近年來，自動駕駛行業(yè)爆發(fā)勢頭明顯，Waymo、Cruise、百度Apollo、寶馬、特斯拉等行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者正在積極推動L2、L3級別的自動駕駛功能加速商業(yè)化落地。與此同時，L4級別的自動駕駛功能也進(jìn)入了試運(yùn)行階段。而提到自動駕駛，被譽(yù)為“自動駕駛之眼”的激光雷達(dá)是一個繞不開的關(guān)鍵詞。它能夠精確感知周圍環(huán)境，以全面周到的方式為自動駕駛保駕護(hù)航。Velodyne、Luminar、Mobileye等國外老牌企業(yè)和禾賽科技等國內(nèi)新貴企業(yè)都在此領(lǐng)域表現(xiàn)不俗，近期入局的華為實(shí)力更是不容小覷。自動駕駛漸成行業(yè)風(fēng)口，而車規(guī)級激光雷達(dá)若要成其“標(biāo)配”，仍有難題亟待解決。

車規(guī)級激光雷達(dá)優(yōu)勢明顯

汽車智能化競賽已正式開啟加速度，作為衡量汽車智慧程度的重要指標(biāo)之一，更高級別的自動駕駛成為眾人追求的夢想。自動駕駛系統(tǒng)由感知層、決策層和執(zhí)行層構(gòu)成。作為整個自動駕駛系統(tǒng)的基礎(chǔ)，感知層主要采用傳感器技術(shù)，涉及激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭、超聲波傳感器、高精度定位、高精度地圖和V2X等技術(shù)。

在自動駕駛感知系統(tǒng)中，毫米波雷達(dá)和攝像頭能檢測到99%的路上狀況，但安全需要100%的保障，哪怕有1%的遺漏都能造成嚴(yán)重事故。因此，要想在感知方面全覆蓋、有冗余，激光雷達(dá)是車輛中最關(guān)鍵的傳感器之一。如果把汽車比作一個人，激光雷達(dá)就是車輛的眼睛。車規(guī)級激光雷達(dá)普遍采用多個激光發(fā)射器和接收器，建立三維點(diǎn)云圖，從而達(dá)到實(shí)時感知環(huán)境的目的。激光雷達(dá)通過發(fā)射激光束來探測周圍環(huán)境，可以精確感知路面環(huán)境和道路上的突發(fā)狀況，具備測量距離遠(yuǎn)和測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠幫助汽車在無人駕駛的情況下，看得更清楚、行駛得更安全。

車規(guī)級激光雷達(dá)的使用在很大程度上能夠提升駕駛的安全性。Cepton公司CEO兼聯(lián)合創(chuàng)始人裴軍在接受記者采訪時表示，激光雷達(dá)可以把車輛前方和后方的障礙物測量得非常清楚，能夠為車輛提供很有力的安全保障。

為自動駕駛保駕護(hù)航的激光雷達(dá)有哪幾種具體的技術(shù)路線？其實(shí)，關(guān)于激光雷達(dá)技術(shù)路線的分類有很多種，但有些分類方式可能不太嚴(yán)謹(jǐn)。嚴(yán)格來講，激光雷達(dá)的技術(shù)路線應(yīng)該按照光源、測量和成像這三種方式進(jìn)行分類。

裴軍告訴記者，光源主要指激光雷達(dá)的發(fā)射和接收，比如在近紅外波段發(fā)射 905 納米的激光，還有Luminar激光雷達(dá)采用的1550納米波長的激光。測量主要包括兩種方式，一種是通過測量時間的方式來完成激光測距，如發(fā)射光脈沖，將光速和時間相乘來計算距離，這是最為經(jīng)典的測量方法;另一種方式則是使用FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）技術(shù)，這是使用干涉儀的新方法，雖然更加復(fù)雜，但測量的結(jié)果也更加精確。成像方式中才包含大家熟知的機(jī)械式激光雷達(dá)、固態(tài)激光雷達(dá)、混合固態(tài)激光雷達(dá)和矩陣成像等。這些不同的技術(shù)路線各具優(yōu)勢，能夠增強(qiáng)環(huán)境感知的精確度，極大提升了駕駛的安全性。

正如裴軍所言，人們在提升駕駛安全系數(shù)方面的追求是沒有盡頭的。作為高級安全與自動駕駛應(yīng)用的強(qiáng)大基礎(chǔ)，激光雷達(dá)正在通過多種技術(shù)路線，推動人們走向更高級別的自動駕駛。

眾廠商競逐激光雷達(dá)賽道

激光雷達(dá)會成為自動駕駛領(lǐng)域的“標(biāo)配”，這一觀點(diǎn)已成為業(yè)內(nèi)共識。很多專家都認(rèn)為，要想達(dá)到L3或L3以上級別的自動駕駛，就必須要使用激光雷達(dá)。

如果說前些年的自動駕駛感知之爭發(fā)生在以特斯拉為代表的純視覺派和Waymo領(lǐng)銜的激光雷達(dá)派之間，那么現(xiàn)階段，局面已經(jīng)發(fā)生了巨大變化。放棄激光雷達(dá)路線、只采用“毫米波雷達(dá)+攝像頭”組合的特斯拉，經(jīng)常會由于深度學(xué)習(xí)模型中視覺算法訓(xùn)練數(shù)據(jù)的局限性導(dǎo)致一些交通事故，漸漸成為自動駕駛領(lǐng)域的“特立獨(dú)行派”。目前，越來越多的車企決定在量產(chǎn)車型上搭載激光雷達(dá)，很多激光雷達(dá)廠商也開始在資本領(lǐng)域受到熱捧。

2021年，整車廠量產(chǎn)搭載激光雷達(dá)的車型預(yù)計有寶馬、戴姆勒、蔚來和長城等，其中本田于2021年內(nèi)推出的旗艦車型“LEGEND”將搭載5個激光雷達(dá)，小鵬和理想計劃在2021年上市的量產(chǎn)車型中標(biāo)配激光雷達(dá)。與此同時，蔚來、長城、北汽ARCFOX等多家自主品牌紛紛宣布新車將搭載激光雷達(dá)上市。

為整成廠輸送裝備的激光雷達(dá)廠商在資本領(lǐng)域也早已動作頻頻。國外方面，Velodyne、Luminar、Aeva、Innoviz和Ouster等激光雷達(dá)公司均已經(jīng)或即將完成美股登陸，其中激光雷達(dá)鼻祖——Velodyne目前市值已超40億美元，Luminar市值則一度突破百億美元。值得注意的是，英特爾無人駕駛汽車子公司Mobileye的負(fù)責(zé)人也于近日宣布，希望為每輛汽車配置一個激光雷達(dá)傳感器，以降低自動駕駛的成本。

國內(nèi)方面，當(dāng)前已經(jīng)有百余家大大小小的激光雷達(dá)廠商，最早入局激光雷達(dá)領(lǐng)域的速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、鐳神智能這三家企業(yè)發(fā)展較快，已進(jìn)入融資中后期階段。其中，激光雷達(dá)初創(chuàng)企業(yè)——禾賽科技擬在科創(chuàng)板上市，有望站上中國激光雷達(dá)第一股。此外，搭載在蔚來ET7上的激光雷達(dá)公司——Innovusion獲得均勝電子千萬元的戰(zhàn)略投資；激光雷達(dá)廠商歡創(chuàng)科技宣布完成8000萬元B輪融資;北科天繪、國科光芯、光勺計劃和北醒光子科技等多家企業(yè)紛紛對激光雷達(dá)核心技術(shù)展開研發(fā)；大疆、華為、科沃斯等各領(lǐng)域巨頭也相繼入局激光雷達(dá)領(lǐng)域，激光雷達(dá)賽道上的競爭異常火熱。

量產(chǎn)難題亟待破解

眾多廠商對激光雷達(dá)青睞有加，激光雷達(dá)將搭載于量產(chǎn)車型的消息近期亦不絕于耳。但是目前，車規(guī)級激光雷達(dá)普及的最大難點(diǎn)是大規(guī)模量產(chǎn)。

是什么阻礙了激光雷達(dá)的量產(chǎn)？在眾人的慣有認(rèn)知中，高昂的成本和較長的生產(chǎn)周期是阻礙激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的最大“攔路虎”。但實(shí)際上，這兩個問題是可以解決的。北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院博士鄭爽向記者介紹，激光雷達(dá)的成本和量產(chǎn)周期其實(shí)取決于工藝路線?！叭绻ㄟ^購買組裝分立器件來生產(chǎn)激光雷達(dá)，那么成本確實(shí)比較高，周期也會長一些。但如果能有較為完整的工藝鏈，成本和周期問題是可以得到解決的。”鄭爽說。

事實(shí)上，當(dāng)前的量產(chǎn)難題主要與車規(guī)級激光雷達(dá)嚴(yán)苛的量產(chǎn)交付標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。真正意義上的車規(guī)量產(chǎn)級激光雷達(dá)對封裝尺寸、汽車集成性、大規(guī)模量產(chǎn)性、高分辨率、可靠性和低成本等方面的要求苛刻且嚴(yán)格，這些要求正是行業(yè)需要加速攻破的難點(diǎn)。裴軍認(rèn)為，車規(guī)級激光雷達(dá)需同時滿足可靠性、成本和性能這三個條件才能真正投放市場，只滿足一個或兩個條件是不行的。研發(fā)出同時滿足這三個條件的激光雷達(dá)非常難，這也是導(dǎo)致車規(guī)級激光雷達(dá)量產(chǎn)難的主因。

具體來看，目前似乎沒有哪一特定種類的激光雷達(dá)能在可靠性、成本和性能之間達(dá)到完全平衡。以部分種類的激光雷達(dá)為例，洛倫茲（北京）科技有限公司CEO杜晨光介紹，機(jī)械式激光雷達(dá)存在精密裝配困難、系統(tǒng)龐大等問題，目前價格仍居高不下，很難在量產(chǎn)車型上大規(guī)模普及；拍照式Flash激光雷達(dá)雖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低，但探測距離較短；相控陣OPA激光雷達(dá)方面，光學(xué)相控陣天線的大規(guī)模集成將增大其光學(xué)孔徑并提高分辨力，但相控陣列數(shù)越多，電極排布越困難，短期內(nèi)很難產(chǎn)品化。

現(xiàn)階段，只依靠激光雷達(dá)來實(shí)現(xiàn)“自動駕駛夢”顯然是不現(xiàn)實(shí)的，多種傳感器技術(shù)的互補(bǔ)與融合才是自動駕駛進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。在自動駕駛的硬件層面，需要配備不同種類的傳感器，才能保證信息獲取充分且有冗余。鄭爽指出，激光雷達(dá)探測波長較短，在雨雪霧等極端天氣情況下，光束傳輸易受阻或受擾動，性能易受限。在此情況下，毫米波雷達(dá)可起到補(bǔ)充作用。與此同時，攝像頭雖然探測距離有限，但它對車內(nèi)外的目標(biāo)識別來說仍非常重要。

未來，攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)將協(xié)同發(fā)展、相互促進(jìn)，將獲取的數(shù)據(jù)、信息集中在一起綜合分析，能更準(zhǔn)確地描述外界環(huán)境，進(jìn)而提高系統(tǒng)決策的正確性。
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