激光雷達昏聵,讓自動駕駛很糾結(jié)
人靠眼睛看路,無人車也是。激光雷達就是無人車的“眼睛”。
伴隨自動駕駛的落地,原來主要用于三維掃描的激光雷達,成為自動駕駛汽車的必備,甚至決定著自動駕駛行業(yè)的進化水平。但在這個切中行業(yè)要害的領(lǐng)域,國貨幾乎沒有話語權(quán)。
激光雷達不可取代
激光雷達是個傳感器,自帶光源,主動發(fā)出激光,感知周圍環(huán)境,像蝙蝠通過超聲波定位一樣。
按照自動駕駛L1—L5的等級劃分,L3及以下屬輔助駕駛或低級別自動駕駛,L4、L5才算得上高級別自動駕駛甚至無人駕駛。目前的自動駕駛都處于L3以下階段,毫米波雷達甚至攝像頭都能夠滿足汽車的視覺需求,特斯拉就應用了前者。但要想發(fā)展到高級別自動駕駛階段,受測距、分辨率、精度、信息全面性的影響,激光雷達不可替代。
激光雷達可以精準測距:通過獲取激光打在物體上并返回接收器的時間,乘以光速即可獲得。由于打出的每一束光都帶有相對位置信息,激光雷達可以利用算法實時生成汽車周圍環(huán)境的高清數(shù)字地圖,進行目標跟蹤和識別。國內(nèi)主流激光雷達企業(yè)北科天繪總經(jīng)理張智武向科技日報記者介紹,激光雷達的掃描精度高、沒有畸變,毫米波雷達只知道前方有障礙物,并不能準確描述大小和形狀。
激光數(shù)據(jù)是矢量數(shù)據(jù),計算機可以分類、提取、處理,自動辨別車道線、擋車柱、交通標識牌、樹木等,這也是其他傳感器做不到的。
激光雷達常以線數(shù)區(qū)分,并通常設計為2的指數(shù)級,如4線、8線、16線、32線、64線及問世不久的128線頂級測試產(chǎn)品。線數(shù)是指激光發(fā)射光源數(shù),16線產(chǎn)品有16個光源,以此類推。目前能上路的自動駕駛汽車中,凡涉及激光雷達者,使用的幾乎都是美國Velodyne的產(chǎn)品。這家公司成立于1983年,位于硅谷,其激光雷達產(chǎn)品是行業(yè)標配,占八成以上市場份額。
“芯片化”才能瘦身降價
線數(shù)決定激光雷達的分辨率。激光雷達以旋轉(zhuǎn)掃描的方式工作,一個光源掃一圈,得到一條360度的水平環(huán)形視線,這也是為什么無人車頂?shù)?ldquo;大花盆”都要不停旋轉(zhuǎn)。光源越多,視線越密集,實時地圖的分辨率越高。張智武以素描類比:素描由線條構(gòu)成,線條越密,畫越清晰。
最早的國產(chǎn)16線產(chǎn)品于2016年推出,目前最高40線。
制造多線數(shù)激光雷達,國內(nèi)廠商普遍面臨工藝繁瑣的問題。以傳統(tǒng)方式增加激光雷達線數(shù)就像拼接越來越寬的暖氣片,造成產(chǎn)品體積成倍放大,同時極大增加量產(chǎn)難度。據(jù)激光雷達企業(yè)飲冰科技CEO金元浩介紹:“現(xiàn)有工藝條件下,提高線數(shù)需要增加印制電路板的數(shù)量,激光雷達的體積也會隨之大幅增加。尺度和集成度必須兼顧。”
國外廠商之所以能做出64甚至128線的激光雷達,內(nèi)部元件的芯片化起到?jīng)Q定作用:縮減激光雷達的體積、減少散熱、有助于量產(chǎn)。
這需要容量大、傳輸速度快、信息處理高效的專用芯片。目前國內(nèi)激光雷達企業(yè)一般購買德國osram發(fā)射器。對此,國內(nèi)智能汽車研究專家黃武陵強調(diào)“核心芯片,尤其是發(fā)射器和探測器,國產(chǎn)化程度、抗干擾等方面需要提高”。
不同于手機芯片,接收芯片不追求單位面積晶體管數(shù)量最多,但對分辨率有更高要求。原來需求少,一年幾萬片,這兩年風口突然轉(zhuǎn)向高分辨率的高質(zhì)量傳感器,接收芯片生產(chǎn)工藝不成熟,技術(shù)能力不足。“激光信號的接收對集成度要求很高,原來做1×1的單點傳感器,現(xiàn)在汽車對分辨率要求高,要1064×768。”金元浩說。按自主工藝生產(chǎn)這個分辨率的產(chǎn)品,與半塊汽車前擋風玻璃大小相當,用起來不現(xiàn)實。因此,國貨正在從分辨率沒那么高的芯片起步追趕。
自主研發(fā) 備戰(zhàn)量產(chǎn)市場
國內(nèi)有研究所、激光雷達廠商正在自主研發(fā)發(fā)射芯片和接收芯片,但都處在初級階段,產(chǎn)品尚未定型。“車載激光雷達是小眾行業(yè),近幾年隨著國內(nèi)L2級自動駕駛的發(fā)展才有市場,行業(yè)技術(shù)儲備不夠,人力投入不足。”金元浩說。他所在的公司就在做16線激光雷達的發(fā)射芯片,但也是用低價產(chǎn)品搶占市場份額。
線數(shù)相同,不同產(chǎn)品的效果也不盡相同。據(jù)金元浩介紹,精度、穩(wěn)定性、分辨率等參數(shù)與主流產(chǎn)品還有差異。尤其國產(chǎn)激光雷達的穩(wěn)定性相對不足,汽車行業(yè)又對安全性要求極高,測試時間長,本來不大的市場,更難覓國貨蹤跡。
激光雷達貴,一在必需,二在緊俏。這是一個完全意義上的賣方市場。Velodyne 16線產(chǎn)品年初價格減半后仍達4000美元,百度智能車搭載的64線產(chǎn)品(也是目前市場適用的最高級)約8萬美元,比一般汽車都貴。價格是無人車量產(chǎn)和商業(yè)化的攔路虎。
正因如此,國產(chǎn)激光雷達才要攻關(guān)。據(jù)張智武介紹,北科天繪的16線產(chǎn)品去年賣價5萬元人民幣,今年不到3萬元,和Velodyne 16線的折扣相當,“一旦做出來,售價就腰斬”。議價空間之外,自動駕駛一旦從測試走到量產(chǎn),激光雷達市場巨大,國貨不能拱手讓人。
新的技術(shù)方案也在出現(xiàn),“激光雷達正往固態(tài)化方向發(fā)展,國內(nèi)廠商需要抓住新的方向,與國外同行同步發(fā)展。”黃武陵說。相對于傳統(tǒng)的360度機械旋轉(zhuǎn)激光雷達,固態(tài)激光雷達基于電子部件進行數(shù)據(jù)讀寫,去除了機械旋轉(zhuǎn)部件,是革命性技術(shù)。這條新賽道上,國內(nèi)廠商可與國外同行站上同一起跑線。
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