自動駕駛方案有兩種——視覺方案和激光雷達方案。視覺方案的優(yōu)點在于圖像傳感器能以高幀率,高分辨率獲取周圍復(fù)雜的環(huán)境信息,且價格便宜,但成像質(zhì)量受環(huán)境亮度的影響較大;激光雷達方案是通過發(fā)射脈沖激光并探測目標的散射光特性來獲取深度信息,優(yōu)點是精度高,范圍大,抗干擾力強,缺點是其獲取的最終數(shù)據(jù)大多是無序的,目前的技術(shù)很難直接利用,且制作成本高。理論上視覺處理+激光雷達的完美組合完全可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補,但動輒上萬激光雷達的制作成本實在太高,這與300美金成本的攝像頭方案相比毫無價格優(yōu)勢。
因此目前特斯拉采用的是攝像頭+毫米波雷達(77Ghz)方案,原理為前者取景,后者探測距離。優(yōu)點是成本低,成像豐富,缺點是依賴算法,探測距離有限,易受環(huán)境影響,正逐漸通過修復(fù)算法來克服實際應(yīng)用中的“短板”。激光雷達方案主要擁躉者有小鵬、ARCFOX極狐(跟華為合作)、奔馳、奧迪等廠商。而小鵬汽車最新宣布的XPILOT計劃顯示:2021年新車型將升級自動駕駛軟件和硬件系統(tǒng),采用激光雷達技術(shù)提高性能,增強汽車物體識別能力,保證整車的安全冗余。目前蘋果欲采用的智能駕駛方案尚未可知,但有消息稱目前蘋果已經(jīng)在雷克塞斯的新款車上配備了實驗性激光雷達裝置,可以推測以后的智能駕駛方案將有激光雷達的一席之地。
激光雷達最核心的價值是“可靠且準確的測距能力”,即使天氣、視線不好的時候,依舊精準構(gòu)造出三維立體圖像,把自動駕駛的安全性從99%提升到99.99%。激光雷達不只是一個硬件產(chǎn)品,更多是一套解決方案。不僅要給客戶提供性能優(yōu)異、價格良好的硬件產(chǎn)品,更要提供相應(yīng)的算法支持、軟件平臺以及大量數(shù)據(jù)支撐,尤其是在V2X包括自動駕駛上的應(yīng)用以及公司SAAS業(yè)務(wù)?,F(xiàn)階段,激光雷達賽道百家爭鳴,由于激光雷達系統(tǒng)涉及激光光源、接收器件、掃描模式、測距原理等多個獨立的維度或子模塊,每個維度上都有多種潛在的方案選擇。如果排列組合下來,理論上可行的激光雷達系統(tǒng)方案甚至可能超過上百種。
市場格局:
國外Velodyne與Luminar已經(jīng)率先在美國上市,國內(nèi)包括華為、大疆、禾賽、速騰等一大批激光雷達企業(yè)都在加速推動產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用,圍繞汽車級激光雷達的技術(shù)路線之爭也愈加激烈。國內(nèi)外激光雷達的技術(shù)方案眾多,但各家都在探索驗證階段,尚未有明確的技術(shù)方案勝出。
Ibeo發(fā)布新一代3D固態(tài)激光雷達,能夠識別車道標線、乘用車、卡車等目標物,同時將識別圖像制作成集成組件,從而大幅度提升雷達的識別精準度,并且還能提升雷達的區(qū)域識別效率。
蔚來在NIO DAY上發(fā)布了旗下中大型純電旗艦轎車—ET7,配備激光雷達、150kWh的固態(tài)電池、1000km+的續(xù)航能力。
在2019年初,探維科技產(chǎn)品Tensor首次將多線激光雷達產(chǎn)品價格降低至1000美元以內(nèi),并實現(xiàn)量產(chǎn),但是該系列對于在復(fù)雜環(huán)境中高速行駛的智能駕駛汽車來說分辨率明顯不夠。近日,探維科技向推出混合固態(tài)激光雷達產(chǎn)品——64單元Scope系列,該系列搭配探維自研的ALS是推動核心器件陣列化、集成化和芯片化發(fā)展的激光雷達平臺,包括陣列化模擬前端、專用并行處理芯片、單軸大視場描掃光學(xué)系統(tǒng)。在開放道路的測試點云中,Scope可以精細地還原道路環(huán)境、車輛行人等障礙物細節(jié),并且能和高線數(shù)的機械旋轉(zhuǎn)式激光雷達產(chǎn)品在點云效果方面一爭高下。探維表示,Scope對行人的探測距離超過100m,而車輛跟蹤距離可以超過250m,這在堅持低成本,批量化,車規(guī)級的基礎(chǔ)上,對測距范圍、視場角、距離精度等方面都有了很大的提升。
豐田、寶馬、長城、蔚來、理想、小鵬等車企紛紛換道激光雷達,大批搭載激光雷達的車型將在2021年逐步落地。過去激光雷達尚未大規(guī)模應(yīng)用的原因主要是:
(一)成本高昂。最早使用激光雷達技術(shù)的是谷歌Waymo,2012年,谷歌曾公開其無人車成本為15萬美元,其中最貴的元器件就是激光雷達。谷歌使用的Velodyne 64線激光雷達售價高達7.5萬美元,占整車價格的一半。這也是特斯拉曾宣稱不使用激光雷達而選擇視覺算法+毫米波雷達的主要原因。
(二)車規(guī)級產(chǎn)品可靠性要求高。激光雷達產(chǎn)品需要進行車規(guī)振動、沖擊、溫度循環(huán)等試驗,滿足復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定工作的可靠性要求。
(三)產(chǎn)品能否幫助終端客戶量產(chǎn)落地。作為新產(chǎn)業(yè)鏈的新方案,無論是制造企業(yè)還是投資者,都期待乘用車自動駕駛?cè)嫔逃寐涞卦妇暗膶崿F(xiàn)。在乘用車前裝市場起量之前,智慧交通、AGV、工業(yè)機器人等不同場景對激光雷達的各種需求,都對激光雷達企業(yè)解決方案能力和成本控制能力提出了嚴峻考驗。
行業(yè)現(xiàn)狀:
根據(jù)Velodyne預(yù)測,2022年自動駕駛領(lǐng)域激光雷達市場規(guī)模將達到72億美元,其他應(yīng)用場景還有工業(yè)、無人機、機器人和3D繪圖等終端市場,合計總市場規(guī)模將達到119億美元。2026年自動駕駛領(lǐng)域市場規(guī)模將增長到168億美元,年復(fù)合增速將達到24%,無疑是個巨大的產(chǎn)業(yè)。
近年來關(guān)于車用激光雷達的技術(shù)不斷突破,產(chǎn)品迭代更新,成本得到大幅降低。國內(nèi)外各大激光雷達廠商相繼推出成本控制在千美元,甚至是百美元級的激光雷達產(chǎn)品,特別是華為的96線激光雷達年產(chǎn)能達10萬套/線,目標是短期內(nèi)迅速開發(fā)出100線的激光雷達,未來計劃將激光雷達的成本降低至200美元,甚至是100美元。北汽旗下ARCFOX極狐HBT成為首個搭載華為激光雷達的電動車;另外,長安汽車也透露,極有可能在首款車上搭載華為的激光雷達。
全球激光雷達市場龍頭Velodyne,先后獲得百度、福特、尼康、現(xiàn)代摩比斯等公司的4次投資,總計2.25億美元。其激光雷達產(chǎn)品在非汽車領(lǐng)域占比較大,如無人機、智慧城市等,汽車激光雷達占比不足50%。2020年11月發(fā)布了專門為汽車設(shè)計的首款MLA架構(gòu)固態(tài)激光雷達Velarray H800,最大探測距離200米,量產(chǎn)后目標價格低于500美元。目前Velodyne已有兩個公開量產(chǎn)合作訂單,其一是福特,其二是現(xiàn)代汽車。將從2023-2030年每年為現(xiàn)代汽車提供40萬顆激光雷達。
自動駕駛激光雷達的行業(yè)顛覆者Luminar已于2020年12月納斯達克上市,同年推出的Iris MEMS激光雷達采用1550nm銦鎵砷(InGaAs)激光器,功率是傳統(tǒng)硅光電系統(tǒng)的40倍,實現(xiàn)了軟硬件一體,成本下降到500-1000美元,各項技術(shù)指標在業(yè)界全面領(lǐng)先,預(yù)計2022年正式投入市場。目前已有近50家與Luminar合作車場,包括豐田、奧迪、沃爾沃等。其中包括特斯拉在內(nèi)的全球前10家汽車廠商有7家在測試Luminar產(chǎn)品。2020年5月已與沃爾沃簽訂了業(yè)內(nèi)首個自動駕駛乘用車的生產(chǎn)協(xié)議。
Innovusion:2016年11月成立于美國硅谷,2019年在蘇州成立子公司。2021年獲得均勝電子的戰(zhàn)略投資,并已成為蔚來量產(chǎn)車ET7的激光雷達供應(yīng)商。公司的混合固態(tài)激光雷達使用1550nm激光,最遠可達500米超遠探測距離,最大特色是可以動態(tài)感知,以更快速度關(guān)注并收集特定區(qū)域的全面數(shù)據(jù)。成本將控制在1000美元左右。
禾賽科技:面向廣義機器人應(yīng)用的激光雷達為公司核心產(chǎn)品。新品MEMS固態(tài)激光雷達Pandar GT采用ZOLO技術(shù),量產(chǎn)成本可做到數(shù)百美元。
覽沃科技:是大疆創(chuàng)新內(nèi)部孵化的獨立子公司。2020年1月對外推出兩款面向L3/L4級別自動駕駛的高性能、低成本激光雷達產(chǎn)品:Horizon的價格為$800,Tele-15的價格為$1200。并將為2021年推出的小鵬量產(chǎn)P5車型提供定制版激光雷達。此外還與AutoX、希迪智駕、高仙機器人、上汽通用五菱、東風(fēng)、圖森未來等合作。
速騰聚創(chuàng):最初主攻機器人市場方向,是國內(nèi)低線數(shù)激光雷達的主要供應(yīng)商之一。2020年1月CES上正式發(fā)布全新125線MEMS固態(tài)激光雷達RS-LiDAR-M1 Simple正式上市,單價$1898。目前已推出4款機械式激光雷達和1款固態(tài)激光雷達,并已與地平線、菜鳥、上汽、一汽、Sensible 4、AutoX等企業(yè)展開合作。
萬集科技:1月10日,萬集科技與中科院半導(dǎo)體研究所續(xù)約“光子集成芯片聯(lián)合實驗室項目”,該項目已在全固態(tài)光學(xué)相控陣激光;雷達的研發(fā)方面取得階段性成果,下一階段開始研發(fā)光子集成芯片,激光器芯片領(lǐng)域,該項目在2019年獲得國家自然科學(xué)基金的支持,并成為硅基激光雷達芯片領(lǐng)域唯一一個獲得國家級自助的重點項目。12月21日 ,萬集科技表示公司車載激光雷達已實現(xiàn)產(chǎn)品化,符合車規(guī)級設(shè)計,可以嵌入車身,不影響車輛外觀,并已通過多項車規(guī)級測試。目前與宇通客車就車載激光雷達達成商用合作,公司產(chǎn)品應(yīng)用于其L4級別自動駕駛車輛。
自動駕駛市場存在巨大的機會,高性能激光雷達是必不可少的元器件,之前激光雷達因成本較高的原因并未被車企大規(guī)模的采用。隨著激光雷達成本的降低和商業(yè)化進程加速,車用激光雷達需求未來會非常強勁。
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