伴隨自動駕駛的落地,原來主要用於(yu) 三維掃描的激光雷達,成為(wei) 自動駕駛汽車的必備,甚至決(jue) 定著自動駕駛行業(ye) 的進化水平。但在這個(ge) 切中行業(ye) 要害的領域,國貨幾乎沒有話語權。
激光雷達不可取代
激光雷達是個(ge) 傳(chuan) 感器,自帶光源,主動發出激光,感知周圍環境,像蝙蝠通過超聲波定位一樣。
按照自動駕駛L1—L5的等級劃分,L3及以下屬輔助駕駛或低級別自動駕駛,L4、L5才算得上高級別自動駕駛甚至無人駕駛。目前的自動駕駛都處於(yu) L3以下階段,毫米波雷達甚至攝像頭都能夠滿足汽車的視覺需求,特斯拉就應用了前者。但要想發展到高級別自動駕駛階段,受測距、分辨率、精度、信息全麵性的影響,激光雷達不可替代。
激光雷達可以精準測距:通過獲取激光打在物體(ti) 上並返回接收器的時間,乘以光速即可獲得。由於(yu) 打出的每一束光都帶有相對位置信息,激光雷達可以利用算法實時生成汽車周圍環境的高清數字地圖,進行目標跟蹤和識別。國內(nei) 主流激光雷達企業(ye) 北科天繪總經理張智武向科技日報記者介紹,激光雷達的掃描精度高、沒有畸變,毫米波雷達隻知道前方有障礙物,並不能準確描述大小和形狀。
激光數據是矢量數據,計算機可以分類、提取、處理,自動辨別車道線、擋車柱、交通標識牌、樹木等,這也是其他傳(chuan) 感器做不到的。
激光雷達常以線數區分,並通常設計為(wei) 2的指數級,如4線、8線、16線、32線、64線及問世不久的128線頂級測試產(chan) 品。線數是指激光發射光源數,16線產(chan) 品有16個(ge) 光源,以此類推。目前能上路的自動駕駛汽車中,凡涉及激光雷達者,使用的幾乎都是美國Velodyne的產(chan) 品。這家公司成立於(yu) 1983年,位於(yu) 矽穀,其激光雷達產(chan) 品是行業(ye) 標配,占八成以上市場份額。
“芯片化”才能瘦身降價(jia)
線數決(jue) 定激光雷達的分辨率。激光雷達以旋轉掃描的方式工作,一個(ge) 光源掃一圈,得到一條360度的水平環形視線,這也是為(wei) 什麽(me) 無人車頂的“大花盆”都要不停旋轉。光源越多,視線越密集,實時地圖的分辨率越高。張智武以素描類比:素描由線條構成,線條越密,畫越清晰。
最早的國產(chan) 16線產(chan) 品於(yu) 2016年推出,目前最高40線。
製造多線數激光雷達,國內(nei) 廠商普遍麵臨(lin) 工藝繁瑣的問題。以傳(chuan) 統方式增加激光雷達線數就像拚接越來越寬的暖氣片,造成產(chan) 品體(ti) 積成倍放大,同時極大增加量產(chan) 難度。據激光雷達企業(ye) 飲冰科技CEO金元浩介紹:“現有工藝條件下,提高線數需要增加印製電路板的數量,激光雷達的體(ti) 積也會(hui) 隨之大幅增加。尺度和集成度必須兼顧。”
國外廠商之所以能做出64甚至128線的激光雷達,內(nei) 部元件的芯片化起到決(jue) 定作用:縮減激光雷達的體(ti) 積、減少散熱、有助於(yu) 量產(chan) 。
這需要容量大、傳(chuan) 輸速度快、信息處理高效的專(zhuan) 用芯片。目前國內(nei) 激光雷達企業(ye) 一般購買(mai) 德國osram發射器。對此,國內(nei) 智能汽車研究專(zhuan) 家黃武陵強調“核心芯片,尤其是發射器和探測器,國產(chan) 化程度、抗幹擾等方麵需要提高”。
不同於(yu) 手機芯片,接收芯片不追求單位麵積晶體(ti) 管數量最多,但對分辨率有更高要求。原來需求少,一年幾萬(wan) 片,這兩(liang) 年風口突然轉向高分辨率的高質量傳(chuan) 感器,接收芯片生產(chan) 工藝不成熟,技術能力不足。“激光信號的接收對集成度要求很高,原來做1×1的單點傳(chuan) 感器,現在汽車對分辨率要求高,要1064×768。”金元浩說。按自主工藝生產(chan) 這個(ge) 分辨率的產(chan) 品,與(yu) 半塊汽車前擋風玻璃大小相當,用起來不現實。因此,國貨正在從(cong) 分辨率沒那麽(me) 高的芯片起步追趕。
自主研發 備戰量產(chan) 市場
國內(nei) 有研究所、激光雷達廠商正在自主研發發射芯片和接收芯片,但都處在初級階段,產(chan) 品尚未定型。“車載激光雷達是小眾(zhong) 行業(ye) ,近幾年隨著國內(nei) L2級自動駕駛的發展才有市場,行業(ye) 技術儲(chu) 備不夠,人力投入不足。”金元浩說。他所在的公司就在做16線激光雷達的發射芯片,但也是用低價(jia) 產(chan) 品搶占市場份額。
線數相同,不同產(chan) 品的效果也不盡相同。據金元浩介紹,精度、穩定性、分辨率等參數與(yu) 主流產(chan) 品還有差異。尤其國產(chan) 激光雷達的穩定性相對不足,汽車行業(ye) 又對安全性要求極高,測試時間長,本來不大的市場,更難覓國貨蹤跡。
激光雷達貴,一在必需,二在緊俏。這是一個(ge) 完全意義(yi) 上的賣方市場。Velodyne 16線產(chan) 品年初價(jia) 格減半後仍達4000美元,百度智能車搭載的64線產(chan) 品(也是目前市場適用的最高級)約8萬(wan) 美元,比一般汽車都貴。價(jia) 格是無人車量產(chan) 和商業(ye) 化的攔路虎。
正因如此,國產(chan) 激光雷達才要攻關(guan) 。據張智武介紹,北科天繪的16線產(chan) 品去年賣價(jia) 5萬(wan) 元人民幣,今年不到3萬(wan) 元,和Velodyne 16線的折扣相當,“一旦做出來,售價(jia) 就腰斬”。議價(jia) 空間之外,自動駕駛一旦從(cong) 測試走到量產(chan) ,激光雷達市場巨大,國貨不能拱手讓人。
新的技術方案也在出現,“激光雷達正往固態化方向發展,國內(nei) 廠商需要抓住新的方向,與(yu) 國外同行同步發展。”黃武陵說。相對於(yu) 傳(chuan) 統的360度機械旋轉激光雷達,固態激光雷達基於(yu) 電子部件進行數據讀寫(xie) ,去除了機械旋轉部件,是革命性技術。這條新賽道上,國內(nei) 廠商可與(yu) 國外同行站上同一起跑線。
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