无人驾驶用激光雷达发展状况—中国光学光电子行业网

无人驾驶技术现如今其实非常成熟了，就以现在的技术水平看，如果把大城市复杂的交通状况变成实验室特定的格局，场景内有制式统一的车辆以及符合规矩的行人正常通行，那么不用方向盘，全程自动行驶的汽车当下就可以面世了。
　　问题就出在了汽车如何能对现实中复杂的交通状况了如指掌，如何可以像人的眼睛和大脑一样灵活应变。关键就在需要各种各样的传感器合作来解决，它们最终将监测到的数据传给高精密的处理器，识别道路、标示和行人，做出加速、转向、制动等决策。
　　在智能感知识别的部分，车载光学系统和车载雷达系统是保证行车安全最为重要的，目前，主流的用于周围环境感测的传感器有以下三种。
　　激光雷达(LiDAR)
　　通过扫描从一个物体上反射回来的激光来确定物体的距离，可以形成精度高达厘米级的3D环境地图，因此它在ADAS(先进驾驶辅助系统)及无人驾驶系统中起重要作用。从当前车载激光雷达来看，机械式的多线束激光雷达是主流方案，但受制于价格高昂的因素尚未普及开来。
　　在去年12月10日路测成功的百度无人驾驶汽车车身上，除了部署了毫米波雷达、视频等感应器，其车顶就安置了一个体积较大、价值70万余人民币的64位激光雷达（VelodyneHDL64-E），谷歌同样也是采用的相同高端配置激光雷达。车载激光雷达系统的优劣主要取决于2D激光扫描仪的性能。激光发射器线束的越多，每秒采集的云点就越多。然而线束越多也就代表着激光雷达的造价就更加昂贵。
　　就以Velodyne的产品为例，64线束的激光雷达价格是16线束的10倍。激光雷达除了成本高昂，遇到烟雾介质以及雨雪天气中表现一般，将掣肘它的发挥。
　　不过作为核心传感器，低成本方案将加速无人驾驶的到来。目前，高精度的车用激光雷达产品的生产厂商主要集中于国外，包括美国的Velodyne、Quanegy以及德国的IBEO公司等。国内的激光雷达产品目前相对落后，中国航空汽车系统控股有限公司高级专务周世宁曾表示，博世、大陆、法雷奥、英飞凌、德尔福等外资零部件企业早已抢占ADAS技术制高点，特别是在传感器的市场布局上，我国汽车零部件企业已经输在起跑线上了。

　　毫米波雷达（millimeterwave）
　　毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的电磁波，毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点，这能与激光雷达的作用产生互补。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。
　　缺点是毫米波雷达由于波长原因，探测距离非常有限，也无法感知行人，而激光雷达可以对周边所有障碍物进行精准的建模。为了克服不同缺点缺点，车企势必要将这些传感器组合在一起。
　　目前看毫米波雷达也是智能汽车ADAS系统的标配传感器，按照目前主流分类，毫米波雷达可分为24GHz雷达和77GHz雷达。参照其特性，通常车辆周围的车辆检测使用24Ghz，前方车辆检测使用77GHz。以中国的实际国情以及芯片研发进度等行业特点来看，未来三年内24GHz毫米波雷达在国内仍有市场空间。望眼全球，我国77GHz毫米波雷达的大规模应用将稍微推后。
　　由于ADAS的功能，往往是通过传感器处理器的方式捆绑销售，国内汽车毫米波雷达系统的芯片、算法还主要依赖进口，成本很高。加快开发国产的77GHZ毫米波雷达芯片并尽快车载应用，将是我国汽车毫米波雷达产业的机遇。同济大学汽车学院白杰教授认为，相对在摄像头方面的激烈竞争，毫米波雷达更有创新性，潜在的市场空间更大，机会更多。

　　视觉传感器
　　ADAS应用摄像头作为主要传感器是因为摄像头分辨率进高于其他传感器，可以获取足够多的环境细节，帮助车辆进行环境认知，车载摄像头可以描绘物体的外观和形状、读取标志等，这些功能其他传感器无法做到。从降低成本的角度看摄像头是识别用传感器的有力候补之一，在一切清晰的情况下当然摄像头是最好的选择，但是受环境因素以及外部因素影响较大，比如隧道中光线不足，天气因素导致的视线缩小等。
　　采集图像信息的重要工具，部分类似路标识别、车道线感应等功能智能由摄像头实现。目前摄像头的应用主要有：单目摄像头、后视摄像头、立体摄像头或称双目摄像头、环视摄像头，按照2015年全球超过8000万辆新增车辆与单车6-8颗摄像头需求，未来总体需求有望超6亿颗，对应千亿市场空间。
　　视觉算法在ADAS技术路线中必不可少，毫米波雷达等主动式传感器对算法依赖程度较低，算法较为简单，摄像头等被动式传感器对算法依赖程度较高，一般由第三方企业单独提供。比如视觉算法企业Mobileye。
　　此前，Tesla和Mobileye终止合作的事沸沸扬扬，Mobileye提供标准的传感器安装方式地图数据云服务软件体系平台构建，但是Tesla是想通过在线收集数据的众包模式优化自动驾驶体验，EyeQ3芯片限制了Tesla建立自己的地图，所以Tesla未来要自己研发图像算法以及图像处理芯片。
　　不过Mobileye还是凭几款产品占领了90%的市场份额，这家以色列的企业在当地的江湖地位相当于BAT。算法和硬件是ADAS系统的核心，也是Mobileye的核心竞争力所在。Mobileye站在ADAS的顶端，甩出竞争对手好几条街，ADAS和传统车载视觉产品对软件技术、硬件要求不同，传统车载电子公司要切入ADAS市场并不容易。国内团队如从零开始至少需要3、4年才可能完成初步的技术积累。
　　当然为了提高环境感知的准确度，通常需要多种传感器的组合，最终提供一个稳定耐用的解决方案。当下比较典型的就是毫米波雷达、激光雷达和车载摄像头，其他的超声波技术和红外线技术以及这些技术的算法融合都将让传感器产业带来巨大的市场。不过毋庸置疑，在汽车实现完全智能化的这几年中，传感器产业链应该是最先获得收益的。

10家激光雷达公司的发展情况

现如今，但凡聊起无人驾驶汽车，「激光雷达」就成了谁都无法回避的问题。同时，激光雷达的出现也成了各家自动驾驶技术研发传感器解决方案中的重要一环。所以不光是我们熟悉的Velodyne, 来自以色列、德国、加拿大、新墨西哥州和加州等地的激光雷达创业公司近来动作频频，而这样的发展趋势在很长一段时间内都将存在，特别是市场对价格低廉、性能出色产品的需求不断增长，都将有利于加速激光雷达早日实现商业化量产的目标。

velodyne的激光雷达

说到Lidar，大家可能第一时间想到的就是那台外形酷似倒扣的肯德基全家桶，造价高达70万人民币的Velodyne HDL-64E（64线）激光雷达。而诞生于加州的Velodyne，最早2007年开始对外出售第一款激光雷达产品，所以它也是业内公认的最有资历的Lidar技术公司。所以，上周当Velodyne宣布获得百度和福特联合投资的1.5亿美金时，可能大多数人都不会感觉有多意外。

Velodyne目前主要的激光雷达产品阵列

据公开资料显示，今年 Velodyne 将核心业务激光雷达部门剥离，成立了独立运营的Velodyne LiDAR。目前该公司有包括HDL-64E、HDL-32E和PUCKTM（VLP 16）三个系列在内的多条产品线，以后两款激光雷达产品为主。而Velodyne总裁兼COO 麦克·耶伦（Mike Jellen）表示，Velodyne LiDAR目前已经和25个不同的无人驾驶汽车项目达成了合作协议。同时来自知名咨询公司林利集团（The Linley Group）的高级分析师Mike Demler透露，“Velodyne内部公开的信息称，几乎所有涉及的OEM主机厂和Tier 1供应商都在使用Velodyne的激光雷达产品”。

Navya Arma 无人驾驶穿梭巴士搭载了Velodyne Puck VLP 16紧凑型激光雷达Navya Arma 无人驾驶穿梭巴士搭载了Velodyne PuckTM VLP 16紧凑型激光雷达
而除了百度、福特、谷歌、日产、沃尔沃等等这些耳熟能详的客户外，一些已经投入运营的公共运输车辆，例如纯电动无人驾驶小巴Navya Arma，使用的也是Velodyne的激光雷达产品。

一大波创业公司来袭
不过尽管大家几乎天天都在讨论「自动驾驶」，但汽车圈的业内人士其实都心知肚明，现在尚处于无人驾驶汽车发展的初级阶段。而“廉价、小型化”的发展趋势，一大波创业公司的涌入，未来都会让激光雷达产品的竞争变得更为激烈。而目前称得上是Velodyne强有力竞争者的初创公司有Quanergy，Innoviz，Aerostar，LeddarTech，Phantom Intelligence, Strobe, TriLumina和Ibeo。下面车云菌将对这些公司目前的发展状况做一个简单介绍。

① Quanergy

Quanergy在今年初的CES消费电子展上发布了“世界第一款面向自动驾驶汽车的固态激光雷达”，未来计划将激光雷达产品的价格削减至250美元左右。去年秋天，Quanergy对外公布了和德尔福的合作计划，但目前尚无具体产品落地。而就8月23日，Quanergy宣布刚刚完成了总计9000万美金的B轮融资。

市场研究公司Strategy Analytics，全球汽车事业部总监Ian Riches表示，“尽管Quanergy从来没有公开过任何针对量产车型开发的产品信息，但目前已经有包括奔驰、现代和雷诺-日产在内的多家主机厂合作伙伴了”。而在问及Velodyne和Quanergy的产品有何异同时，Riches称“Velodyne的激光雷达仍属于固态混合的LiDAR，这意味着其中驱动和探测组件是固定的，但扫描系统是机械转动式的。但Quanergy属于全固态的激光雷达，没有任何可移动的零部件”。

② Innoviz

来自以色列的Innoviz，8月8号终于浮出水面，宣布其刚刚完成了900万美元A轮融资, 用来研发能够满足自动驾驶汽车的高性能、低成本固态激光雷达。同时Innoviz还承诺，未来一两年内将交付一款应用了突破性技术的高清晰度固体激光雷达（HD-SSl）。Innoviz计划2016年底推出原型样机，2017年增强版推出后，专为自主驾驶车辆设计的100美元级的固态激光雷达有望在2018年开始生产。

③ LeddarTech

LeddarTech于2007年在加拿大魁北克市成立，剥离自加拿大国家光学研究所，是全球唯一一家基于专利、前沿技术的高级探测与测距系统供应商。它主要为OEM主机厂、Tier 1供应商、零部件&子系统供应商、系统集成商提供LeddarCore IC传感器技术，用于开发ADAS/AD解决方案中的激光雷达。

据Strategy Analytics分析师Riches介绍，LeddarTech今年6月对外公布了针对无人驾驶汽车的固态激光雷达IC路线图。目前LeddarTech与法雷奥合作研发一款“最便宜的激光雷达传感器”。

④ Phantom Intelligence

Phantom Intelligence和欧司朗欧司朗光电半导体事业部在合作开发一款“可用于城市驾驶中低速障碍物探测的集成式、低成本的激光雷达”。其中一款概念产品是半导体激光雷达，拥有2*8共16个二极管阵列，可探测距离达30米。整个阵列按照一个宽度远大于高度的扁矩形形状排列，因为为它设计的应用场景里，更加强调水平方向的分辨率：避免车辆前方的刮蹭和撞击。

当然这两家公司合作开发的另一套解决方案，据称达到了2018年欧洲NCAP自动紧急刹车系统标准的要求。

⑤ TriLumina

TriLumina几个月前宣布获得了株式会社电装（美国）公司的投资，但具体数额不详。这家来自美国新墨西哥州阿尔布开克的初创公司正在开发的芯片产品能够改进激光雷达的飞行时间特性同时还能够降低功耗和体积。而获得电装美国公司的这笔战略投资，TriLumina希望能够借助这家大Tier 1供应商获得更多接触汽车市场其他客户的机会。

⑥ Ibeo

来自德国汉堡的Ibeo，在激光雷达领域其实算不上新人了。Ibeo成立于 1998 年，2000年被传感器制造商Sick AG收购。2009 年公司脱离Sick AG独立，2010 年和法雷奥合作开始量产可用于汽车的产品ScaLa。

不过本月初，汽车零部件供应巨头采埃孚(ZF)宣布收购Ibeo 40% 的股权。而采埃孚的此次股权收购旨在获取 Ibeo 公司在激光雷达和环境感知算法领域的专业技术。双方将合作开发下一代 Lidar 系统，能够对周围?B

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