬?,而車輛的傳感器就是我們常常聽到的攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達等,通常情況下會有幾個傳感器一同配合工作。
那沒為什么這兩年激光雷達才頻繁出現(xiàn)在大眾的視野中呢?
一方面是因為馬斯克,他此前號稱,“誰用激光雷達誰是傻子”“激光雷達像闌尾一樣多余”,很大一部分原因是特斯拉在最開始放棄了涉及國家安全的高精度地圖,當然由于特斯拉不用也帶了一波節(jié)奏,所以導致消費者認為激光雷達是多余的存在。
另一方面也是最重要的一點,此前的激光雷達價格高昂,近年來價格才逐漸下降。早幾年以可激光雷達的售價就售價高達幾十萬,而一般車輛的價格也才幾十萬,如此高的成本也讓激光雷達成為了高不可攀的零件。而現(xiàn)在普通的激光雷達價格下降到了幾千塊,這也就給了車企們有機會將激光雷達應用在輔助駕駛中。
03
百花齊放,帶來思想的碰撞
如果想對激光雷達有更深入的了解,需要把其產(chǎn)業(yè)鏈拆開,上游是各類基礎零部件,中游是集成廠商,下游則各種各樣的應用場景。
目前激光雷達還處于產(chǎn)業(yè)化早期,所以技術路線還是呈現(xiàn)多樣化的特點。就比如測距方式,比如ToF(飛行時間)和FMCW(調(diào)頻連續(xù)波雷達)就是兩種不同的技術路線。ToF是目前技術的主流,大部分ToF產(chǎn)品采用的是分立器件。而FMCW的工業(yè)更為復雜,成本高、難度大是擺在其面前的兩大難題,微振鏡(MEMS)將是 FMCW 激光雷達可以依賴的掃描方案之一。
再比如掃描方式,目前市場上已經(jīng)形成了眾多細分方案,呈現(xiàn)百家爭鳴的局面,機械式、半固態(tài)、純固態(tài)齊聚一堂。其中,機械式目前滲透占比最高,達到了66%,但前景堪憂,半固態(tài)和純固態(tài)的性能更好、集成化程度更高,未來有可能成為最優(yōu)解。
掃描方式分類
同時,激光雷達的技術更新迭代速度也比較快,但最后的最后,都要面臨性能、成本、可靠性的不可能三角形。這就需要激光雷達市場形成放量與降價的良性循環(huán)。
如何實現(xiàn)激光雷達的降本呢?一方面,自研SoC芯片替代FPGA,有助于系統(tǒng)集成度提升,從而降低制造難度,提高產(chǎn)品的良率;另一方面,采購低成本國產(chǎn)芯片或?qū)崿F(xiàn)芯片垂直一體化。行業(yè)內(nèi)給出的降本大致降本與測試達到十萬量級產(chǎn)量規(guī)模后,其價格將低于1000美元。
04
可以信,但不能神話
都說今年是激光雷達的元年,但反過來想,元年,就意味著沒有前人的經(jīng)驗可以參考。萬事開頭難,一切商業(yè)化落地都還在探索中。
有時候,也不能被各大整車廠標配激光雷達的營銷噱頭沖昏了頭腦。目前,攝像頭和毫米波雷達依然是最主要的感知設備。激光雷達主要還是起著錦上添花的作用,或者說為后續(xù)多傳感器融合提供補充作用。
所以,激光雷達要走的路,要踩的坑,還有很多。何時放量,數(shù)據(jù)才能說明一切。
來源:賢集網(wǎng)