激光雷达的春天才刚开始
激光雷达作为一种新型传感器的前景依然广阔
全球自动驾驶行业的发展史就是一部传感器不断登场、进化以及融合的过程,超声波雷达、毫米波雷达、摄像头,这些传感器的出现和迭代让ADAS从无到有,而激光雷达的大规模应用则让高阶辅助驾驶由有变优。
事实上,激光雷达上车时间并不长,2017年奥迪A8才第一次在乘用车领域里率先搭载,从那之后,在一众国产“卷王”的努力下,激光雷达的价格从当初的十几万美元被打到了现在的几百美元,市场才逐渐打开。
陡峭的降本曲线、暴涨的性能参数使得激光雷达越来越受车企的青睐,量产车型和应用场景也不断增多。
前不久,广汽合创V09正式上市,这款车主打“智能化”标签,旗舰版提供两颗8155芯片,并搭载行泊一体域控制器以及23个传感器,其中就包括一颗专门为L2+级高阶辅助驾驶打造的激光雷达Duetto,V09也由此成为全球第一款搭载了激光雷达的量产MPV。
搭载Duetto的合创V09
Duetto的背后是一家名为探维科技的初创公司,虽然成立只有6年时间,但创始骨干来自于清华大学精密仪器国家重点实验室,也正是因为前期深厚的技术积累,探维成为继速腾、禾赛、图达通之后,国内第四家在乘用车上顺利实现激光雷达量产交付的初创公司。
千万不要小瞧了量产的难度和重要性,作为一种新型传感器,研发、量产、交付过程中有无数困难要克服,每道槛都有可能成为决定公司生死的“送命题”。过去两年,不少明星初创公司就倒在“量产”的门口,有的仍在奄奄一息。
反观国内,整个行业正处于上升势头,如果以量产交付作为标准,已经有五家头部企业脱颖而出,完成了“从零到一”的跨越,下一阶段,如何让车企用得起、用得好,用户买得爽,用得爽将成为行业努力的方向。
用探维科技CEO王世玮的话说就是,坚持不懈地追求“性能、成本和稳定性”三者之间的极致平衡, 让“不可能三角”成为可能。
01 产品性价比与技术灵活性
2022年被视为激光雷达的规模化量产之年,而这也为今年一众车企掀起的城市NOA“开城之战”埋下了伏笔。
和高速这样的结构化封闭道路不同,城区场景显然更加复杂多变,狭窄的道路,模糊不清的车道线、奇形怪状的障碍物、到处乱窜的电瓶车和行人、又贵更新又慢的高精地图,都对车辆的感知能力提出了史无前例的挑战。
要应对这样的“地狱级”难题,传统的毫米波雷达+摄像头方案显得力不从心,而激光雷达则能为系统增加一道安全防线。
相比于摄像头,激光雷达对环境光线变化不敏感,晚上也能用,不依赖深度学习和神经网络,对算力需求比较小,对异形障碍物的识别更准,而相比于毫米波雷达,它拥有更高的分辨率,能直接输出物体的三维信息,而不是像前者一样“盲人摸象”。
这种独特的兜底能力使得激光雷达成为市面上热门智能电动车(比如小鹏G6/G9以及智己LS6)Max版车型的标配传感器,目的就是为了增加对障碍物的识别精度,降低系统接管率,提升车辆反应速度和安全上限,从而让智驾行业走向正循环。
对于车企来说,想要加入这场城市NOA“巷战”,现在的问题不在于用不用激光雷达,而在于应该选择哪家的产品。
和下游车企一样,激光雷达行业也处于价格战的内卷中,但衡量激光雷达性价比的绝不仅仅是价格一个维度,而是包括成本控制、性能、生产稳定性、良率、服务能力等多重因素组成的“综合能力”。
以搭载在V09上的Duetto为例,作为一款主打极致性价比的产品,Duetto的视场角达到了120°x 25°,ROI区域分辨率达到了0.09°x0.19°,相当于等效130线,处于行业第一梯队水平,最远探测距离则达到了300米。
Duetto探测点云效果
探维科技CEO王世玮透露,他们去年9月拿下V09的定点时国内疫情尚未结束,但为了帮助客户完成测试以及标定等工作,他多次带领算法、测试和系统开发工程师去驻场,每次都是四五天,最终才实现Duetto的顺利上车。
一流的产品力和交付效率的背后是探维科技布局多年且面向量产交付的ALS(Array-based Line Scanning)研发平台。
众所周知,激光雷达是一个非常复杂的光电集成类产品,其中的扫描模块、收发模块以及信号处理系统又存在不同的技术分支。但整个行业的演进方向是比较确定的,那就是通过减少机械部件的数量,提升硬件集成度和芯片化设计能力来满足车规级要求,进而实现产品从半固态向全固态的华丽转身。
ALS平台就是这种“以终为始”理念下的产物:
成熟的单轴扫描方式可以确保产品的稳定性;高密度阵列化的收发芯片可以提高探测距离和精度;线光斑的扫描方式有利于压缩量产环节中的调光流程,提高生产效率;芯片和算法层面的自研能力又能为硬件层面降本提供更大的空间。
除了低成本,ALS平台另外两大优点在于易量产和灵活性,研发从一开始就充分考虑到了与供应链以及生产端的协同性,以及对未来不同技术路线的兼容性,无论未来哪种技术占主流,这个架构都能顺利演进并支持。
这就像模块化造车平台一样,既可以同时兼容纯电、插混和增程不同的动力形式,还支持单电机、双电机甚至是四电机的驱动方案,主打一个“随行就市”和“任君挑选”。
特斯拉前生产副总裁曾表示,当一个硬科技行业刚起步时,垂直整合有很多好处,比如更快的开发速度,更短的改进周期,更方便积累know-how,更有命运的掌控感等。
现在的激光雷达行业显然称不上成熟,因此,关键技术自研以及将研发和生产置于同一屋檐下就显得非常必要。
以探维为例,除了开发出ALS平台,还在苏州建设了自动化产线,最高年产能可以实现20万台,这种垂直整合、技术兼容的策略既降低了技术上的试错风险,同时还能加速产品量产和迭代,这也是探维这样的行业后起之秀能够厚积薄发,迅速追上头部玩家的主要原因。
探维激光雷达自动化生产线
可以预见的是,技术竞赛仍然会是这个行业的主旋律,只不过,大家“卷”的方向正在发生一些变化。
02 性能重要、融合更重要
一开始,车企对激光雷达的态度是“硬件先预埋,软件后跟上”,主要解决的是“有没有”的问题,而现在,当高阶辅助驾驶成为兵家必争之地时,车企对激光雷达自然也提出了更高的要求。
作为重要的安全部件,车企当然是希望激光雷达可以看得更远、更清、更广,功耗更低,体积更小,但另一方面也希望成本能再进一步压缩,尤其是在当下汽车行业极度“内卷”的背景下。
基于这两点,目前行业也是左右开弓。
一边推出了性能更加强大的主激光雷达,比如探维的Tempo旗舰系列,分辨率达到192线,角分辨率为0.16°x0.13°,最远探测距离为300m,产品高度仅为45mm,可以满足AEB、高速/城市 NOA 中多样化场景的感知需求;
另一边则是推出了针对短距离感知的补盲激光雷达,比如禾赛的FT120以及探维的New Scope系列。
New Scope系列补盲激光雷达
另一个在于多传感器融合,这是解决激光雷达能不能用好的关键所在。
今年,在一些拥有激光雷达和高阶智驾功能的车型上,人们发现激光雷达有些“大材小用”,比如有车型将广告牌上的人像识别为真人从而急刹,在正常情况下,激光雷达理应发挥三维重建的长处,告知感知系统那不太可能是个人。
之所以出现这种情况,问题出在激光雷达的固有特性和系统算法设计上。
激光雷达通过发射红外激光探测回波工作,这种类似于“触觉”的原理决定了其获取几何信息的能力强。但和真实世界相比,激光雷达进行三维重建的结果比较仍然比较稀疏,对语义信息的理解比较有限。
同时,在此前的多传感器融合算法中,视觉与激光雷达进行的是目标融合(也称后融合,即视觉和激光雷达分别判别物体种类,再对双方结果加权采信),两种长处不一致的传感器能相互配合,但有时也坚持己见,造成感知结果“打架”,带来置信问题。
理想化的解决方式,是将激光雷达与摄像头获取的原始信息先进行融合(又称前融合),再输出感知结果,两者相当于用一个大脑思考,可以极大提高感知精度。
然而,由于激光雷达与摄像头的数据形式不同(点云VS图像)、工作频率不同(10Hz VS 36Hz),视场范围不同(约25° VS 约68°),对两者信息进行时空同步一直是业界的圣杯级难题。
探维很早就开始布局硬件级图像前融合方案,简单来说,就是将激光雷达的收发系统和CMOS传感器集成在一个模块中,通过高精度时钟信号同步触发,可以同时输出三维点云数据和RGB图像数据。
通过这种方式,前融合方案就可以直接输出供辅助驾驶使用的多维融合数据,不仅在硬件层面帮车企降了本,而且在软件算法层面帮车企减了负。
在这个过程中,激光雷达厂商实际上扮演的是Tier 0.5的角色,提供的是感知一体化解决方案,目的就是为了进一步降低产业链的成本与门槛,推动高阶智驾能更快普及。
03 尾声:
车载激光雷达这个行业从来不缺质疑,但却总能给人惊喜。
从目前来看,激光雷达的硬件成本还在进一步下探,感知一体化的前融合方案也让激光雷达不再成为纯粹的安全冗余,而是能更大程度地参与到感知任务中。
从汽车行业发展史来看,人们对出行安全的要求只会越来越高,激光雷达作为一种新型传感器的前景依然广阔。
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