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市場研究

激光雷達:新一輪洗牌下的發(fā)力

激光制造網(wǎng) 來源:焉知智能汽車2023-01-09 我要評論(0 )   

近來,激光雷達行業(yè)事情很多,鼻祖德國Ibeo宣告破產(chǎn),Velodyne和Ouster股價跌幅均超過90%;迫不得已之下,Velodyne和Ouster宣布合并,激光雷達賽道迎來新一輪洗牌,更突...

近來,激光雷達行業(yè)事情很多,鼻祖德國Ibeo宣告破產(chǎn),Velodyne和Ouster股價跌幅均超過90%;迫不得已之下,Velodyne和Ouster宣布合并,激光雷達賽道迎來新一輪洗牌,更突顯激光雷達生意確實難做!

不過,在中國卻是另一番景象:激光雷達企業(yè)融資、新品發(fā)布,特別是純固態(tài)激光雷達“撞車”之聲不絕于耳。這讓我們不得不問:在這一細分賽道,他們究竟有什么解決自動駕駛安全問題的破解大法?


如何補缺國內(nèi)企業(yè)短板?


激光雷達老牌企業(yè)Ouster與Velodyne合并說明,在經(jīng)濟遇冷時點的燒錢無異于“自焚”。


國外傳統(tǒng)主機廠自動駕駛研發(fā)很早,在激光雷達使用方面有很多積累,也推出了相應的量產(chǎn)車型,但出于安全性、舒適性等方面的考慮,開發(fā)周期非常長,最早七年,現(xiàn)在至少也要四到五年。在德國主機廠有限,激光雷達硬件企業(yè)上車節(jié)奏難以把握。持續(xù)燒錢、等待窗口長,加上企業(yè)目標市場不盡相同,沒有推出相應的產(chǎn)品,這些都是海外激光雷達行業(yè)面臨窘境的原因所在。


反觀國內(nèi),汽車智能化發(fā)展速度越來越快,相比德國汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)性的做事方法,國內(nèi)對于新事物的理解和投入節(jié)奏形成了鮮明對比。近年來,更有融合東西方特色的“跨國”企業(yè)做得風生水起。


2017年成立的亮道智能翌年即開始“中德布局”,建立了亮道德國,走出一條與眾不同的出海之路。亮道智能德國CEO冀旸博士稱之為“德國的橋頭堡”,其成立之初定位有三:發(fā)掘德國優(yōu)質(zhì)汽車資源,包括經(jīng)驗豐富的工程師和創(chuàng)新科技;搭建國際化激光雷達研發(fā)和商務(wù)團隊,以本地化團隊支撐德國業(yè)務(wù);通過德國市場,包括主機廠和Tier1,在歐洲建立亮道的市場。


“在與德國客戶接觸中,我們發(fā)現(xiàn),中德背景的企業(yè)是非常稀缺的資源,就像是橋頭堡?!奔綍D博士說。


成立幾個月后,亮道德國成為了大眾集團供應商,雖然初始項目不大,卻頗具里程碑意義。其第一個項目是測評保時捷大燈燈罩對激光雷達光學的影響,并以此打開了德國主機廠的大門,也看到了激光雷達作為新型傳感器未來的巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>


通過與大眾集團緊密合作,德國團隊用亮道自研的真值系統(tǒng)采集不同駕駛場景,建設(shè)了場景庫。通過合作,亮道更加了解客戶的真實需求,并在大規(guī)模駕駛場景采集中發(fā)現(xiàn),側(cè)向補盲方面還缺少一款合適的激光雷達,遂從2019年開始在歐洲布局硬件研發(fā)。


直到現(xiàn)在,亮道在歐洲場景庫的采集還在繼續(xù),包括高速、城區(qū)、通暢、擁堵、雨雪天、白天和黑夜,積攢了非常多有意義的駕駛場景,以分析客戶及市場需求,支持亮道場景庫建設(shè)。


稀缺性特色融入中德合作朋友圈


在德國,亮道并非以銷售為主,而是以技術(shù)為主導的技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)。德國的強項之一在于汽車技術(shù)標準的影響力和很強的預研能力,更著眼于兩年、三年、五年甚至十年后技術(shù)的重要革新。因此,亮道在德國努力與Bosch、AVL、CARIAD、dSPACE、Fraunhofer等大型企業(yè)合作研發(fā)前瞻技術(shù)。


“這對一家中國企業(yè)來說不是一件容易的事情,”冀旸博士說。首先,技術(shù)上需要得到認可,前瞻項目都與德國政府未來的科學技術(shù)發(fā)展方向相關(guān),由政府主導,不同頭部企業(yè)組成研發(fā)聯(lián)盟去申請項目。在亮道負責核心任務(wù)的不同項目中,包括開發(fā)激光雷達感知算法和測試驗證方法。


憑借技術(shù)實力和中德背景,亮道積攢了眾多合作伙伴,建立了自己的朋友圈。至今為止,亮道成功申請開發(fā)的預研項目都是通過此前與主機廠的合作拿到的。在此基礎(chǔ)上,亮道成功申請了多個大型政府項目,每個項目預算都在1億人民幣以上。


經(jīng)過兩三年軟件、硬件技術(shù)、商務(wù)人才的精心準備,2021年歐洲疫情逐漸常態(tài)化之際,亮道開始進入了收獲季,并實現(xiàn)了幾個里程碑:


  • 與寶馬、Magna建立了合作關(guān)系,亮道在國內(nèi)既做相應的數(shù)據(jù)合規(guī)采集和處理,在德國又有完整的工具鏈服務(wù)于德國主機廠的測試驗證,提供本地化解決方案;

  • 與德國政府持續(xù)合作,開始智慧城市項目嘗試。亮道在車路協(xié)同方面與德國城市合作,將國內(nèi)具有前瞻性的路側(cè)感知方案布局在智慧城市發(fā)展項目;

  • 亮道德國團隊持續(xù)擴大,成為中資企業(yè)在歐洲獨樹一幟的標桿后,積累了大量人才庫,成為今后可持續(xù)發(fā)展的重要儲備。

  • 經(jīng)過多年探索,形成了亮道德國三個業(yè)務(wù)板塊:量產(chǎn)合作項目;車路協(xié)同的智慧城市;在慕尼黑建立硬件開發(fā)實驗室,進行硬件前瞻研發(fā)。


激光雷達量產(chǎn)項目并不好做,亮道在德國是怎么做的呢?冀旸博士表示:“中德兩地市場需求不同,針對德國數(shù)據(jù)合規(guī)要求,需要打造自動化工具鏈,其核心基礎(chǔ)同樣適用于國內(nèi)量產(chǎn)項目?!痹跀?shù)據(jù)采集車搭建、車輛標定、數(shù)據(jù)采集規(guī)劃與管理方面,整個過程都要分別符合國內(nèi)和歐洲兩地的數(shù)據(jù)安全標準。亮道工具鏈經(jīng)過德國和國內(nèi)量產(chǎn)項目的成功驗證,建立了“亮道數(shù)據(jù)工廠”,既可以服務(wù)歐洲客戶,又可以服務(wù)國內(nèi)客戶。


“在任何一個國家扎根,都離不開和當?shù)匚幕c社會的融合,亮道智能在技術(shù)、商務(wù)領(lǐng)域搭建起了強大的朋友圈。中德背景的稀缺性使許多不同崗位的人都團結(jié)到了亮道周圍?!边^去近四年,一步一個腳印走過來,亮道的中德發(fā)展由小到大,由兩個人到一個團隊,由沒有產(chǎn)品到打開德國市場,由沒有人認識到現(xiàn)在牢牢扎根德國。


為什么是純固態(tài)?


2022年,亮道智能的腳步可謂緊鑼密鼓,開發(fā)進展順利,并取得了一系列階段性成果:


  • 今年5月,發(fā)布了國內(nèi)首款純固態(tài)側(cè)向補盲激光雷達LDSatellite?;

  • 側(cè)向補盲激光雷達核心元器件SPAD(單光子雪崩二極管)芯片成功通過AEC-Q100認證;

  • 自有工廠全自動化生產(chǎn)產(chǎn)線積極建設(shè)中,計劃2023年第一季度投產(chǎn)驗證;


亮道智能對于激光雷達市場和應用的態(tài)度可見一斑。


純固態(tài)側(cè)向補盲激光雷達LDSatellite?

純固態(tài)激光雷達是目前最前沿的技術(shù),但在開發(fā)和成本控制方面存在著各種挑戰(zhàn)。亮道智能為什么在這個節(jié)點推出補盲激光雷達呢?是不是意味著激光雷達量產(chǎn)上車階段已經(jīng)到來?


亮道智能CEO劇學銘博士解釋說,三年前行業(yè)就開始探討固態(tài)技術(shù),也有公司提出用OPA方式做純固態(tài),“雖然Flash路線跟OPA有一些差異,但它更適合完成工程化,實現(xiàn)量產(chǎn)突破?!?/p>


從上游看,亮道智能用SPAD芯片做相關(guān)的一些測試嘗試最早可追溯到2019年,當時拿到了配合激光雷達的SPAD早期的實驗DEMO件。亮道最早是基于Tier1的硬件做激光雷達的開發(fā),包括感知功能的測試驗證和數(shù)據(jù)閉環(huán)。2020年亮道開始硬件搭建,致力于固態(tài)Flash技術(shù)的上車應用。


大視場小尺寸為側(cè)向補盲而生


此時此刻,之所以用Flash技術(shù)做補盲,劇學銘博士這樣解釋,因為之前是前向為主,如法雷奧Scala在奧迪A8上車,現(xiàn)在不管什么技術(shù)路線,已有更多高線束前向激光雷達在國內(nèi)車型落地。邏輯上講,補盲肯定出現(xiàn)在前向之后,而用Flash技術(shù)做補盲具有一些優(yōu)勢。他認為,基于SPAD組合更適合中近距離激光雷達的產(chǎn)品定義,兼顧高性能、可靠性和低成本,同時實現(xiàn)非常好的功能。


雖然車上也有攝像頭和毫米波雷達,已覆蓋目前的L2+以上前向感知,但大量測試表明,“側(cè)向只基于攝像頭可靠性與安全冗余不足,特別在一些橫向快速切入、強光照攝像頭致盲等情況下,而毫米波也有某些目標識別反應不過來的場景,所以補盲是一個剛需。”劇學銘認為。


據(jù)介紹,LDSatellite? 具有120°×75°超大視場角,組合方案可360°近場感知車輛周圍環(huán)境的減速帶、馬路邊沿、寵物、錐桶、孩童等低矮目標,精準探測奇形車位、路障欄桿、路牌等高處物體,能夠賦予車輛無盲區(qū)近場信息感知能力,大幅提升車輛行泊安全。


LDSatellite? 的核心元器件是可靠性及使用壽命已通過AEC-Q100認證的SPAD芯片。其測試標準和條件極為嚴苛,包括功能與性能加速環(huán)境應力測試、加速壽命模擬測試、可靠性測試、密封性測試等七大類40多項。這意味著LDSatellite?產(chǎn)品已經(jīng)進入車規(guī)驗證階段。


在保證近場高感知性能的同時,LDSatellite? 高度集成,纖巧輕量,外露窗口僅48mm×88mm,大小與信用卡相當。它支持多種集成方案,可根據(jù)客戶整車開發(fā)需求靈活嵌入車身、前保險杠兩側(cè)、左右翼子板、車頂兩側(cè)、后保險杠等位置,如衛(wèi)星般環(huán)繞車身,兼顧功能實現(xiàn)與外觀審美。


LDSatellite? 高度集成,纖巧輕量

LDSatellite? 實現(xiàn)的補盲+前向組合探測使近場環(huán)境盡在掌握,解決了大部分激光雷達集中于前向長距檢測垂直視場角不足、障礙物檢測仍存在一定近場盲區(qū)、難以應對影響安全駕駛的近場復雜多變障礙物等問題。該產(chǎn)品的上車可有效補強前向主雷達的探測不足,例如在行人橫穿馬路時精準探知左右兩側(cè)靠近的行人,保障出行安全。


LDSatellite?補盲激光雷達與前向主雷達組合感知

LDSatellite?最顯著的優(yōu)勢在于,其超大視場角賦予車輛近場低矮物體的超強感知能力,哪怕一個籃球突然滾落至車前盲區(qū),也能清晰捕獲其行動軌跡。

多維度對比孰優(yōu)孰劣?


首先看,在傳感器融合方面,攝像頭、激光雷達和毫米波之間關(guān)系如何?劇學銘博士認為,要實現(xiàn)自動駕駛,安全非常重要,所以感知要多加冗余,這是比較長期的趨勢。對比4D毫米波雷達和激光雷達的分辨率、距離和使用場景,“這是兩個不同定義的傳感器,要根據(jù)客戶到底做什么功能或什么價格的車型,以及感知預留成本來選擇。這是一個綜合決策的結(jié)果?!彼f。


其次,固態(tài)激光雷達的技術(shù)組合非常多,比如被視為機械式向純固態(tài)進軍必經(jīng)之路的MEMS激光雷達,它采用固定發(fā)射單元和微振鏡,畢竟有運動部件,所以是半固態(tài)。而Flash激光雷達是真正意義上的純固態(tài)激光雷達,所以被Ibeo、Ouster、大陸集團等采用;半固態(tài)激光雷達陣營廠商速騰、禾賽等也在加大Flash的研究和投入。隨著技術(shù)的成熟,純固態(tài)在規(guī)模化、成本、可靠性上都有明顯優(yōu)勢,將成為激光雷達遠期最主流的技術(shù)形態(tài)。


第三是成本,F(xiàn)lash激光雷達跟傳統(tǒng)激光雷達比也有優(yōu)勢。在結(jié)構(gòu)上,F(xiàn)lash激光雷達內(nèi)部器件更標準化,包括發(fā)射、接收、驅(qū)動芯片和光學模組,大多采用半導體工藝制造。規(guī)?;a(chǎn)的芯片價格比較低,隨著芯片價格下降,更適合在車上大規(guī)模部署,甚至可以下探到15萬的車型,“甚至可以在一輛車上裝兩顆、四顆甚至更多顆,”劇學銘博士說。


亮道智能產(chǎn)品戰(zhàn)略總監(jiān)王石峰表示:“純固態(tài)激光雷達也面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn),壁壘還是比較高的?!笔紫纫懈鞣N各樣場景足夠的數(shù)據(jù)積累,產(chǎn)品定義才有可能符合市場要求,這來自于測試驗證和算法開發(fā)能力的長期積累;從硬件看,補盲或Flash激光雷達涉及核心光學,像SPAD芯片及驅(qū)動或控制邏輯,也是主要難點。傳統(tǒng)SPAD和VCSEL半導體廠商并不理解產(chǎn)品的應用場景和控制邏輯,需要激光雷達廠商長期摸索來定義一款符合最終功能需求的產(chǎn)品。當然,因為Flash沒有任何運動部件,所以過車規(guī)相對容易。

純固態(tài)激光雷達結(jié)構(gòu)


他認為,跟MEMS激光雷達對比,如果是近距離補盲,F(xiàn)lash是一個優(yōu)解。MEMS做補盲需要足夠大的視場角,鏡面設(shè)計必然更復雜,運動部件也會帶來疲勞耐久度的挑戰(zhàn),純固態(tài)沒有這些底層技術(shù)瓶頸。


在主機廠特別關(guān)注的成本方面,尤其是批量化生產(chǎn),F(xiàn)lash固態(tài)激光雷達結(jié)構(gòu)非常趨近于攝像頭,只是多了一個激光發(fā)射單元,所以有助于在批量化生產(chǎn)過程中降低成本。另外,SPAD芯片也是采用和攝像頭相同的CMOS工藝,F(xiàn)lash固態(tài)激光雷達也會遵循攝像頭的發(fā)展路徑,性能不像傳統(tǒng)MEMS或機械的線性逐步提升,而是基于底層半導體性能的成倍或指數(shù)級提升。


激光雷達是一個系統(tǒng)工程,軟硬件雙管齊下,才能發(fā)揮真正作用。亮道團隊最擅長的就是感知算法開發(fā)。依托多年激光雷達測試驗證經(jīng)驗,亮道智能自研滿足功能安全的激光雷達感知算法,可以高效處理激光雷達點云數(shù)據(jù),高精度識別汽車、卡車、貨車、自行車和行人等不同類別交通參與者,探測車道線、路牌標識、隧道、高速出入口等靜態(tài)目標物,提高激光雷達系統(tǒng)感知的可靠性、檢測率和準確度。

亮道智能感知算法可橫向兼容多種主流激光雷達硬件產(chǎn)品技術(shù),適配不同主機廠差異化開發(fā)需求,實現(xiàn)基于主流算力平臺的算法集成,提供軟硬一體化的激光雷達系統(tǒng)量產(chǎn)解決方案。


終局量產(chǎn)交付


事實上,大家關(guān)注產(chǎn)品發(fā)布,更關(guān)注上車量產(chǎn)。對激光雷達來說,發(fā)布只是一次正式對外亮相,能否量產(chǎn)才是真正較量。亮道智能自始至終關(guān)注量產(chǎn)交付的最終實現(xiàn)。


目前,亮道智能自有杭州智能工廠已在積極部署中,全自動化智能產(chǎn)線正在緊鑼密鼓地建設(shè),首期產(chǎn)線設(shè)計產(chǎn)能50萬臺/年,全自動化產(chǎn)線計劃在2023年第一季度進入投產(chǎn)驗證。


劇學銘博士認為,激光雷達的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化已進入車載量產(chǎn)階段,一些國內(nèi)車型已經(jīng)前裝激光雷達,“更大規(guī)模上量應該在2024年往后,通過感知功能的開發(fā)迭代和積累,更好的功能實現(xiàn)將出現(xiàn)在2025年?!彼f。


對于行業(yè)終局他這樣判斷:“激光雷達未來上車的趨勢是主邏輯,不會發(fā)生改變。我們將基于未來的功能開發(fā)相應的產(chǎn)品,滿足高可靠性、高性價比要求?!?/p>


他認為,未來激光雷達的標準化程度會逐步提升,不是說某個技術(shù)路線一家獨大,有可能會存在2到3個主流技術(shù)路線,針對某一個方向?qū)崿F(xiàn)相應的標準化,比如Flash會向類似攝像頭的方向發(fā)展,由核心模組廠商提供更高的價值。


劇學銘博士最后強調(diào):“亮道在德國和中國都在‘堅持做有價值的事情,直至成功’。我們會做調(diào)整,會做改變,但是我們的初心一直是堅持做有價值的事情,直至成功?!?/p>

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