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无人车“眼睛”的天价时代过去,激光雷达领域竞争愈演愈烈

已有 953 次阅读 2017-3-19 21:56 |系统分类:科普集锦

无人驾驶,在科技圈一直是热度不减的话题。


谷歌、特斯拉、Uber、百度,都在造着自己的无人车,一大批传统汽车厂商,也在无人驾驶领域暗暗发力。


3月13日,英特尔宣布以153亿美元的价格收购无人驾驶系统制造商 Mobileye,半导体制造业的霸主联手 ADAS(高级驾驶辅助系统)的龙头,引发人们无限遐想。



关于无人驾驶领域各大巨头的布局、ADAS 技术更迭的讯息我们看了很多。


但关于无人驾驶汽车硬件方面的发展,大家似乎没有太多的关注。


庖叔今天就想和大家说说这个。


无人驾驶汽车上,最重要的部件毫无疑问是传感器。


而众多传感器中,最为核心的是什么呢?


我们来看一下谷歌的无人驾驶汽车。



没错,就是顶上那个非常显眼的装置——


激光雷达(LiDAR)



它的作用是发射激光探测周边环境,并根据收回的激光绘制地图,让汽车“看到”周边的环境,相当于无人驾驶汽车的“眼睛”。


而在激光雷达领域,短短十年的时间,竞争格局就经历了多次变化。


先是被老牌巨头 Velodyne 垄断,接着是 IBEO 的奋起直追,再到 Quanergy 的后来居上,最后发展为全球各地的科技公司激烈竞争的格局。


听庖叔一点点说来。


Velodyne 独占鳌头


Velodyne 是一家成立于1983年的硅谷老牌技术公司。在2007年前后开始生产激光雷达。



可以说,是 Velodyne 的发展支撑了早期无人驾驶技术的发展。


上上张图里的产品就是 Velodyne 推出的明星产品 HDL-64E,被谷歌和百度的无人车所采用。


这款产品厉害了,它通过64束激光进行垂直范围26.8°,水平360°的扫描,每秒产生的数据点高达130万。



它采用的技术叫固态混合扫描技术


庖叔给大家解释一下,所谓所谓固态,就是机器固定在一个位置,不会运动也不会旋转。


但很明显,HDL-64E 下面那个大大的转轴说明它是会旋转的呀。



所以它又用了混合两个字。


既是固态,又是机械。


通过固态,可让雷达在俯仰垂直方向扫描,机器的发射器在俯仰方向以2微秒的间隔挨个发射激光,对应的接收器负责捕捉返回信号。



通过机械转动,可以在水平360°实现扫描。


360°旋转扫描的激光回到接收器后,机器中的编程芯片通过运算,绘制出环境地图。


看几张效果图。





为了实现固态扫描,这里面还运用了一个叫做光学相控阵(OPA)的技术,关于这个技术,庖叔在下文还会跟大家详细解释。


HDL-64E 的优点是扫描频率高,抗干扰好,信噪比高。但也有缺点,就是设计好了扫描角度就不能改变了,而且难以实现二维扫描。


当然,还有一个隐藏的缺点:价格死贵啊。


HDL-64E 的定制价格是8万美元,差不多55万元人民币啊……可以买几辆车了啊。


这么高的售价也为后来竞争公司的加入,以及 Velodyne 后来产品研发理念的改变,埋下了伏笔。


Ibeo加入竞争



德国的 IBEO 公司,在2010年开始加入激光雷达行业的竞争。


他们对激光雷达发展最大的贡献在于:


最早提出要将激光雷达小型化的思路。



图中奥迪的技术总监手里拿着的就是 IBEO 的 SCALA 系列激光雷达。


小巧的体型能让雷达更好地融合在车身上。


体型小的实现方式其实是把机械旋转部件缩小简化,隐藏在外壳之中。


但技术上相较于 HDL-64E,并没有特别大的突破。


不过,他作为后来者,发展得也是非常迅猛,现在已经成为了奥迪和法雷奥的合作伙伴。


Quanergy 出尽风头


说完了 Velodyne 和 IBEO,就该说说行业新秀 Quanergy 了。


这家2012年成立,年龄不到五岁的公司,短短几年就成为了激光雷达领域的明星。


2014年5月,获得三星电子的风险投资;同年12月,完成3000万美元A轮融资。

2015年,Quanergy 获得全球最大的汽车线束系统制造厂商德尔福的战略投资。

2016年7月,获得1亿美元B轮融资。

2017年,Quanergy 的产品在CES 2017上获得了汽车智能类的最高奖项——最佳创新奖。


这让几乎让 Velodyne 和 IBEO 有点无地自容。


为什么 Quanegy 会如此受欢迎呢?


因为它推出了全球第一款纯粹的固态激光雷达——


Solid State Lidar S3



产品采用光学相控阵扫描技术。



通过调节发射阵列中每个发射单元的相位差,来调节激光的出射角度,通过精准的调节,再由一个大视角的接收器接收激光的回波信号。


它的优点在于激光指向由电信号控制,在一定角度范围内可达到任意指向,也可根据方向的权重调节扫描密度,总之就是很灵活。


但缺点嘛,就是它会形成旁瓣,影响光束的作用距离和角分辨率,激光能量就被分散了。



另一个缺点就是,扫描的角度再大也不会超过180°。


而且这款产品其实在视场、分辨率、精度、数据量等参数上是比不上 HDL-64E的。


那为什么还能得到追捧呢?


就一个原因:便宜。


Solid State Lidar S3 成本已经控制到250美元内了。


所以扫描角度不够大的问题也迎刃而解——多装几个嘛。



你想想,差不多的功能,你卖几十万,人家四个卖几千块,怎么拼得过人家?


作为后来者,Quanergy 吸取了前人的经验,可谓是找准了一条明路。


固态化、小型化、低成本化,才是激光雷达的未来。


中国厂商加入


如今,中国的一众厂商也进入了激光雷达研发的领域。


代表的有北醒光子推出了环境雷达 DE-LiDAR 和固态雷达 DE3.0;



速腾聚创也宣布完成了混合固态16线激光雷达的研发,已经进入了车企的实验室进行测试;



更有2015年才创立的镭神智能得到了近亿元的A轮融资。



随着无人驾驶技术的发展,激光雷达领域未来的竞争态势会如何,中国厂商又是否能占领一席之地。


这一切都还很难说,庖叔跟大家一样,保持期待。



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