盼望着,盼望着,激光雷达来了,自动驾驶的脚步越来越近了。
在智能化的浪潮下,激光雷达虽然成本较高,但具备更强大的测距能力和分辨率,在高级别自动驾驶中起着不可替代的作用。2017年,奥迪A8成为全球唯一一款使用激光雷达的量产车型开始量产。
那之后,激光雷达赛道就陷入了长达多年的沉寂,仿佛怎么也突破不了不能商业化的怪圈。直到今年,激光雷达再次利好频发。比如国内的生产商如禾赛、图达通多个项目开始落地生根。据笔者粗略统计,去年年底的时候,一共有超过20款车型将使用激光雷达。奔驰、宝马、长城、造车新势力们,都将其作为主要卖点之一。
在行业内玩家普遍认为今年将成为L3普及落地的元年背景下(比如深圳立法支持L3自动驾驶),激光雷达是否能做好性能和成本的平衡,从而实现高速增长,成长成为千亿级别的市场,是非常值得期待的。研究机构已经喊出了口号,未来三年车载激光雷达年复合增长率超过100%。
今天,我们就走进车辆的“眼睛”——激光雷达赛道,看看这条赛道背后蕴藏的宝藏。
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激光雷达技术发展源远流长
激光雷达是利用激光作为信号波的一种探测装置。LiDAR(光探测和测距,Lightdetectionandranging)是激光雷达的简称,集激光、全球定位系统(GPS)、惯性导航系统(INS)于一身。与普通雷达类似,激光雷达通过探测被物体弹回的信号波实现测量,不同的是其利用激光作为信号波。由于激光具有高亮度、高相干性以及良好的单色性和方向性,激光雷达常有测量准确、不易受扰等优势。
从结构上看,激光雷达分为四大部分,即发射模块、接收模块、扫描模块、控制模块。在激光雷达工作时,发射模块负责发射激光,扫描模块负责对特定区域进行扫描,接收模块探测回光,控制模块则对点云图进行处理,最终完成探测。
激光雷达历史悠久,近年在自动驾驶领域发展迅猛。1960年,人类第一台激光器诞生。1968年,美国Syracuse大学的Hickman和Hogg建造了第一个激光海水深度测量系统。20世纪90年代,激光雷达被用于地形勘测。1990年德国Stuttgart大学的Ackermann教授研制出第一台激光断面测量系统,形成机载激光扫描仪。此后,星载激光雷达的技术逐渐成熟。2003年,NASA提出将其用于测量两极冰面变化,正式将地学激光测高仪列入地球观测系统。近年来,激光雷达被用于自动驾驶领域,迎来了全新的发展机会。
激光雷达下游应用广泛,民用场景逐渐拓宽,包括采矿、林业、考古学、地质学、地震学、地形测量、林业勘测、灾害预警、AR/VR、无人驾驶、物联网等场景。从下游看,因成本较高、体积巨大等因素,激光雷达主要用于军事或公共领域。但是近年来,随着技术发展和产业链成熟,激光雷达也在民用领域逐渐展开拳脚,例如在手机、AR/VR、自动驾驶等领域的普及加速。
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激光雷达为何受到青睐?
如果说关于发动机的终生课题是不断提高热效率,那么智能电动汽车的终生课题就是实现自动驾驶。虽然此前谷歌等互联网企业早早就开始研究L4级自动驾驶功能,但是其研发的产品离运用市场还有较大的距离。
跟根据实际情况来看,L2级辅助驾驶仍是主流,按照中国《汽车驾驶自动化分级》来看,L2级也被成为组合驾驶辅助,比L1级高级的是能够由系统实现持续的车辆横向和纵向控制,而L1级还需要驾驶员和系统相互配合。
而真正实现L5级完全自动驾驶目前技术不能够实现,因此既然达不到终极目标,那就选择退而求其次,转身投入研发更高级别的辅助驾驶功能。
更高级别的辅助驾驶肯定有厂商们为了自身技术突破的内在驱动力,但是笔者认为最大的原因还是离不开市场的迫切需求,打个不太恰当的比方就是无利不起早。
1、市场对高阶辅助驾驶的需求大
未来我国的ADAS(Advanced Driving Assistance System高级驾驶辅助系统)市场将会有很大的规模,据业内机构测算,2025年国内市场规模ADAS将达2250亿元,复合年均增长率达21.3%。
此外,3月底召开的中国电动汽车百人会论坛(2022)上,中国电动汽车百人会理事长陈清泰表示,“电动化只是这场汽车革命的序幕,深度改变经济社会的是汽车的电动化、绿色化、网联化、智能化和共享化。”这番话也道出了汽车电动化转型下半场的竞争将集中在智能化上,而智能辅助/自动驾驶则是其中的重中之重。
综合市场规模和汽车行业内部竞争趋势来看,高阶智能辅助驾驶都是厂商必须要趋之若鹜的方向。
2、激光雷达等传感器是高阶辅助驾驶的基础
要实现高阶辅助驾驶必然离不开传感器,我们人类所使用的传感器是眼睛,而车辆的传感器就是我们常常听到的摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等,通常情况下会有几个传感器一同配合工作。
那没为什么这两年激光雷达才频繁出现在大众的视野中呢?
一方面是因为马斯克,他此前号称,“谁用激光雷达谁是傻子”“激光雷达像阑尾一样多余”,很大一部分原因是特斯拉在最开始放弃了涉及国家安全的高精度地图,当然由于特斯拉不用也带了一波节奏,所以导致消费者认为激光雷达是多余的存在。
另一方面也是最重要的一点,此前的激光雷达价格高昂,近年来价格才逐渐下降。早几年以可激光雷达的售价就售价高达几十万,而一般车辆的价格也才几十万,如此高的成本也让激光雷达成为了高不可攀的零件。而现在普通的激光雷达价格下降到了几千块,这也就给了车企们有机会将激光雷达应用在辅助驾驶中。
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百花齐放,带来思想的碰撞
如果想对激光雷达有更深入的了解,需要把其产业链拆开,上游是各类基础零部件,中游是集成厂商,下游则各种各样的应用场景。
目前激光雷达还处于产业化早期,所以技术路线还是呈现多样化的特点。就比如测距方式,比如ToF(飞行时间)和FMCW(调频连续波雷达)就是两种不同的技术路线。ToF是目前技术的主流,大部分ToF产品采用的是分立器件。而FMCW的工业更为复杂,成本高、难度大是摆在其面前的两大难题,微振镜(MEMS)将是 FMCW 激光雷达可以依赖的扫描方案之一。
再比如扫描方式,目前市场上已经形成了众多细分方案,呈现百家争鸣的局面,机械式、半固态、纯固态齐聚一堂。其中,机械式目前渗透占比最高,达到了66%,但前景堪忧,半固态和纯固态的性能更好、集成化程度更高,未来有可能成为最优解。
扫描方式分类
同时,激光雷达的技术更新迭代速度也比较快,但最后的最后,都要面临性能、成本、可靠性的不可能三角形。这就需要激光雷达市场形成放量与降价的良性循环。
如何实现激光雷达的降本呢?一方面,自研SoC芯片替代FPGA,有助于系统集成度提升,从而降低制造难度,提高产品的良率;另一方面,采购低成本国产芯片或实现芯片垂直一体化。行业内给出的降本大致降本与测试达到十万量级产量规模后,其价格将低于1000美元。
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可以信,但不能神话
都说今年是激光雷达的元年,但反过来想,元年,就意味着没有前人的经验可以参考。万事开头难,一切商业化落地都还在探索中。
有时候,也不能被各大整车厂标配激光雷达的营销噱头冲昏了头脑。目前,摄像头和毫米波雷达依然是最主要的感知设备。激光雷达主要还是起着锦上添花的作用,或者说为后续多传感器融合提供补充作用。
所以,激光雷达要走的路,要踩的坑,还有很多。何时放量,数据才能说明一切。
来源:贤集网