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【CES趋势洞察】三驾马车或引领无人驾驶激光雷达呈数量级降价

2018-01-12 12:27 刘光明






  新智元原创 

作者:刘光明


【新智元导读】无人车无疑是本届CES最大看点之一,而作为自动驾驶汽车的关键零部件,激光雷达已成为本届CES上最关键的技术之一。据悉,本届CES共有16家无人驾驶汽车激光雷达的公司参展,其中有4家位中国企业。从参展的激光雷达看,激光雷达在朝着体积更小巧、成本更低、量产在望、感知更智能等方向进化,而其呈几何数量级降价的关键是MEMS、OPA与Flash三种方案。



无人驾驶汽车无疑本届在美国拉斯维加斯举行的CES(国际消费电子展)上最火的产品之一。而水涨船高,激光雷达业已成为本届CES上展示的关键技术,被用在了多家供应商和其汽车制造上合作伙伴展示的无人驾驶汽车上。

让激光雷达呈数量级降价的三驾马车:MEMS、OPA与Flash


Chris Urmson在一场主题为“Howa driverless car sees the road”的演讲中说:想要飞翔,就必须掌握飞翔的风力原理,而不能通过不断提升弹跳能力的力学原理达到飞翔的目标。

 

同样,在技术路线上,多线激光雷达的技术原理决定了其量产与价格的局限性。普遍认为,通过革命性的技术,让激光雷达呈数量级降价,同时提高产能与稳定性,是最有效的手段。


这样的技术包括MEMS、OPA与Flash三种方案

 

  • MEMS:利用 MEMS 微振镜(MEMS 指的是微机电系统),把所有的机械部件集成到单个芯片,芯片利用半导体工艺生产。


  • OPA:采用多个光源组成阵列,通过控制各光源发光时间差,合成具有特定方向的主光束,主光束便可以实现对不同方向的扫描。

     

  • Flash:短时间直接发射出一大片覆盖探测区域的激光,再以高度灵敏的接收器,来完成对环境周围图像的绘制。

 

这三种革命性的方案都有基于其技术原理带来的不同优缺点:同样是芯片方案,千元级别的MEMS方案和OPA相比成本难以快速降到百元甚至十元级别,但是MEMS更容易做到远距离,而OPA与Flash想达到200米距离还有大量的路要走。

 

所以业内对激光雷达的判断,普遍是认为:多线激光雷达是最能“马上用”的产品、OPA与Flash是3-5年后的“期待与惊喜”、而MEMS则是最有希望快速成熟的方案。MEMS激光雷达的芯片化特征,使得它具有车规级、千元级、易量产的基因,因此这个方案将最先被OEM接受,成为第一代 L3以上自动驾驶量产车的感知配件。


激光雷达的进化:体积更小、成本更低、量产再望、感知更智能


本届CES展示其最新激光雷达产品的企业包括,AEye,Innoviz,LeddarTech,Luminar,法雷奥,Quanergy,TetraVue和Velodyne,通过丰田、雪佛兰汽车以及来自Navya和Fisker的自动驾驶汽车,其最新的激光雷达性能得以展示。

 


作为激光雷达的龙头,Velodyne这次主要推出的新产品是VLS-128和Velarray, VLS-128 探测距离可以达到300米,分辨率是HDL-64的10倍,在CES现场的实时演示可以清晰分辨行人的五指,300米的探测距离和高分辨率让VLS-128成为高速自动驾驶不可替代的唯一产品。Velarray是Velodyne推出的第一款固态激光雷达,也是尺寸最小的一款,具备32线,水平开角为120度,垂直开角60度,现场展示中它可以直接安置在挡风玻璃的内部,不影响汽车外观与驾驶视野,(因为这款Demo样品还不是最终的工业化产品,很多参数暂时无法提供)。

 

预计,2018年的产能会达到100万台,目前VLS-128已经可以实现量产,Velarry也会在2018下半年实现量产。


同时,Velodyne也设计了自己的ASIC芯片,可以极大减少LiDAR内部所需部件和体积,并大量提高产能和稳定性,整体成本价格会在2020年降低到数千甚至几百美金。

 

首发之一的可能是来自法国巴黎的初创公司推出的自动驾驶出租车,这辆代号为“AutonomCab”的全球首辆自动驾驶出租车在Velodyne的CES展台上做了处女秀,能够搭载6名乘客,配备不少于10个激光雷达装置,以及4个雷达传感器和6个摄像头。

 

 Velodyne总裁迈克·杰伦(Mike Jellen)表示,他预计2018年将成为Velodyne和新兴行业的“分水岭年”,并表示该公司正在展示“第一批自动驾驶汽车将会出现的激光雷达”。

 

同时,Quanergy最新的“S3”固态激光雷达出现在最近重新开张的电动汽车制造商Fisker的新型豪华电动车上。作为比较知名的特斯拉电动车的竞争对手,FiskerEMotion在Quanergy展台上首次亮相,搭载了5个S3传感器,还配备了四个“蝴蝶翼”门。

 

Quanergy公司CEO LouayEldada在CES前夕曾表示:“Quanergy将在今年拉开大幕,未来的几个月中,全球将会看到我们的技术被广泛应用,从而推动整个行业的发展。 ”

 

Eldada及其同事还在拉斯维加斯公布了该公司新推出的“Qortex”感知软件平台,发展了10年,该软件平台并被认为可兼容固态激光雷达S3和旧机械激光雷达等。CEO声称,这使Quanergy成为唯一 一家商业化生产集成硬件和软件平台的激光雷达制造商。

 

包括AEye和LuminarTechnologies在的Quanergy和Velodyne的一些新兴挑战者,可能会对此提出质疑。其中,他们都开发了基于1550 nm激光器的高分辨率激光雷达 - 更长,允许更高效率的更多人眼安全波长,以及更远距离的感应,虽然激光发射器的生产成本也会更高。


AEye展示了其新型“AE100”产品,被称为自动驾驶汽车的机器人感知系统,该系统集成了该公司的MEMS的激光雷达和具有AI特性的低照度高分辨率相机以及“软件可定义的硬件”。该系统将于今年夏季面市,CES期间在拉斯维加斯举行路演。


AEye的创始人兼首席执行官LuisDussan说,该公司的方法允许传感器模仿人类的视觉皮层- 用他的话来说,就是将实时的信息收集到数据中。该公司去年6月份获得了1600万美元的A轮融资,其投资方包括Kleiner PerkinsCaufield & Byers、Intel Capital以及Airbus Ventures等。


“因此,该系统不仅捕获场景中的所有一切,而且实际上为关键对象带来了更高的分辨率,并且超过了行业所需的速度和距离”,Dussan补充道。


通过解决第一代激光雷达解决方案的局限性,AEye能够安全、及时地推出自动防故障的商用自动驾驶车辆。



丰田研究所(TRI)开发的一个更为完善的自动驾驶测试汽车,命名“Platform3.0”。以雷克萨斯LS600hL为基础,它采用了来自加州初创公司LuminarTechnologies的激光雷达技术,TRI表示测距可达200米。


TRI表示:“Platform 3.0具有非常丰富的传感器,使其成为道路上最具感知力的自动驾驶测试车之一。”他补充说,其四个高分辨率激光雷达探头确保了360度的覆盖范围,并能够在长距离下识别不同的黑暗物体的形状。


测试车辆的四侧还安装了较短距离的激光雷达传感器,以检测附近的危险物,如儿童或道路上的残骸。TRI补充说:“新的平台在将来的突破性技术兼容性上保持了灵活性。”Luminar将在本月晚些时候在旧金山的SPIEPhotonics West展会上展示其1550nm激光雷达的最新版本。


虽然仍是测试车型,但今年春季TRI将在密歇根州的研究中心,基于雷克萨斯的车型,把Platform3.0投入小批量生产。


同样在本周的拉斯维加斯,声称新型传感器迈出“巨大一步”是以色列创业公司InnovizTechnologies。据介绍,InnovizPro的测距为150米,帧速率为每秒20帧,但尚未被定义为“汽车级”,相比竞争对手,成本明显降低,体积更加小巧,这一优势领先于该公司更先进的InnovizOne。

 

Innoviz首席执行官兼联合创始人OmerKeilaf声称:“我们正在以更低的成本满足高分辨率扫描技术的主要需求,而且没有最低限度的订单要求。在我们继续开发汽车级激光雷达InnovizOne的同时,我们的合作伙伴现在可以订购InnovizPro,以获得目前最先进的激光雷达。“

 

自2016年以来,该公司共融资8200万美元,已经与Magna International和Aptiv(德尔福前身)等公司达成了合作,并表示与“top-tier”汽车制造商达成新的设计合同。

 

另一家试图在拉斯维加斯引起冲击的公司是加拿大的LeddarTech,它选择了CES展会来展示其“Leddar生态系统”,并与仿真软件提供商Optis建立了新的合作。

 

CES也看到了多样化的光学元件制造商II-VI的出现,它引入了一个专为激光雷达应用而设计的特殊的宽入射镜,据说它与905,940和1550nm激光器兼容,包括垂直腔面发射激光器VCSEL)。


中国时代就要到来


速腾聚创在本届CES上推出了MEMS激光雷达和摄像头的底层融合技术和基于高精地图的激光雷达整体感知系统

 


激光雷达和摄像头的底层融合技术,创新性在于,把MEMS固态激光雷达RS-LiDAR-M1 Pre与摄像头进行硬件上的底层融合,从而让自动驾驶车辆能全方位感知真实世界的三维空间色彩信息。据了解是全球首例MEMS激光雷达和摄像头的深度融合技术。

 

速腾聚创(robosense)所展示的“基于高精地图的激光雷达整体感知系统”是由速腾聚创与高德地图合作研发。速腾聚创(robosense)表示,希望通过强强联合,让自动驾驶研发团队在融合方案的基础上,减少开发难度。


除了速腾聚创,北科天绘、北醒光子和光珀智能都在本届CES上推出了新品。


据国内某媒体报道的参展CES 2018的16家无人驾驶用激光雷达厂商名单可以看出,有四家来自中国,还有1家由前百度员工在美国硅谷创立。几乎占据了1/3。而据国内某激光雷达公司透露,去年的CES仅他们一家在展示,今年有很多家。虽然禾赛科技没去参展,但百度发布在CES上发布的无人驾驶平台Apollo 2.0有其身影——去年底,百度Apollo平台携手禾赛科技发布了激光雷达、环视摄像头模组、多传感器融合和感知识别算法为一体的自动驾驶开发者套件。中国的无人驾驶用激光雷达在产品性能和稳定性方面已逐渐与国外厂家形成抗衡之势,甚至某些参数方面还有些超越。


“中国的时代就要到来!”一位业内人士向新智元感慨到。


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