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深度观察

激光雷达战局解析 自动驾驶背后的“兵工场”

热钱还不时涌入自动驾驶行业,一场合纵连横后的大战爆发即。无论是通用-本田-Cruise、丰田-Uber,照旧大众-福特-Argo、当代起亚-亚马逊-Aurora、Waymo-雷诺日产联盟或是百度,都有期望这场

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热钱还不时涌入自动驾驶行业,一场合纵连横后的大战爆发即。无论是通用-本田-Cruise、丰田-Uber,照旧大众-福特-Argo、当代起亚-亚马逊-Aurora、Waymo-雷诺日产联盟或是百度,都有期望这场战役中称王。

而激光雷达公司,将期望成为这些巨头们背后最大的「兵工场」。

1、寻找激光雷达行业运用的「金矿」

自 2007 年以后,Velodyne 开端为举世大大小小的自动驾驶项目供应激光雷达。

截止本年 3 月的数据,Velodyne 激光雷达销量曾经打破 3 万台,出售额抵达 5 亿美元(约合 34.5 亿大众币)

——这个销量,举世范围内超越通通逐鹿对手的出货量总和,掩盖的运用范围主要包罗自动驾驶、测绘、工业口岸、物流和安防等范畴。

然而,这还不是激光雷达最大的金矿。

本年 6 月,法雷奥对外走漏:曾经从四家举世主流车企取得总代价约为 5 亿欧元(约合 38.7 亿元大众币)的订单。

这些订单的生命周期估量将延续至 2024 年到 2025 年,并最终可以带来总值 10 到 15 亿欧元的恒久营业(即可追加的订单)。

目前,法雷奥的 4 线产品 ScaLa(第一代)是抵达车规级运用标准的激光雷达,且已完成量产,并于 2017 年开端安装到具有 L3 级自动驾驶功用的 A8 车型上。

现来看,激光雷达最终被安装到两类汽车上:

  • 一类是举行自动驾驶测试的无人车,这个墟市对激光雷达的线数请求高,乐意开出更高的价钱,可是订单范围小;
  • 一类是汽车厂商推出的具有辅帮驾驶、自动驾驶功用的量产车,因为面向消费者,以是订单量大。但这类车对激光雷达的体积、大小和牢靠性希冀十分高,往往会请求激光雷达取得种种认证。

关于第二类墟市来说,为了包管体系具有更众平安冗余,汽车厂傻傈有乐意激光雷达驱动的 ADAS 体系上买单。

大都主流车企外示, 2025-2030 年间,他们可以承受的激光雷达价钱 1000 美金之内。

举世范围内的激光雷达公司,正执政这一目标促进。

一个趋势是,不少激光雷达公司为自动驾驶公司供应办理方案的同时,也开端安排更众 ADAS 功用,试图成为 L2/L3 级自动驾驶方案中的补偿选项。

2、以摄像头为中心的 ADAS 体系,仍然有范围

不停以后,特斯拉 CEO Elon Musk 都将激光雷达当成「异端」。

他以致直言:激光雷达对自动驾驶而言是徒劳无益的;激光雷达是一种又贵又没须要的产品。

果真云云吗?

佐思产研研讨总监周彦武一篇名为:《ADAS 漫道:为什么自动驾驶必需用激光雷达》的作品中,标清楚以摄像头为中心的 ADAS 和自动驾驶体系有诸众范围:

起首,视场角(Field of View,FOV) 角渡过大导致车辆有十分分明的盲区。

FOV 一般是越大越好,但要思索到畸变的题目。一般 CMOS 传感器镜头 FOV 不超越 76 度。超越 76 度是广角镜头,广角镜头近处有分明失真;超越 120 度则是鱼眼镜头,图像边沿有告急失真。

为理办理 FOV 的题目,沃尔沃和特斯拉挑选了三目体系。

沃尔沃的三目体系,FOV 视角区分是 140 度、45 度和 34 度。特斯拉 FOV 为 150 度、50 度和 25 度。但这个体系仍然办理不了近间隔盲区题目。

其次,车辆低速状况下,单目摄像头体系对突然呈现的静直タ标或迟缓挪动目标(一般是行人)基本无效。

Mobileye 明晰指出 50 公里/时以上行人识别才义务。为何需求云云高的速率?

这是因为,板滞视觉主要针对动态目标识别,特别是汽车范畴,优先识别动态目标如车辆、行人、自行车、电动车等。

了解上述配景后,我们才干了解激光雷达自动驾驶体系中所饰演的脚色,才会清楚为什么汽车行业总夸张:

做到 99% 的识别率还不敷,我们需求抵达 99.99999……% ——而激光雷达便是小数点后几位的最强保证。

这种状况下,激光雷达的首要代价,便是举措摄像头和毫米波雷达除外的平安冗余。

2017 年,奥迪推出号称举世首款 L3 级别自动驾驶车型奥迪 A8,这款车型也让行业体恤到举世第一款为量产车准备的激光雷达——法雷奥 ScaLa。

目前业内主流的 ADAS 方案运用的是 Mobileye 供应的视觉芯片。

虽然 Mobileye 对车道线及车辆尾部识另外准确度较高,但对部分样式奇特,具有本土特征的改装车、三轮车等车型,体系依旧无法举行立室识别。

毫米波雷达区分率缺乏、对非金属类物品保管必定漏检几率,无法包管车辆精准判别本身及四周妨碍物的位置联系。

奥迪 A8 搭载的法雷奥 ScaLa 激光雷达则办理了上述题目。

这也必定程度上可以标明:为什么客岁 11 月,一直以视觉为主的 Mobileye 斥资万万美元收购了一家激光雷达相关的公司 Eonite Perception。

这是一家特别开辟应用激光雷达举行 3D 地图绘制和跟踪的软件。依托 Eonite Perception 的工程师,Mobileye 修立激光传感器部分——LiDAR.AI。

正如这个部分的命名,这起收购将增强 Mobileye 激光雷达范畴的技能,补偿 Mobileye 视觉范畴的缺乏。

过去,Mobileye 的 ADAS 体系依赖摄像头,但现包罗车企、科技巨头号内的自动驾驶公司更偏好运用激光雷达。

因为激光雷达能任何光照条件下准确绘制出汽车运转的区域,联合摄像头和雷达,自动驾驶汽车就能分明了解及时道况。

3、激光雷达公司开端注重 ADAS 功用的开辟

「墟市正爆发改动,我们现要将一部分精神分给 ADAS 终端。」本年 3 月,Velodyne 创始人 David Hall 对外界外示。

他认为,Velodyne LiDAR L4/L5 墟市有本人的优势,现的状况下 Velodyne 的产能足够满意用户需求。

而 ADAS 墟市即将迎来新的高潮,这里 Velodyne 的激光雷达能劳绩丰厚的利润,于是守着 Level 4/5 墟市并非明智之举。

本年的 CES 上,Velodyne 发布近间隔激光雷达产品 VelaDome。

这款产品可以掩盖车辆通通侧面的近间隔范围,对车辆近间隔/死角处的行人或者自行车检测效果分明。

Velodyne 还期望将本人的激光雷达联合软件打入 ADAS 墟市,从而拿出像特斯拉 AutoPilot 和通用 Super Cruise 相同有逐鹿力的 ADAS 方案。

激光雷达软件体系 Vella 便是这一配景下推出的产品。 Vella 主要配合 Velodyne 的固态激光雷达 Velarray 运用,然后者可以嵌入安装汽车挡风玻璃后面或者保证杠位置。

Velodyne 称,「相较于摄像头+毫米波雷达体系,完成的 ADAS 功用将爆发革命性改造。」

进军 ADAS 墟市,思索到产品迭代与功用厉密性的题目,Velodyne 还通过收并购来扩展商业幅员:

本年 7 月,Velodyne 收购位于旧金山的高精地图创业公司 Mapper.ai 的常识产权资产,两边将协作开辟更平安的 ADAS 体系。Mapper.ai 的高精地图和定位技能将加速 Vella 软件的开辟。

这起收购看起来与 Mobileye 收购 Eonite Perception 有殊途同归之妙。

目前,Velodyne 的这套办理方案可让客户解锁 ADAS 的更众功用,包罗行人和自行车避让、车道保持辅帮(LKA)、自动急切制动(AEB)、自顺应巡航掌握(ACC)、交通堵塞辅帮(TJA)等等。

Luminar CEO Austin Russell 对现的激光雷达也有本人的判别。

他看来,Waymo 等公司引颈的自动驾驶出租车和卡车项目暂时半会还不可气候,于是未来几年 ADAS 墟市更具吸引力。

本年 6 月,Luminar 推出了一个整合硬件和软件的激光雷达平台 Iris(虹膜)。

为了打制这套办理方案,Luminar 调动了 60 位软件工程师举行配合研发。Iris 平台分为两个版本:

  • 用于高级驾驶辅帮体系(ADAS)的激光雷达办理方案,资本不超越 500 美元;
  • 用于高级别自动驾驶(L4/L5)的方案,资本不超越 1000 元。

Luminar 的车载激光雷达和软件将于 2022 年开端大范围交付,此中新款激光雷达体积只要现产品三分之一,而且能无缝整合进量产车前格栅、车顶或车头大灯中。

2018 年 8 月,Cepton 牵手日本最大汽车照明灯公司 Koito,为后者供应定制的小型激光雷达办理方案,将激光雷达安装进车灯中。

Cepton 与 Koito 的协作,也重假如从 ADAS 开端睁开,并将延迟到更高级的自动驾驶;与 May Mobility(低速园区车)的协作则是面向 L4 级自动驾驶。

三年前,Innoviz 就对外推出了两款 MEMS 固态激光雷达样品:InnovizPro 和 InnovizOne。

InnovizPro 是一款基于 MEMS 扫描技能的高功用固态办理方案,可为汽车、测绘和其他运用供应精美的功用和代价。

InnovizOne 则是一款易于车辆无缝集成的车规级办理方案,可为 3 级到 5 级自动驾驶供应 3D 感知才能。2021 年,宝马决议将 Level 3 级自动驾驶汽车上运用 InnovizOne 激光雷达。

从过去高举高打主推 L4/L5 级自动驾驶,到现在开辟更众带有 ADAS 功用的激光雷达办理方案,激光雷达公司通过产品「下重」的方法,调解本人的墟市计谋:

  • 软件层面,更加注重 ADAS 功用,开辟杀手级运用(比如给激光束编码);
  • 硬件层面,既有适用于 L3 及以下的激光雷达方案,又有适合 L4/L5 级自动驾驶的产品。

这么做的目标,激光雷达公司按照激光雷达技能既有道线和开展速率,推出契合墟市需求的产品。另一方面,配合一线主机厂和 Tier1 循序渐进促进自动驾驶演进。

4、为自愿平安而生,激光雷达实质是 3D 传感器

通过到场激光雷达来进步 ADAS 体系的平安冗余——这就引申出激光雷达的出道:足够低廉,能进入前装。云云,激光雷达就能取得珍贵的装车时机。

这实行上带来的是双重好处:

  • 起首,加入的资金实行上由消费者分担(当然消费者也取得更好的 ADAS 功用和体验);
  • 其次,实场景交换仿真,获取真正的海量数据。

为了让车厂更容易承受激光雷达,并低沉后者对量产车型安装激光雷达的难度,激光雷达公司供应 ADAS 功用供车企运用,也就成了顺理成章的挑选。

因为激光雷达点云是 3D 立体的,包罗了间隔、尺寸、位置等新闻,数据量比较视觉少,以是激光雷达公司供应 ADAS 功用,技能难度相对会小少许,不需求举行繁杂的图像处理。

以博世 MPC2 为例(如上图),其摄像头输出一帧图片是 1920*1080 像素,每帧图片代外 200 万个空间点(每个像素对应的角区分率是 0.03 度)。

以 Velodyne 128 线激光雷达为例,其角区分率为 0.2*0.11 度,扫描一周后,点数仅为 23 万个空间点(程度 360 度/0.2 度*笔直 128 像素)。

因此,不需求繁杂的图像处理、对算力请求极低,激光雷达可以应用本身嵌入式处理器,完毕对 ADAS 算法处理。

十四年前,David Hall 发明的这种新型雷达传感器, DARPA 自动驾驶挑衅赛中一战成名,也间接帮推了自动驾驶的兴旺开展。

本日,无论是高校、车企、Tier1、科技公司、新创公司举行自动驾驶相关探究和研发时,都乐意为这个传感器买单。

但这给外界留下了一个刻板的烙印:认为激光雷达便是特别为高级别自动驾驶打制的传感器。

终究上,激光雷达并不专属于 L4/L5 级自动驾驶。从本日看来,我们可以有新的了解:激光雷达是为智能驾驶、自愿平安而生的 3D 传感器。

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