研究發(fā)現(xiàn)，目前進(jìn)入路測的各種自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)解決方案都在研發(fā)和實(shí)測中，但激光雷達(dá)仍然是多數(shù)企業(yè)的首選，尤其是以機(jī)械式激光雷達(dá)為主搭配其他傳感器實(shí)現(xiàn)感知。未來隨著技術(shù)完善，固態(tài)激光雷達(dá)將逐步替代機(jī)械式激光雷達(dá)，解決機(jī)械式激光雷達(dá)高成本和量產(chǎn)制約的問題。
一、自動(dòng)駕駛要看得清 離不開激光雷達(dá)
實(shí)現(xiàn)自動(dòng)行駛，需要機(jī)器感知、決策、控制，而要感知外界情況，離不開傳感器。自動(dòng)駕駛的傳感器包括毫米波雷達(dá)和攝像頭還有激光雷達(dá)。
激光雷達(dá)(LiDAR--Light Detection And Ranging)是集激光、GPS全球定位和慣性測量為一體的裝置系統(tǒng)。它通過激光發(fā)射器發(fā)射激光，光束遇物體反射回接收器，系統(tǒng)根據(jù)發(fā)送和接收信號的時(shí)間差，判斷物體的相對方位。激光雷達(dá)能建立起周圍世界的三維點(diǎn)云圖像，探測到車輛和行人等，通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)與高精度地圖數(shù)據(jù)匹配實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航及車輛定位。
毫米波雷達(dá)受制于波長，探測距離受到頻段損耗的直接制約(想要探測得遠(yuǎn),就必須使用高頻段雷達(dá)),同時(shí)由于分辨率限制無法感知行人、對障礙物建模;攝像頭能夠識(shí)別物體，但是無法進(jìn)行點(diǎn)陣建模和遠(yuǎn)距測距。
目前來看，無論是毫米波雷達(dá)還是計(jì)算機(jī)視覺方案，短期內(nèi)很難替代激光雷達(dá)，所以除以特斯拉為代表的少數(shù)企業(yè)之外，多數(shù)自動(dòng)駕駛研發(fā)和測試廠商，都使用激光雷達(dá)作為主要傳感器，與毫米波雷達(dá)和攝像頭共同建立系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)路況判斷和車輛定位。
二、激光雷達(dá)技術(shù)仍以機(jī)械式為主
從應(yīng)用上看，激光雷達(dá)經(jīng)歷了從機(jī)械旋轉(zhuǎn)式、混合固態(tài)到純固態(tài)的發(fā)展過程:機(jī)械式通過攝像頭本身的物理旋轉(zhuǎn)來掃描更大范圍;混合固態(tài)外部不會(huì)旋轉(zhuǎn)，但內(nèi)部有小型機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)，而純固態(tài)探測視角通過可以上下左右震顫的微顫鏡來對激光發(fā)射和接收角度進(jìn)行調(diào)整。固態(tài)激光雷達(dá)無法進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，只能探測前方，因此要實(shí)現(xiàn)全方位掃描，需在不同方向布置多個(gè)固態(tài)激光雷達(dá)。固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)路線尚未定型，目前主要分為MEMS、OPA和3D Flash三類。
目前，MEMS固態(tài)雷達(dá)因?yàn)榇嬖谡駝?dòng)部件，在壽命和工作穩(wěn)定性上很難替代其他技術(shù);而OPA的旁瓣效應(yīng)以及3D Flash的人眼保護(hù)問題尚未解決，在應(yīng)用上均存在一定限制。因而現(xiàn)階段，多數(shù)自動(dòng)駕駛解決方案仍然需要機(jī)械激光雷達(dá)與其他傳感器配合來實(shí)現(xiàn)。
三、機(jī)械式激光雷達(dá)成本高應(yīng)用受限
目前來看，傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)的成本及量產(chǎn)問題，成為制約很多傳感器廠商和激光雷達(dá)需求方拓展應(yīng)用的根本癥結(jié)。
現(xiàn)在主流的機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各核心組件價(jià)格昂貴，主要包括激光器、掃描器、光學(xué)組件、光電探測器、接收集成電路以及位置和導(dǎo)航器件等，導(dǎo)致其成本居高不下。除物料成本外，激光雷達(dá)組裝成本也較高，且目前自動(dòng)駕駛還屬于實(shí)驗(yàn)測試階段，對激光雷達(dá)的需求有限，產(chǎn)品無法量產(chǎn)，也導(dǎo)致成本難以降低。
以下是部分市場主流產(chǎn)品的性能及價(jià)格，最貴的Velodyne HDL-64，價(jià)格達(dá)到7.5萬美元，也是目前企業(yè)應(yīng)用最多的產(chǎn)品，包括百度，谷歌，Uber/沃爾沃 XC 90，豐田普銳斯等。
以百度自動(dòng)駕駛方案為例，只從激光雷達(dá)來看，百度使用了1個(gè)Velodyne的64線激光雷達(dá)HDL-64，3個(gè)Velodyne的16線激光雷達(dá)VLP-16。其中每個(gè)HDL-64的價(jià)格約為7.5萬美元，每個(gè)VLP-16的價(jià)格約為8000美元，總計(jì)約9.9萬美元，折合人民幣約67萬左右，幾乎是一輛豪華乘用車的價(jià)格。所以目前來看，在量產(chǎn)車上使用激光雷達(dá)，要面對較大的成本制約。
四、激光雷達(dá)產(chǎn)品研發(fā)向固態(tài)式轉(zhuǎn)變
激光雷達(dá)最初應(yīng)用于軍事、探測等領(lǐng)域。自2010年以來，隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)迅速發(fā)展，為傳統(tǒng)激光雷達(dá)行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。由于傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)使用受限，激光雷達(dá)技術(shù)向固態(tài)式激光雷達(dá)轉(zhuǎn)變。
梳理了2018年至今12家典型融資企業(yè)發(fā)現(xiàn)，雖然各家技術(shù)不完全相同，但基本體現(xiàn)了從傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)向固態(tài)激光雷達(dá)轉(zhuǎn)變的研發(fā)趨勢。
從上表中，研究發(fā)現(xiàn)，不少投資方在自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)鏈中都有布局，比如百度領(lǐng)投的禾賽科技，比如NIO Capital(蔚來資本)領(lǐng)投了Innovusion等等。這也說明自動(dòng)駕駛企業(yè)，希望借助打通產(chǎn)業(yè)鏈，降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品競爭實(shí)力。
五、固態(tài)從配合到替代或是激光雷達(dá)發(fā)展方向
目前自動(dòng)駕駛技術(shù)都在發(fā)展中。作為自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)中的核心傳感器，激光雷達(dá)搭配其他傳感器仍是主流選擇。目前各廠商均在積極探索解決方案，可以說誰率先解決了機(jī)械式激光雷達(dá)的成本或者替代問題，誰就有可能在市場中占據(jù)先機(jī)。
研究認(rèn)為，隨著技術(shù)逐步成熟，針對L3級別自動(dòng)駕駛，MEMS激光雷達(dá)很可能首先配合機(jī)械激光雷達(dá)廣泛應(yīng)用;隨著L4級自動(dòng)駕駛逐步實(shí)現(xiàn)，3D Flash激光雷達(dá)和OPA激光雷達(dá)將很可能替代MEMS成為未來的技術(shù)發(fā)展方向。這些產(chǎn)品的研發(fā)和迭代，值得關(guān)注。
