关乎无人车量产的「秘密武器」，快被这家中国公司造出来了
在年初的美国 CES 上，我们几乎把所有参展的激光雷达公司看了个遍。在《固态激光雷达成为 CES「主流」，但还未出现真正的巨头》这篇文章中，我们谈了谈对今年激光雷达发展的看法，其中重要主题就是：固态激光雷达。 毫无疑问，固态激光雷达是未来无人车必备的「 秘密武器」。目前，世界上还没有哪家公司的固态激光雷达产品「 上车」 量产。车企、供应商和自动驾驶公司，都在密切留意固态激光雷达的最新发展。 哪家激光雷达公司在未来 3-5 年内掌握了无人驾驶「 量产」 的核心技术，哪家公司就赢得了未来。 虽然都在做「 固态激光雷达」，但大家的技术路线却不尽相同，不过最终大家的目标很一致：做出满足车规级、低成本、易量产的固态激光雷达，同时还要保证研发进度不能落后于竞争对手。 「 固态」 的三种姿势 先来回顾固态激光雷达的几种技术路线，我们会逐一分析其优劣势： MEMS：微机电系统，将传统机械式激光雷达中的旋转装置「 电子化」，通过在硅基芯片上集成的微振镜来代替传统的机械式旋转装置，由微振镜反射激光的光线，批量生产可在一定程度上降低生产成本。 MEMS 的核心零件是「 微振镜」，它在工作时会高频振动，对于实现车规级来说，这是天然的劣势。同时，这块微振镜的镜面尺寸依然不够大，并且还没有能够满足车规级温度要求的产品出现。 目前，采用 MEMS 技术路线的激光雷达公司不少，但这块「 微振镜」 却仍旧需要依靠外部采购，供应商包括荷兰 Innoluce、日本滨松等公司。（注：Innoluce 公司在 2016 年已经被英飞凌收购，可见微振镜对于 MEMS 激光雷达的重要性） 总之，微振镜将会成为选择 MEMS 路线的激光雷达公司必须面临的难关。解决不了微振镜问题，谈不上是一个拥有核心技术的激光雷达公司。 OPA：光学相控阵技术，这原本是用于军事雷达的一项技术。相控阵发射器由若干发射接收单元组成一个矩形阵列，通过改变阵列中不同单元发射光线的相位差，可以达到调节射出波角度和方向的目的。 固态激光雷达概念是 Quanergy 在 2016 年 CES 炒火的，而火的核心就 是 OPA 光学相控阵技术。 不过问题在于，OPA 技术从原理上就存在「 旁瓣效应」，即激光在最大功率方向以外会形成「 旁瓣」，导致激光能量被分散。其次，OPA 激光雷达的接收面大、信噪比也比较差。 从融资进程等因素来看，Quanergy 可能是最有实力解决这个问题的公司。不过在今年的 CES 上，Quanergy 并未展出实时扫描效果，而是用简易的动画来展示识别到的人，有点令人意外。 从技术原理来看，MEMS 和 OPA 各有千秋，但还是有共通点的，比如都使用了 ToF 时间飞行原理，都属于「 扫描式」 激光雷达。 除了 MEMS 和 OPA 路线之外，还有第三种：3D Flash，属于「 非扫描式」 激光雷达。 3D Flash：Flash 顾名思义，就是「 闪光」，这种固态激光雷达像一个手电筒一样，发射一个面阵光，再通过高灵敏度的传感器绘制环境图像。 从原理上来说，这三种固态激光雷达的相同点在于都运用了「ToF 飞行时间」 基本原理，不过 MEMS 和 OPA 依然属于「 扫描式」，而 3D Flash 则属于「 非扫描式」。 3D Flash 技术的天然优势在于: 首先是全固态，没有任何移动部件，更像是一个半导体产品。如此一来，在大批量生产从而降低成本、通过车规级方面，3D Flash 技术有天然的优势。 任何事物都有「 两面性」，3D Flash 也有困惑众人的技术难题。 传统 3D Flash 激光雷达采用的是单脉冲测量，一个单脉冲如果要把整个视野照亮，需 要非常高的能量。因此，单脉冲的峰值功率能达到上百千瓦，甚至兆瓦级别。而兆瓦级别的功率，无法使用普通的半导体激光器，需要搭载固体激光器才行。但固体激光器成本极高，且极高的单次峰值也无法保证人眼安全。 目前，许多方案解决商会采用 1500nm 到 1800nm 的人眼安全激光波段。虽能大幅度提高人眼安全容限，但使用这样的长波段，普通的硅基传感器无法感光，因而不得不使用例如铟镓砷这样的传感器芯片。这种芯片极为特殊，且成本非常高昂。 中国公司掌握「 核心科技」？ 在年初逛 CES 的时候，我们遇到了一家叫做「 光珀智能」 的中国公司，是为数不多的选择 3D Flash 路线的公司，之前很少见诸于媒体。我们也在光珀团队回国后的第一时间对其进行了专访。 了解这家公司，先从产品说起。 光珀已经推出了第一代 ToF 传感器芯片，基于这一代芯片推出三个技术平台：GP001A、GP002A 和 GP003，分别满足不同距离下（近、中、远），强阳光下（100Klux），大场景（70⁰），高精度（<1%），高空间分辨率（0.06⁰V）等三维感知需求。 同时，基于这三个平台，研发了 4 款可应用于安防、仓储机器人、低速和高速无人车的产品，分别为基于 GP001A 平台的 Smart-SDC1 和 Wide-WAA1，基于 GP002A 平台的 Power-PBA2，以及基于 GP003 平台的 Ultra-UBA2。 也就是说，光珀的产品已经在安防、仓储等领域有了应用案例，亟待开发的就是无人车市场，相应的产品为 Ultra-UBA2。 Ultra-UBA2 的探测距离约为 60 米，探测视角为 70°H/40°V。GP003 平台的最远探测距离为 150 米（探测视角为 24°H/6°V），同样基于 GP003 平台，还可以打造不同探测距离、不同探测视角的固态激光雷达，多个不同性能的激光雷达搭配使用，可以实现 … 继续阅读
「CES 2016」100 美元的激光雷达，会如何影响自动驾驶？
在许多介绍自动驾驶的文章里，都会提到一个「 不停转动、成本大约七八万美金」 的东西，这就是激光雷达（LiDAR）。在大部分看人来，要实现自动驾驶就必须依赖激光雷达，而它的高昂成本会是影响自动驾驶普及的重要阻碍。 但是在今年的 CES 上，两款全新激光雷达的出现，可能会改变这个想法。它们基本代表了目前车用激光雷达发展的趋势：「 固态化、小型化、廉价化」，未来的自动驾驶方案，甚至也会因为它们的出现而有所改变。 两个产品的基本情况 Velodyne 公司借着福特的展台，展示了他们最新的产品：「Solid-State Hybrid Ultra Puck Auto」 激光雷达——像冰球一样的小圆饼。他们刚刚拿到福特的订单，为福特供应最新的 Puck Auto。它是 Velodyne 基于第三代自动驾驶平台打造的，可以看作是现款 VLP-16 的升级款，它采用 32 线配备，扫描范围可达 200 米，基本能满足大多数自动驾驶场景所需。 此前 Velodyne 有 3 款激光雷达产品，它们可以在机器人、无人机、安防等领域使用，而这次的 Puck Auto「 专供」 汽车制造商。 因为 Puck Auto 具有「 小、轻」 的特点，它完全可以整合在后视镜的位置。目前福特 Fusion 在车顶安装了 4 个雷达，使用了 Puck Auto 之后，只需要两个。 Velodyne 并没有透露 Puck Auto 的价格，而之前的 VLP-16 售价 7999 美元。Velodyne 方面表示，这个价位的激光雷达对于商业化是没什么用的，汽车行业的激光雷达成本最好降到 1000 美元/车，而未来大规模量产后，激光雷达成本有望降到 500 美元/车。Velodyne 对采购方也有要求，他们更喜欢大批量采购，因为这样可以降低成本。 另一方面，成立三年的创业公司 Quanergy 也在这次 CES 上推出了自己的产品「S3」，号称是世界上第一款固态激光雷达。从外观来看，S3 是个黑色长方体，内部无任何转动机构。它可以放在手上，大小和 Puck Auto 算是打了个平手。 参数方面，S3 是 8 线，探测范围为 10 厘米-150 米。 它的特点是价格极度便宜。在此前报道中，他们的 CTO Jeff Owens 说每台成本在 200 美元。在此次 CES 上，Quanergy 相关负责人向 GeekCar 透露，如果订货量是一万台，那每部产品成本有望控制在 100 美元以下，但是量产得再等两年。 从 Velodyne 和 Quanergy 的价格预期来看，未来每辆车的激光雷达成本，确实有望降到 1000 美元以下。但这取决于一个很重要的因素，就是「 批量生产」 的规模，这也是两家公司一直在强调的。目前来看，各家采购激光雷达也只是用于测试车，数量级还太小。随着各大厂商加入自动驾驶研究行列，市场需求上升，硬件成本下降是一定的。 那么小那么便宜，到底靠谱吗？ 这应该是很多人看到这两个产品之后的第一反应，但是，体积小了，价格便宜了，其实并不意味着性能不靠谱。 小型化是一个必然趋势。Velodyne 的三款产品，就呈现出体积越来越小的趋势。他们之前推出的 HDL-64E 和 HDL-32E， 分别是 64 线和 32 线雷达，体积和性能成正比。但后来推出的 VLP-16，体积明显小了很多。而到了 Puck Auto，同样的体积，却是 32 线的。 至于 Quanengy 的 S3，价格极低的原因在于配置。8 线、固态，这两个特性决定了它不会拥有太高的成本。「 固态」 意味着它不能 360 度转动，只能探测前方，但探测范围的不足，可以用数量来弥补，在车身四角布置四个哪怕六个，成本还是比目前的方案要低。另外，有了类似德尔福的「 多域控制器」 那样的「 大脑」，雷达的增减也会变得很容易。也因为这样，「 固态激光雷达」 才有机会取代 360 度激光雷达。 而性能上，Quanergy 展台一位常驻上海的员工告诉我们，他们曾在北京的雾霾天进行过路测，效果没有问题。 所以，小、廉价，并不意味着不靠谱。 激光雷达对自动驾驶有那么重要吗? 形象化的描述激光雷达的作用，可以把它认为是类似鲸鱼的声呐系统，它可以得到车身周围的深度信息，从而准确地发现障碍物。对于现阶段的自动驾驶来说，它非常重要。 但是对于未来的自动驾驶，情况可能会不太一样。现在它重要是因为高精度地图、V2X、算法等等「 软件」 都不算完善，需要更多的依赖车子本身的硬件能力，但是未来如果要实现完全自动驾驶，必然不能单单依靠硬件本身，刚才提到的地图、V2X 交流、算法，才是更重要的影响因素，而这些「 软件」 也一定会比现在完善的多，到那个时候，车子搭载的激光雷达，就没必要承担像现在一样繁重的任务，所以低价、小型化的激光雷达在性能表现上就足够满足需求。 其实我们在今年的 CES 上也感觉到了一个趋势：很多厂商已经把更多的注意力投向了软件、算法层面，而不是单纯的比拼硬件。至少可以肯定的是，未来的那些自动驾驶汽车，不用顶个大花盆上街转悠了。 原创声明： 本文为 GeekCar 原创作品，欢迎转载。转载时请在文章开头注明作者和「来源自 … 继续阅读