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固態(tài)補(bǔ)盲,2023年的激光雷達(dá)新戰(zhàn)場(chǎng)?

本文作者: 盧潔萍 編輯:伍文靚 2022-11-09 20:30
導(dǎo)語:FoV內(nèi)卷,且都在2023年下半年SOP。

激光雷達(dá)市場(chǎng)的火藥味愈發(fā)濃烈。

一個(gè)星期內(nèi),禾賽、速騰、亮道智能相繼公布了自己固態(tài)補(bǔ)盲激光雷達(dá)產(chǎn)品的新進(jìn)展。

禾賽說,我的近距補(bǔ)盲激光雷達(dá) FT120,目前已拿到來自多家主機(jī)廠超過 100 萬臺(tái)的量產(chǎn)定點(diǎn),預(yù)計(jì)將于 2023 年下半年開啟量產(chǎn)交付。

速騰說,我的固態(tài)補(bǔ)盲激光雷達(dá)E1,120°的水平視場(chǎng)角市面上最大,綜合性能最強(qiáng),SOP時(shí)間也在2023年下半年。

亮道智能立馬跟上,說,亮道補(bǔ)盲激光雷達(dá)LDSatellite的SPAD芯片已經(jīng)通過AEC-Q100認(rèn)證,SOP時(shí)間則是在2023年Q3。

“目前國內(nèi)市場(chǎng)上能用的補(bǔ)盲激光雷達(dá)只有一徑的ML-30s,明年大家可能會(huì)開始爭(zhēng)奪補(bǔ)盲激光雷達(dá)?!币患す饫走_(dá)公司的高層對(duì)新智駕指出。

而近兩年發(fā)展態(tài)勢(shì)頗為疲軟的國外廠商也不甘落后。

跟不上市場(chǎng)迭代節(jié)奏的歐洲選手Ibeo剛無奈宣布破產(chǎn),11月7號(hào),激光雷達(dá)老玩家Ouster和Velodyne就搞了個(gè)大動(dòng)作,表示要合并,新公司雙方各持股50%,合并將在2023年上半年完成。

“國外激光雷達(dá)公司的技術(shù)儲(chǔ)備很深,他們一開始的戰(zhàn)略是像英偉達(dá)一樣,慢慢做,兩年出個(gè)產(chǎn)品,但現(xiàn)在被逼得把壓箱底的東西都拿出來,Ouster、Aeva都是這樣,他們預(yù)計(jì)5年甚至10年后才會(huì)上市的產(chǎn)品,結(jié)果現(xiàn)在已經(jīng)做出了工程樣機(jī)?!绷硪粯I(yè)內(nèi)人士則如此表示。

紛紛發(fā)力固態(tài)補(bǔ)盲,F(xiàn)OV越來越卷

基于ToF測(cè)距方法,激光雷達(dá)行業(yè)公認(rèn)的技術(shù)發(fā)展路線,是從機(jī)械式→半固態(tài)(MEMS、轉(zhuǎn)鏡、棱鏡)→純固態(tài)(OPA、Flash),為了降低成本和更易過車規(guī),行業(yè)追求收發(fā)、掃描模塊的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件越少越好。

禾賽和速騰近期發(fā)布的補(bǔ)盲激光雷達(dá)均是固態(tài)的,內(nèi)部沒有任何運(yùn)動(dòng)部件。

不過據(jù)介紹,不管是禾賽的FT120,還是速騰的E1,在發(fā)射端采用的都并非是傳統(tǒng)的 Flash 技術(shù)方案。

Flash的概念最早從手電筒的閃光式叫法沿襲過來,從原理上來看,F(xiàn)lash 激光雷達(dá)通過在短時(shí)間直接發(fā)射出一大片覆蓋探測(cè)區(qū)域的激光,再以高度靈敏的接收器,來完成對(duì)環(huán)境周圍圖像的繪制。

但速騰認(rèn)為,這種泛光面陣式方案的能量利用率偏低,因?yàn)閷?duì)于傳感器而言,并不是所有環(huán)境都需要照到同樣亮,而是常常要需要設(shè)置感興趣區(qū)域(ROI)來專注或者簡(jiǎn)化工作過程。

因此速騰E1的發(fā)射端芯片,采用的是二維可尋址面陣VCSEL技術(shù),可支持靈活的掃描模式。

”我們把需要感知的地方點(diǎn)亮,一些邊緣的地方(比如天空)并沒有放光去照,所以能量利用率會(huì)更高,“速騰聚創(chuàng) CEO助理兼戰(zhàn)略規(guī)劃總監(jiān)謝星對(duì)新智駕指出。

速騰的E1能對(duì)不同測(cè)距場(chǎng)景實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)局部發(fā)射功率,禾賽的FT120,則是能對(duì)發(fā)光時(shí)間和發(fā)光方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。

不過對(duì)于補(bǔ)盲激光雷達(dá)來說,能量利用率高低還在其次,更重要的還是視場(chǎng)角、測(cè)距能力、分辨率這些核心性能指標(biāo)。

從性能上看,速騰E1的水平FOV為120°,垂直FOV為90°。在速騰的方案中,兩顆E1+一顆水平FOV為120°的前視激光雷達(dá),就能讓整車實(shí)現(xiàn)360°水平視場(chǎng)的無死角感知。

固態(tài)補(bǔ)盲,2023年的激光雷達(dá)新戰(zhàn)場(chǎng)?

禾賽FT120的視場(chǎng)角則為100° x 75°,全局分辨率為160 (H) x 120 (V) 。

固態(tài)補(bǔ)盲,2023年的激光雷達(dá)新戰(zhàn)場(chǎng)?

在禾賽的方案中,實(shí)現(xiàn)360°的環(huán)視感知,則需要四顆FT120和一顆水平FOV為120°的前視激光雷達(dá)。

測(cè)距方面,E1和FT120的探測(cè)距離均為30 米 @10%反射率,即激光雷達(dá)發(fā)射光束到30米的距離可以看清最低10%光線反射率的物體。

除了速騰和禾賽,亮道智能也公布了其固態(tài)補(bǔ)盲激光雷達(dá)LDSense Satellite的最新進(jìn)展,宣布Satellite的核心元器件SPAD芯片已通過AEC-Q100認(rèn)證,其自有工廠全自動(dòng)化生產(chǎn)產(chǎn)線將于2023年第一季度投產(chǎn)驗(yàn)證。

LDSense Satellite早在今年5月就已發(fā)布,是國內(nèi)首款純固態(tài)補(bǔ)盲激光雷達(dá),視場(chǎng)角為120°×75°,同樣計(jì)劃在2023年下半年SOP。

另外,目前國內(nèi)市場(chǎng)上已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付的補(bǔ)盲激光雷達(dá),則是一徑科技的ML-30s。

不過一徑的補(bǔ)盲雷達(dá)走的是MEMS+905nm波長的路線,并不是純固態(tài)雷達(dá),F(xiàn)OV為140°×70°,等效線束為160線,角度分辨率小于0.4°。

而此前,大陸已推出了兩代短距固態(tài) Flash 激光雷達(dá):短距激光雷達(dá) SRL121(探測(cè)距離 1-10 米)、固態(tài)短距激光雷達(dá) HFL110(50 米以內(nèi)),其中HFL-110已上車豐田的部分車型。

除了激光雷達(dá)供應(yīng)商、Tier1巨頭,整車廠也開始整活。

新智駕獲悉,蔚來在去年已開始自研補(bǔ)盲激光雷達(dá),由硬件VP白劍主導(dǎo),他們對(duì)性能要求激進(jìn),比如FOV水平方向要做到150°-160°,垂直方向則要求做到120°,被知情人士吐槽現(xiàn)在“打死都做不出來”。

固態(tài)激光雷達(dá):遠(yuǎn)測(cè)距+大FoV難兼得

出于成本考慮,馬斯克很早就表達(dá)過對(duì)激光雷達(dá)的不屑,稱之為“foolish”。

而在特斯拉最新公布的方案中,自10月起,北美、歐洲及中東地區(qū)交付的Model 3、Model Y的智能駕駛感知方案已率先移除超聲波雷達(dá),只剩下8個(gè)攝像頭。

再依靠特斯拉的視覺處理能力,車輛也能實(shí)現(xiàn)360°感知,并且對(duì)周圍環(huán)境的監(jiān)測(cè)距離最遠(yuǎn)可達(dá)250米。

但目前國內(nèi)車企構(gòu)建全感知體系,還得依賴半固態(tài)激光雷達(dá)提供前向的測(cè)遠(yuǎn)功能,乘用車兩側(cè)的近距環(huán)視感知,則一般由攝像頭、毫米波雷達(dá)負(fù)責(zé)。

“我們?cè)谧鯡1的產(chǎn)品定義時(shí),最開始看到的一個(gè)剛需場(chǎng)景就是自動(dòng)泊車?!敝x星透露。

自2020年以來,國內(nèi)ADAS市場(chǎng)滲透率快速上升,各車廠正越來越把自動(dòng)泊車、ACC自適應(yīng)巡航等智能駕駛核心功能作為自身車輛的賣點(diǎn)。

但用攝像頭或毫米波雷達(dá)來提供側(cè)向補(bǔ)盲感知功能,都各有不足。

攝像頭作為被動(dòng)傳感器,接收的是環(huán)境反射的被動(dòng)光,成像效果受光線情況影響大,遇到逆光、強(qiáng)光容易瞬盲,另外攝像頭也無法對(duì)未經(jīng)訓(xùn)練的障礙物進(jìn)行檢測(cè)。

毫米波雷達(dá)則分辨率不高,對(duì)靜態(tài)物體特征很難提取,碰撞邊界不準(zhǔn)確,也無法識(shí)別車道線,“能告訴車主快撞了,卻不能告知哪個(gè)地方會(huì)被撞,離車有多遠(yuǎn),相當(dāng)于一個(gè)沒有經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)”。

那為什么不用半固態(tài)激光雷達(dá)做補(bǔ)盲?

其實(shí)這更多是一個(gè)關(guān)于收益與成本對(duì)比的商業(yè)決策問題。

“在沒發(fā)布E1之前,也有客戶試過用半固態(tài)激光雷達(dá)來搭建全感知體系,方案是前邊三顆后邊三顆,但這樣就會(huì)給客戶帶來很大的成本壓力。”謝星表示。

為了精簡(jiǎn)激光雷達(dá)傳感器的數(shù)量,并且實(shí)現(xiàn)0盲區(qū),目前各激光雷達(dá)廠商都在追求更廣的水平視場(chǎng)角,而為了兼顧地面小物體感知與大型障礙物感知,補(bǔ)盲激光雷達(dá)垂直FoV也在逐步擴(kuò)大。

固態(tài)補(bǔ)盲,2023年的激光雷達(dá)新戰(zhàn)場(chǎng)?

但對(duì)于目前的半固態(tài)激光雷達(dá)來說,遠(yuǎn)測(cè)距和大FoV二者難兼得。

亮道智能產(chǎn)品戰(zhàn)略總監(jiān)王石峰指出,如果MEMS激光雷達(dá)要提高視場(chǎng)角水平,必然需要改變鏡面設(shè)計(jì),比如鏡面要做得足夠大,在5mm以上,這個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的變化會(huì)給產(chǎn)品帶來疲勞耐久度的挑戰(zhàn),純固態(tài)激光雷達(dá)就沒有這種底層技術(shù)瓶頸問題。

同樣地,目前,F(xiàn)lash主流方案采用VESCL發(fā)射 + SPAD接收組合,由于VESCL單點(diǎn)發(fā)射功率遠(yuǎn)低于EEL,導(dǎo)致Flash激光雷達(dá)也很難兼顧大FoV和遠(yuǎn)測(cè)距。

比如Ibeo NexT就是用Flash方案做的中長距雷達(dá),能實(shí)現(xiàn)150m@10%反射率,但其水平FoV僅為30°左右,遠(yuǎn)不及主雷達(dá)需要的水平FoV 120°性能表現(xiàn)

所以當(dāng)下Flash做中長距不具備競(jìng)爭(zhēng)力,但如果測(cè)距僅做到幾十米,F(xiàn)lash激光雷達(dá)就可以實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)角,非常適合補(bǔ)盲激光雷達(dá)的定位。

“怎么樣在現(xiàn)有的視場(chǎng)角范圍內(nèi),去增加Flash激光雷達(dá)的識(shí)別探測(cè)距離,這個(gè)就要用新一代的芯片,從發(fā)射端提高發(fā)射的效率、能量、密度,接收端也要做得更好,包括軟件處理信號(hào)濾波也要做得更好?!?/p>

亮道智能CEO劇學(xué)銘表示,現(xiàn)在這一代的Flash激光雷達(dá)芯片,還無法在不犧牲視場(chǎng)角水平的情況下,提高測(cè)距能力。

因此謝星透露,從產(chǎn)品策略上,速騰的方向是在中長距感知場(chǎng)景,沿著MEMS技術(shù)路線做激光雷達(dá)產(chǎn)品的迭代,在短距感知場(chǎng)景,則沿著純固態(tài)路線做產(chǎn)品迭代。

關(guān)于激光雷達(dá),全球并不同涼熱

曾經(jīng),Robotaxi用的激光雷達(dá)市場(chǎng),國外廠商無疑是第一梯隊(duì)。2015年以前,只有Velodyne才出售64線的激光雷達(dá),且售價(jià)相當(dāng)昂貴,為8萬美元。

在供需最失衡的2016年,Robotaxi企業(yè)要想買下Velodyne的一顆激光雷達(dá),不僅要全款下單,還得等上足足7個(gè)月。

這幾年,國外激光雷達(dá)廠商的日子并不好過,上市了的Velodyne(市值1.86億美元)、Ouster(1.84億美元)、Aeva(3.92億美元)、Luminar(26.3億美元)、Innoviz(6.14億美元)不僅歸母凈利潤均未走正,市值也是相比于上市時(shí)暴跌,比如Luminar上市時(shí)市值約為78億美元,如今已跌去近三分之一。

激光雷達(dá)鼻祖Velodyne則不斷地和各個(gè)公司進(jìn)行著專利訴訟。

“Velodyne將專利視作商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的武器,為提高自己業(yè)務(wù)的市場(chǎng)份額服務(wù)。如果在北美市場(chǎng),Velodyne有絕對(duì)的信心打敗禾賽的話,是不會(huì)動(dòng)用專利武器的,現(xiàn)在Velodyne又在起訴Ouster,說明Velodyne的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力是偏弱了?!碧岬絍elodyne為何頻繁陷入專利官司,一業(yè)內(nèi)人士如此指出。

Quanergy更是在11月9日宣布退市。

德國選手Ibeo則因無法獲得進(jìn)一步的融資,在近期正式對(duì)外宣布申請(qǐng)破產(chǎn)。

亮道智能在中德均有研發(fā)團(tuán)隊(duì)和業(yè)務(wù),對(duì)于Ibeo的境況,劇學(xué)銘直言,這是由于國內(nèi)外智能汽車的發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出非常明顯的差異,在全球激光雷達(dá)市場(chǎng)中,中國車企是難得有強(qiáng)烈意愿上車激光雷達(dá)的。

因此國外傳統(tǒng)的老牌激光雷達(dá)公司和國內(nèi)的同行,確實(shí)處于完全不一樣的季節(jié)

以德國為例,大眾、戴姆勒和寶馬這德系三強(qiáng)在自動(dòng)駕駛方面的積累、對(duì)激光雷達(dá)的使用(全球第一款搭載激光雷達(dá)的量產(chǎn)車型就是奧迪A8)、對(duì)L3功能的開發(fā)和上車其實(shí)開始得早,但由于它們更注重功能的安全性、舒適性,認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格,定點(diǎn)決策謹(jǐn)慎,所以一款車型的開發(fā)周期非常長,從四年到七年的開發(fā)周期都有。

“德國的OEM數(shù)量有限,車型開發(fā)周期又長,對(duì)于國外的激光雷達(dá)公司來說,一旦錯(cuò)過這一代車型,就會(huì)有很長的等待窗口,就需要持續(xù)燒錢一段時(shí)間?!眲W(xué)銘認(rèn)為。

而如果是服務(wù)中國車企,國外激光雷達(dá)公司的工作節(jié)奏又難以適應(yīng)。

但這并不代表國外激光雷達(dá)公司已再無競(jìng)爭(zhēng)力。

現(xiàn)下,Ouster和Velodyne已化干戈為玉帛,宣布二者要合并,一起繼續(xù)在激光雷達(dá)市場(chǎng)做大做強(qiáng)。

Velodyne 的首席執(zhí)行官 Ted Tewksbury 表示,通過合并,兩家公司希望聯(lián)合力量并創(chuàng)造規(guī)模“以推動(dòng)盈利和可持續(xù)的收入增長”。

“國外激光雷達(dá)公司的技術(shù)儲(chǔ)備很深,但現(xiàn)在一些公司的產(chǎn)品離SOP還有幾年,它們的進(jìn)度緩慢也讓外界認(rèn)為量產(chǎn)固態(tài)激光雷達(dá)需要很長時(shí)間,導(dǎo)致大企業(yè)沒有專門加快投資。”一業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,“但真正有實(shí)力的公司現(xiàn)在是默不出聲的,計(jì)劃等直接做出來后,讓其他家措手不及?!?/p>

他指出,接下來Ouster、Aeva等公司產(chǎn)品的發(fā)布,會(huì)讓部分對(duì)激光雷達(dá)有所研究的車企或Robotaxi公司,決定再等等,放棄ToF雷達(dá),而選擇Flash雷達(dá)。

不過由于目前固態(tài)激光雷達(dá)還未進(jìn)入商業(yè)驗(yàn)證階段,當(dāng)下純固態(tài)激光雷達(dá)還面臨著不少挑戰(zhàn)。

比如從硬件自身來看,作為Flash激光雷達(dá)中的核心芯片,SPAD芯片和VCSEL芯片二者間的驅(qū)動(dòng)和控制邏輯非常關(guān)鍵,但由于傳統(tǒng)的SPAD和VCSEL半導(dǎo)體供應(yīng)商當(dāng)下并不理解補(bǔ)盲激光雷達(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景以及中間的控制邏輯,激光雷達(dá)廠商就需要和產(chǎn)業(yè)鏈上下游各方進(jìn)行長期的摸索、磨合,才能定義出一款真正符合功能需求的產(chǎn)品。

這非一日之功。

什么時(shí)候才能讓消費(fèi)者真正感受到激光雷達(dá)上車后的功能和安全性的提升?

劇學(xué)銘指出,當(dāng)下只是激光雷達(dá)上車量產(chǎn)的階段,真正要讓消費(fèi)者對(duì)激光雷達(dá)有所感知,除了硬件,還需要對(duì)感知和功能開發(fā)不斷進(jìn)行迭代和積累,“國內(nèi)市場(chǎng),更好的激光雷達(dá)功能的出現(xiàn),我認(rèn)為是在2025年”。

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