近来,激光雷达行业事情很多,鼻祖德国Ibeo宣告破产,Velodyne和Ouster股价跌幅均超过90%;迫不得已之下,Velodyne和Ouster宣布合并,激光雷达赛道迎来新一轮洗牌,更突显激光雷达生意确实难做!
不过,在中国却是另一番景象:激光雷达企业融资、新品发布,特别是纯固态激光雷达“撞车”之声不绝于耳。这让我们不得不问:在这一细分赛道,他们究竟有什么解决自动驾驶安全问题的破解大法?
如何补缺国内企业短板?
激光雷达老牌企业Ouster与Velodyne合并说明,在经济遇冷时点的烧钱无异于“***”。
国外传统主机厂自动驾驶研发很早,在激光雷达使用方面有很多积累,也推出了相应的量产车型,但出于安全性、舒适性等方面的考虑,开发周期非常长,最早七年,现在至少也要四到五年。在德国主机厂有限,激光雷达硬件企业上车节奏难以把握。持续烧钱、等待窗口长,加上企业目标市场不尽相同,没有推出相应的产品,这些都是海外激光雷达行业面临窘境的原因所在。
反观国内,汽车智能化发展速度越来越快,相比德国汽车产业持续性的做事方法,国内对于新事物的理解和投入节奏形成了鲜明对比。近年来,更有融合东西方特色的“跨国”企业做得风生水起。
2017年成立的亮道智能翌年即开始“中德布局”,建立了亮道德国,走出一条与众不同的出海之路。亮道智能德国CEO冀旸博士称之为“德国的桥头堡”,其成立之初定位有三:发掘德国优质汽车资源,包括经验丰富的工程师和创新科技;搭建国际化激光雷达研发和商务团队,以本地化团队支撑德国业务;通过德国市场,包括主机厂和Tier1,在欧洲建立亮道的市场。
“在与德国客户接触中,我们发现,中德背景的企业是非常稀缺的资源,就像是桥头堡。”冀旸博士说。
成立几个月后,亮道德国成为了大众集团供应商,虽然初始项目不大,却颇具里程碑意义。其第一个项目是测评保时捷大灯灯罩对激光雷达光学的影响,并以此打开了德国主机厂的大门,也看到了激光雷达作为新型传感器未来的巨大发展潜力。
通过与大众集团紧密合作,德国团队用亮道自研的真值系统采集不同驾驶场景,建设了场景库。通过合作,亮道更加了解客户的真实需求,并在大规模驾驶场景采集中发现,侧向补盲方面还缺少一款合适的激光雷达,遂从2019年开始在欧洲布局硬件研发。
直到现在,亮道在欧洲场景库的采集还在继续,包括高速、城区、通畅、拥堵、雨雪天、白天和黑夜,积攒了非常多有意义的驾驶场景,以分析客户及市场需求,支持亮道场景库建设。
稀缺性特色融入中德合作朋友圈
在德国,亮道并非以销售为主,而是以威廉希尔官方网站 为主导的威廉希尔官方网站 创新企业。德国的强项之一在于汽车威廉希尔官方网站 标准的影响力和很强的预研能力,更着眼于两年、三年、五年甚至十年后威廉希尔官方网站 的重要革新。因此,亮道在德国努力与Bosch、AVL、CARIAD、dSPACE、Fraunhofer等大型企业合作研发前瞻威廉希尔官方网站 。
“这对一家中国企业来说不是一件容易的事情,”冀旸博士说。首先,威廉希尔官方网站 上需要得到认可,前瞻项目都与德国政府未来的科学威廉希尔官方网站 发展方向相关,由政府主导,不同头部企业组成研发联盟去申请项目。在亮道负责核心任务的不同项目中,包括开发激光雷达感知算法和测试验证方法。
凭借威廉希尔官方网站 实力和中德背景,亮道积攒了众多合作伙伴,建立了自己的朋友圈。至今为止,亮道成功申请开发的预研项目都是通过此前与主机厂的合作拿到的。在此基础上,亮道成功申请了多个大型政府项目,每个项目预算都在1亿人民币以上。
经过两三年软件、硬件威廉希尔官方网站 、商务人才的精心准备,2021年欧洲疫情逐渐常态化之际,亮道开始进入了收获季,并实现了几个里程碑:
与宝马、Magna建立了合作关系,亮道在国内既做相应的数据合规采集和处理,在德国又有完整的工具链服务于德国主机厂的测试验证,提供本地化解决方案;
与德国政府持续合作,开始智慧城市项目尝试。亮道在车路协同方面与德国城市合作,将国内具有前瞻性的路侧感知方案布局在智慧城市发展项目;
亮道德国团队持续扩大,成为中资企业在欧洲独树一帜的标杆后,积累了大量人才库,成为今后可持续发展的重要储备。
经过多年探索,形成了亮道德国三个业务板块:量产合作项目;车路协同的智慧城市;在慕尼黑建立硬件开发实验室,进行硬件前瞻研发。
激光雷达量产项目并不好做,亮道在德国是怎么做的呢?冀旸博士表示:“中德两地市场需求不同,针对德国数据合规要求,需要打造自动化工具链,其核心基础同样适用于国内量产项目。”在数据采集车搭建、车辆标定、数据采集规划与管理方面,整个过程都要分别符合国内和欧洲两地的数据安全标准。亮道工具链经过德国和国内量产项目的成功验证,建立了“亮道数据工厂”,既可以服务欧洲客户,又可以服务国内客户。
“在任何一个国家扎根,都离不开和当地文化与社会的融合,亮道智能在威廉希尔官方网站 、商务领域搭建起了强大的朋友圈。中德背景的稀缺性使许多不同岗位的人都团结到了亮道周围。”过去近四年,一步一个脚印走过来,亮道的中德发展由小到大,由两个人到一个团队,由没有产品到打开德国市场,由没有人认识到现在牢牢扎根德国。
为什么是纯固态?
2022年,亮道智能的脚步可谓紧锣密鼓,开发进展顺利,并取得了一系列阶段性成果:
今年5月,发布了国内首款纯固态侧向补盲激光雷达LDSatellite;
侧向补盲激光雷达核心元器件SPAD(单光子雪崩二极管)芯片成功通过AEC-Q100认证;
自有工厂全自动化生产产线积极建设中,计划2023年第一季度投产验证;
亮道智能对于激光雷达市场和应用的态度可见一斑。
纯固态侧向补盲激光雷达LDSatellite
纯固态激光雷达是目前最前沿的威廉希尔官方网站 ,但在开发和成本控制方面存在着各种挑战。亮道智能为什么在这个节点推出补盲激光雷达呢?是不是意味着激光雷达量产上车阶段已经到来?
亮道智能CEO剧学铭博士解释说,三年前行业就开始探讨固态威廉希尔官方网站 ,也有公司提出用OPA方式做纯固态,“虽然Flash路线跟OPA有一些差异,但它更适合完成工程化,实现量产突破。”
从上游看,亮道智能用SPAD芯片做相关的一些测试尝试最早可追溯到2019年,当时拿到了配合激光雷达的SPAD早期的实验DEMO件。亮道最早是基于Tier1的硬件做激光雷达的开发,包括感知功能的测试验证和数据闭环。2020年亮道开始硬件搭建,致力于固态Flash威廉希尔官方网站 的上车应用。
大视场小尺寸为侧向补盲而生
此时此刻,之所以用Flash威廉希尔官方网站 做补盲,剧学铭博士这样解释,因为之前是前向为主,如法雷奥Scala在奥迪A8上车,现在不管什么威廉希尔官方网站 路线,已有更多高线束前向激光雷达在国内车型落地。逻辑上讲,补盲肯定出现在前向之后,而用Flash威廉希尔官方网站 做补盲具有一些优势。他认为,基于SPAD组合更适合中近距离激光雷达的产品定义,兼顾高性能、可靠性和低成本,同时实现非常好的功能。
虽然车上也有摄像头和毫米波雷达,已覆盖目前的L2+以上前向感知,但大量测试表明,“侧向只基于摄像头可靠性与安全冗余不足,特别在一些横向快速切入、强光照摄像头致盲等情况下,而毫米波也有某些目标识别反应不过来的场景,所以补盲是一个刚需。”剧学铭认为。
据介绍,LDSatellite具有120°×75°超大视场角,组合方案可360°近场感知车辆周围环境的减速带、马路边沿、宠物、锥桶、孩童等低矮目标,精准探测奇形车位、路障栏杆、路牌等高处物体,能够赋予车辆无盲区近场信息感知能力,大幅提升车辆行泊安全。
LDSatellite 的核心元器件是可靠性及使用寿命已通过AEC-Q100认证的SPAD芯片。其测试标准和条件极为严苛,包括功能与性能加速环境应力测试、加速寿命interwetten与威廉的赔率体系 测试、可靠性测试、密封性测试等七大类40多项。这意味着LDSatellite产品已经进入车规验证阶段。
在保证近场高感知性能的同时,LDSatellite 高度集成,纤巧轻量,外露窗口仅48mm×88mm,大小与信用卡相当。它支持多种集成方案,可根据客户整车开发需求灵活嵌入车身、前保险杠两侧、左右翼子板、车顶两侧、后保险杠等位置,如卫星般环绕车身,兼顾功能实现与外观审美。
LDSatellite 高度集成,纤巧轻量
LDSatellite实现的补盲+前向组合探测使近场环境尽在掌握,解决了大部分激光雷达集中于前向长距检测垂直视场角不足、障碍物检测仍存在一定近场盲区、难以应对影响安全驾驶的近场复杂多变障碍物等问题。该产品的上车可有效补强前向主雷达的探测不足,例如在行人横穿马路时精准探知左右两侧靠近的行人,保障出行安全。
LDSatellite补盲激光雷达与前向主雷达组合感知
LDSatellite最显著的优势在于,其超大视场角赋予车辆近场低矮物体的超强感知能力,哪怕一个篮球突然滚落至车前盲区,也能清晰捕获其行动轨迹。
多维度对比孰优孰劣?
首先看,在传感器融合方面,摄像头、激光雷达和毫米波之间关系如何?剧学铭博士认为,要实现自动驾驶,安全非常重要,所以感知要多加冗余,这是比较长期的趋势。对比4D毫米波雷达和激光雷达的分辨率、距离和使用场景,“这是两个不同定义的传感器,要根据客户到底做什么功能或什么价格的车型,以及感知预留成本来选择。这是一个综合决策的结果。”他说。
其次,固态激光雷达的威廉希尔官方网站 组合非常多,比如被视为机械式向纯固态进军必经之路的MEMS激光雷达,它采用固定发射单元和微振镜,毕竟有运动部件,所以是半固态。而Flash激光雷达是真正意义上的纯固态激光雷达,所以被Ibeo、Ouster、大陆集团等采用;半固态激光雷达阵营厂商速腾、禾赛等也在加大Flash的研究和投入。随着威廉希尔官方网站 的成熟,纯固态在规模化、成本、可靠性上都有明显优势,将成为激光雷达远期最主流的威廉希尔官方网站 形态。
第三是成本,Flash激光雷达跟传统激光雷达比也有优势。在结构上,Flash激光雷达内部器件更标准化,包括发射、接收、驱动芯片和光学模组,大多采用半导体工艺制造。规模化生产的芯片价格比较低,随着芯片价格下降,更适合在车上大规模部署,甚至可以下探到15万的车型,“甚至可以在一辆车上装两颗、四颗甚至更多颗,”剧学铭博士说。
亮道智能产品战略总监王石峰表示:“纯固态激光雷达也面临一些威廉希尔官方网站 挑战,壁垒还是比较高的。”首先要有各种各样场景足够的数据积累,产品定义才有可能符合市场要求,这来自于测试验证和算法开发能力的长期积累;从硬件看,补盲或Flash激光雷达涉及核心光学,像SPAD芯片及驱动或控制逻辑,也是主要难点。传统SPAD和VCSEL半导体厂商并不理解产品的应用场景和控制逻辑,需要激光雷达厂商长期摸索来定义一款符合最终功能需求的产品。当然,因为Flash没有任何运动部件,所以过车规相对容易。
纯固态激光雷达结构
他认为,跟MEMS激光雷达对比,如果是近距离补盲,Flash是一个优解。MEMS做补盲需要足够大的视场角,镜面设计必然更复杂,运动部件也会带来疲劳耐久度的挑战,纯固态没有这些底层威廉希尔官方网站 瓶颈。
在主机厂特别关注的成本方面,尤其是批量化生产,Flash固态激光雷达结构非常趋近于摄像头,只是多了一个激光发射单元,所以有助于在批量化生产过程中降低成本。另外,SPAD芯片也是采用和摄像头相同的CMOS工艺,Flash固态激光雷达也会遵循摄像头的发展路径,性能不像传统MEMS或机械的线性逐步提升,而是基于底层半导体性能的成倍或指数级提升。
激光雷达是一个系统工程,软硬件双管齐下,才能发挥真正作用。亮道团队最擅长的就是感知算法开发。依托多年激光雷达测试验证经验,亮道智能自研满足功能安全的激光雷达感知算法,可以高效处理激光雷达点云数据,高精度识别汽车、卡车、货车、自行车和行人等不同类别交通参与者,探测车道线、路牌标识、隧道、高速出入口等静态目标物,提高激光雷达系统感知的可靠性、检测率和准确度。
亮道智能感知算法可横向兼容多种主流激光雷达硬件产品威廉希尔官方网站 ,适配不同主机厂差异化开发需求,实现基于主流算力平台的算法集成,提供软硬一体化的激光雷达系统量产解决方案。
终局量产交付
事实上,大家关注产品发布,更关注上车量产。对激光雷达来说,发布只是一次正式对外亮相,能否量产才是真正较量。亮道智能自始至终关注量产交付的最终实现。
目前,亮道智能自有杭州智能工厂已在积极部署中,全自动化智能产线正在紧锣密鼓地建设,首期产线设计产能50万台/年,全自动化产线计划在2023年第一季度进入投产验证。
剧学铭博士认为,激光雷达的大规模产业化已进入车载量产阶段,一些国内车型已经前装激光雷达,“更大规模上量应该在2024年往后,通过感知功能的开发迭代和积累,更好的功能实现将出现在2025年。”他说。
对于行业终局他这样判断:“激光雷达未来上车的趋势是主逻辑,不会发生改变。我们将基于未来的功能开发相应的产品,满足高可靠性、高性价比要求。”
他认为,未来激光雷达的标准化程度会逐步提升,不是说某个威廉希尔官方网站 路线一家独大,有可能会存在2到3个主流威廉希尔官方网站 路线,针对某一个方向实现相应的标准化,比如Flash会向类似摄像头的方向发展,由核心模组厂商提供更高的价值。
剧学铭博士最后强调:“亮道在德国和中国都在‘坚持做有价值的事情,直至成功’。我们会做调整,会做改变,但是我们的初心一直是坚持做有价值的事情,直至成功。”
审核编辑 :李倩
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原文标题:激光雷达:新一轮洗牌下的发力
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