相對于無人駕駛乘用車因為安全、道路法規(guī)以及責(zé)任歸屬等問題導(dǎo)致的尚不明朗的商業(yè)化之路，特定場景的低速無人駕駛應(yīng)用正在快速推進(jìn)。
末端配送場景，美團(tuán)、阿里、京東等各大電商平臺的無人配送小車已開始常態(tài)化運(yùn)營，且均表示2021年計劃投放幾百臺到上千臺的無人配送車，未來3年計劃投放車輛數(shù)超過萬臺。港口領(lǐng)域，天津港、寧波舟山港等國內(nèi)大型樞紐，無人集卡也已經(jīng)上線應(yīng)用且商業(yè)模式靈活清晰。礦區(qū)，國內(nèi)神東布爾臺煤礦、白音華二號露天煤礦、黑岱溝露天煤礦等多個煤礦均已開展無人駕駛測試。此外，在機(jī)場、園區(qū)、景區(qū)等場景，無人牽引車、無人環(huán)衛(wèi)車、無人小巴等產(chǎn)品測試及應(yīng)用規(guī)模也在逐漸增多。
可以說，低速無人駕駛正處于規(guī)?；瘧?yīng)用前夜，在逐漸從量變走向“質(zhì)變”，但需要注意的是，任何行業(yè)的發(fā)展都有賴于產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同，低速無人駕駛批量應(yīng)用的關(guān)鍵，還在于成熟的供應(yīng)鏈體系，尤其是作為核心傳感器的激光雷達(dá)，其產(chǎn)品成熟度及成本等都對低速無人駕駛落地應(yīng)用至關(guān)重要。
激光雷達(dá)種類繁多，當(dāng)前業(yè)內(nèi)常用的分類方式主要是根據(jù)雷達(dá)內(nèi)部有無機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件來定義的，大致分為三種類型：機(jī)械式、固態(tài)、混合固態(tài)。
傳統(tǒng)的機(jī)械式雷達(dá)應(yīng)用時間久，技術(shù)更為成熟，是當(dāng)前行業(yè)應(yīng)用的主流，但受制于結(jié)構(gòu)特點，在使用壽命及成本方面難以突破。在自動駕駛實驗室階段，由于需求量不大，應(yīng)用端對于激光雷達(dá)的壽命及成本要求度不高，機(jī)械式激光雷達(dá)基本能夠滿足這一階段的需求，但從是實驗室走向批量化應(yīng)用，產(chǎn)品的使用壽命、成本甚至外觀等因素成為企業(yè)不得不考慮的問題。
伴隨著傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)漸漸不能滿足自動駕駛規(guī)模落地的需要，區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)方式的固態(tài)激光雷達(dá)路線開始受到關(guān)注。相比機(jī)械式激光雷達(dá)，固態(tài)激光雷達(dá)取消了復(fù)雜高頻轉(zhuǎn)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)，耐久性得到了巨大的提升，體積也可以大幅縮小。
從產(chǎn)品設(shè)計的角度而言，固態(tài)激光雷達(dá)基本避免了目前機(jī)械式激光雷達(dá)存在的問題，但固態(tài)雷達(dá)也有不足之處，例如視場角小、技術(shù)不成熟、上游零部件供應(yīng)問題等等。那么，固態(tài)激光雷達(dá)在低速無人駕駛領(lǐng)域，是否真正具備走向批量化應(yīng)用的能力？新戰(zhàn)略低速無人駕駛?cè)襟w特別邀約了新銳激光雷達(dá)供應(yīng)商探維科技的CEO王世瑋及市場負(fù)責(zé)人王雨晴，就當(dāng)前固態(tài)激光雷達(dá)在低速場景應(yīng)用的一些疑問進(jìn)行了深入交流。
問題一：性能是否能滿足需要，替代機(jī)械式雷達(dá)
王雨晴表示：“在探測距離、分辨率、精度等具體性能方面，我們要保證客戶用固態(tài)產(chǎn)品替換機(jī)械式雷達(dá)后，不僅能夠維持原來產(chǎn)品的參數(shù)，而且能夠更加優(yōu)化，這個是客戶的一個硬性需求。”
目前，固態(tài)激光雷達(dá)相對于機(jī)械式雷達(dá)的優(yōu)勢主要在于固態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計使激光雷達(dá)更加穩(wěn)定的同時有助于節(jié)省系統(tǒng)內(nèi)的裝配空間，使其達(dá)到極小的尺寸，由于尺寸較小，固態(tài)雷達(dá)可以更好的地集成到車輛中。但具體到不同的性能指標(biāo)方面，固態(tài)激光雷達(dá)是否具有優(yōu)勢？
激光雷達(dá)主要性能指標(biāo)可以分為：探測距離、探測精度、視場角以及使用壽命。
探測距離方面，目前一般的固態(tài)式激光雷達(dá)能夠做到的最遠(yuǎn)距離大概在200m左右，不過在低速無人駕駛場景，大部分對于探測距離的要求并不高，一般10-50米即可滿足，固態(tài)式雷達(dá)的探測距離完全能夠滿足低速場景的需要。
探測精度方面，比較成熟的固態(tài)方案大部分可以做到厘米級，與機(jī)械式激光雷達(dá)差不多，事實上，在低速領(lǐng)域的某些場景，如礦區(qū)及無人配送等，對精度的要求也并不高，固態(tài)方案也能夠滿足需要。
視場角方面，半固態(tài)式和固態(tài)式激光雷達(dá)往往最高只能做到 120°的水平視場掃描，機(jī)械式則能夠做到360°，這方面固態(tài)與機(jī)械式的差距較大。
使用壽命方面，由于現(xiàn)有的固態(tài)激光雷達(dá)大部分都是針對車規(guī)級市場，所以在產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性方面都做了大量的適應(yīng)性設(shè)計，例如探維科技產(chǎn)品設(shè)計壽命在2萬個小時以上，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出于機(jī)械式方案的。
綜合來看，性能方面，目前限制固態(tài)激光雷達(dá)應(yīng)用最主要的是視場角問題。機(jī)械式激光雷達(dá)主要通過電機(jī)帶動光機(jī)結(jié)構(gòu)整體旋轉(zhuǎn)，可實現(xiàn) 360°掃描，但半固態(tài)式和固態(tài)式激光雷達(dá)最高120°的水平視場掃描，如何保證車輛實現(xiàn)360°的感知探測？
固態(tài)廠商們給出的方案是“拼接”。
以探維科技為廣汽豐田-星航機(jī)電汽車搬運(yùn)AGV提供的激光雷達(dá)解決方案為例，在方案中，AGV的正前方以及左右兩側(cè)分別安裝了一顆探維16線三維固態(tài)激光Tensor-Pro，Tensor-Pro基于微振鏡掃描的技術(shù)路線，能夠?qū)χ車繕?biāo)物進(jìn)行TOF測距，生成帶有位置深度信息的三維點云，實現(xiàn)對周圍環(huán)境的快速、精確感知。通過三顆Tensor-Pro的拼接，使該汽車搬運(yùn)AGV實現(xiàn)了360°掃描以及高精度的地圖構(gòu)建與精準(zhǔn)定位。
探維Tensor-Pro性能參數(shù)
王雨晴介紹道：“事實上，拼接方案在某些應(yīng)用場景相比于機(jī)械式會更有優(yōu)勢，例如室外的重載AGV，這類平板式搬運(yùn)類型的車體，激光雷達(dá)只能在車輛下面安裝，對于機(jī)械式雷達(dá)而言，也會存在掃描盲區(qū)，也需要多個產(chǎn)品的拼接，這樣相比，固態(tài)雷達(dá)的體積小，拼接方案會更加靈活，同時成本優(yōu)勢也會更大。”
近期，天津朗譽(yù)推出的首臺5G+北斗導(dǎo)航室外無人駕駛AGV上也搭載了兩顆探維的Tensor-Pro固態(tài)激光雷達(dá)，在前后兩端完美嵌入車身。該款A(yù)GV內(nèi)置了GNSS定位模塊、3D激光、2D激光、毫米波雷達(dá)、車載攝像頭等相關(guān)模塊和傳感器，同時集成導(dǎo)航系統(tǒng)對靜止或行駛中的AGV所搭載的各個傳感器提供輔助動態(tài)信息，使得AGV空間位置和姿態(tài)信息的解算更加精確和高效。其中，Tensor-Pro主要用來做感知及避障。“由于室外AGV運(yùn)行的場景比較空曠，所以對探測距離的要求會比較高一點，目前我們這款Tensor-Pro的最遠(yuǎn)探測距離在200m，也完全能夠滿足需求。”
問題二：成本是否真的具備競爭優(yōu)勢
根據(jù)新戰(zhàn)略低速無人駕駛?cè)襟w調(diào)研顯示，當(dāng)前大部分低速無人車傳感器配置方案中，激光雷達(dá)成本占比超過60%，有些甚至達(dá)到70%-80%，從成本的角度而言，激光雷達(dá)對整車價格影響甚大，因此，激光雷達(dá)價格也是影響當(dāng)前企業(yè)選型的關(guān)鍵。
前面提到，拼接方案解決了固態(tài)激光雷達(dá)的視場角問題，但隨之而來的是企業(yè)對固態(tài)方案性價比的質(zhì)疑。畢竟，在拼接方案中，至少需要3臺固態(tài)激光雷達(dá)才能達(dá)到一臺機(jī)械式激光雷·達(dá)的效果，從產(chǎn)品單價角度而言，固態(tài)雷達(dá)價格低于機(jī)械式毋庸置疑，但在機(jī)械式雷達(dá)價格也在持續(xù)下降的當(dāng)下，多臺固態(tài)激光雷達(dá)成本與單臺機(jī)械式雷達(dá)相比，真的具有競爭優(yōu)勢嗎？
探維科技的回答是“有”。
“在技術(shù)路線選擇和產(chǎn)品設(shè)計之初，我們所追求的核心理念之一就是成本控制。我們目前各系列產(chǎn)品都是基于自主設(shè)計的專用芯片和高速電路系統(tǒng)，在方案中堅持避免使用價格昂貴的進(jìn)口器件，此外，再加上合理優(yōu)化的光學(xué)方案，就可以避免復(fù)雜的人工裝調(diào)過程，因此在成本方面會更具優(yōu)勢。以Tensor-Pro為例，批量化后三顆組合價格也會明顯低于一般的16線機(jī)械式雷達(dá)。未來，伴隨我們量產(chǎn)能力的進(jìn)一步提升，價格也還會有下降空間。”王世瑋表示。
探維科技Tensor-Pro系列
探維方面認(rèn)為，不管是低速無人駕駛還是開放道路乘用車，走向批量化應(yīng)用的過程中，成本一定是非常重要的一部分，固態(tài)激光雷達(dá)在成本方面具有先天優(yōu)勢，后續(xù)伴隨著整個產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，尤其是激光雷達(dá)供應(yīng)鏈的國產(chǎn)化，價格還會持續(xù)下降。
問題三：量產(chǎn)實現(xiàn)還有多遠(yuǎn)
在性能能夠滿足需求及成本具有優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，伴隨著低速無人駕駛批量化應(yīng)用，固態(tài)激光雷達(dá)能否實現(xiàn)量產(chǎn)來滿足日漸增多的市場需求？
事實上，當(dāng)前國內(nèi)已經(jīng)有一些固態(tài)激光雷達(dá)廠商實現(xiàn)了量產(chǎn)并在不斷提高量產(chǎn)能力。
“2020年上半年，我們就已經(jīng)完成了激光雷達(dá)產(chǎn)品組裝產(chǎn)線的建設(shè)，順利開發(fā)、調(diào)試和驗證了激光雷達(dá)批量化組裝、標(biāo)定和測試的流程，在行業(yè)內(nèi)率先實現(xiàn)了固態(tài)激光雷達(dá)的量產(chǎn)出貨。”王世瑋表示。
Tensor系列用于車輛感知與識別
探維為何能如此快速量產(chǎn)？王世瑋介紹：“從技術(shù)路線來說，我們的固態(tài)產(chǎn)品是光學(xué)集成上采取了單軸微振鏡結(jié)合單組激光收發(fā)的方案，在提供多線激光掃描功能的同時，保證了產(chǎn)品良好的穩(wěn)定性，這種方案不僅使光學(xué)掃描簡單化，還能提高產(chǎn)品的組裝效率。同時，我們始終在堅持核心器件的陣列化、集成化和芯片化，并基于這一目標(biāo)自研了市場上最可靠的激光雷達(dá)ALS技術(shù)平臺。無論是探維在售的16單元和64單元產(chǎn)品，還是后續(xù)即將推出的128單元產(chǎn)品，都可以在核心收發(fā)模組、掃描器件、信號處理算法、仿真工具鏈以及生產(chǎn)組裝標(biāo)定流程等方面通用，這也進(jìn)一步降低了雷達(dá)的量產(chǎn)難度。”
據(jù)了解，目前探維正在建設(shè)其新一代的車規(guī)級固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)線，設(shè)計產(chǎn)能在10-20萬臺。
作為當(dāng)前固態(tài)激光雷達(dá)市場眾多技術(shù)路線及企業(yè)的代表之一，探維科技對于固態(tài)激光雷達(dá)在低速場景的應(yīng)用給出了自己的方案跟解答，盡管目前機(jī)械式仍舊是行業(yè)應(yīng)用的主流，但相信，在更多相關(guān)廠商的努力下，固態(tài)激光雷達(dá)的未來一定能夠從設(shè)想走向現(xiàn)實。
