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汽車製造

新能源汽車產業鏈研究第三章——激光雷達

星之球科技 來源:百度2021-02-03 我要評論(0 )   

自動駕駛方案有兩(liang) 種——視覺方案和激光雷達方案。視覺方案的優(you) 點在於(yu) 圖像傳(chuan) 感器能以高幀率,高分辨率獲取周圍複雜的環境信息,且價(jia) 格便宜,但成像質量受環境亮度的影響...

自動駕駛方案有兩(liang) 種——視覺方案和激光雷達方案。視覺方案的優(you) 點在於(yu) 圖像傳(chuan) 感器能以高幀率,高分辨率獲取周圍複雜的環境信息,且價(jia) 格便宜,但成像質量受環境亮度的影響較大;激光雷達方案是通過發射脈衝(chong) 激光並探測目標的散射光特性來獲取深度信息,優(you) 點是精度高,範圍大,抗幹擾力強,缺點是其獲取的最終數據大多是無序的,目前的技術很難直接利用,且製作成本高。理論上視覺處理+激光雷達的完美組合完全可以實現優(you) 勢互補,但動輒上萬(wan) 激光雷達的製作成本實在太高,這與(yu) 300美金成本的攝像頭方案相比毫無價(jia) 格優(you) 勢。

因此目前特斯拉采用的是攝像頭+毫米波雷達(77Ghz)方案,原理為(wei) 前者取景,後者探測距離。優(you) 點是成本低,成像豐(feng) 富,缺點是依賴算法,探測距離有限,易受環境影響,正逐漸通過修複算法來克服實際應用中的“短板”。激光雷達方案主要擁躉者有小鵬、ARCFOX極狐(跟華為(wei) 合作)、奔馳、奧迪等廠商。而小鵬汽車最新宣布的XPILOT計劃顯示:2021年新車型將升級自動駕駛軟件和硬件係統,采用激光雷達技術提高性能,增強汽車物體(ti) 識別能力,保證整車的安全冗餘(yu) 。目前蘋果欲采用的智能駕駛方案尚未可知,但有消息稱目前蘋果已經在雷克塞斯的新款車上配備了實驗性激光雷達裝置,可以推測以後的智能駕駛方案將有激光雷達的一席之地。

激光雷達最核心的價(jia) 值是“可靠且準確的測距能力”,即使天氣、視線不好的時候,依舊精準構造出三維立體(ti) 圖像,把自動駕駛的安全性從(cong) 99%提升到99.99%。激光雷達不隻是一個(ge) 硬件產(chan) 品,更多是一套解決(jue) 方案。不僅(jin) 要給客戶提供性能優(you) 異、價(jia) 格良好的硬件產(chan) 品,更要提供相應的算法支持、軟件平台以及大量數據支撐,尤其是在V2X包括自動駕駛上的應用以及公司SAAS業(ye) 務。現階段,激光雷達賽道百家爭(zheng) 鳴,由於(yu) 激光雷達係統涉及激光光源、接收器件、掃描模式、測距原理等多個(ge) 獨立的維度或子模塊,每個(ge) 維度上都有多種潛在的方案選擇。如果排列組合下來,理論上可行的激光雷達係統方案甚至可能超過上百種。

市場格局:

國外Velodyne與(yu) Luminar已經率先在美國上市,國內(nei) 包括華為(wei) 、大疆、禾賽、速騰等一大批激光雷達企業(ye) 都在加速推動產(chan) 品的研發與(yu) 應用,圍繞汽車級激光雷達的技術路線之爭(zheng) 也愈加激烈。國內(nei) 外激光雷達的技術方案眾(zhong) 多,但各家都在探索驗證階段,尚未有明確的技術方案勝出。

Ibeo發布新一代3D固態激光雷達,能夠識別車道標線、乘用車、卡車等目標物,同時將識別圖像製作成集成組件,從(cong) 而大幅度提升雷達的識別精準度,並且還能提升雷達的區域識別效率。

蔚來在NIO DAY上發布了旗下中大型純電旗艦轎車—ET7,配備激光雷達、150kWh的固態電池、1000km+的續航能力。

在2019年初,探維科技產(chan) 品Tensor首次將多線激光雷達產(chan) 品價(jia) 格降低至1000美元以內(nei) ,並實現量產(chan) ,但是該係列對於(yu) 在複雜環境中高速行駛的智能駕駛汽車來說分辨率明顯不夠。近日,探維科技向推出混合固態激光雷達產(chan) 品——64單元Scope係列,該係列搭配探維自研的ALS是推動核心器件陣列化、集成化和芯片化發展的激光雷達平台,包括陣列化模擬前端、專(zhuan) 用並行處理芯片、單軸大視場描掃光學係統。在開放道路的測試點雲(yun) 中,Scope可以精細地還原道路環境、車輛行人等障礙物細節,並且能和高線數的機械旋轉式激光雷達產(chan) 品在點雲(yun) 效果方麵一爭(zheng) 高下。探維表示,Scope對行人的探測距離超過100m,而車輛跟蹤距離可以超過250m,這在堅持低成本,批量化,車規級的基礎上,對測距範圍、視場角、距離精度等方麵都有了很大的提升。

豐(feng) 田、寶馬、長城、蔚來、理想、小鵬等車企紛紛換道激光雷達,大批搭載激光雷達的車型將在2021年逐步落地。過去激光雷達尚未大規模應用的原因主要是:

(一)成本高昂。最早使用激光雷達技術的是穀歌Waymo,2012年,穀歌曾公開其無人車成本為(wei) 15萬(wan) 美元,其中最貴的元器件就是激光雷達。穀歌使用的Velodyne 64線激光雷達售價(jia) 高達7.5萬(wan) 美元,占整車價(jia) 格的一半。這也是特斯拉曾宣稱不使用激光雷達而選擇視覺算法+毫米波雷達的主要原因。

(二)車規級產(chan) 品可靠性要求高。激光雷達產(chan) 品需要進行車規振動、衝(chong) 擊、溫度循環等試驗,滿足複雜環境下穩定工作的可靠性要求。

(三)產(chan) 品能否幫助終端客戶量產(chan) 落地。作為(wei) 新產(chan) 業(ye) 鏈的新方案,無論是製造企業(ye) 還是投資者,都期待乘用車自動駕駛全麵商用落地願景的實現。在乘用車前裝市場起量之前,智慧交通、AGV、工業(ye) 機器人等不同場景對激光雷達的各種需求,都對激光雷達企業(ye) 解決(jue) 方案能力和成本控製能力提出了嚴(yan) 峻考驗。

行業(ye) 現狀:

根據Velodyne預測,2022年自動駕駛領域激光雷達市場規模將達到72億(yi) 美元,其他應用場景還有工業(ye) 、無人機、機器人和3D繪圖等終端市場,合計總市場規模將達到119億(yi) 美元。2026年自動駕駛領域市場規模將增長到168億(yi) 美元,年複合增速將達到24%,無疑是個(ge) 巨大的產(chan) 業(ye) 。

近年來關(guan) 於(yu) 車用激光雷達的技術不斷突破,產(chan) 品迭代更新,成本得到大幅降低。國內(nei) 外各大激光雷達廠商相繼推出成本控製在千美元,甚至是百美元級的激光雷達產(chan) 品,特別是華為(wei) 的96線激光雷達年產(chan) 能達10萬(wan) 套/線,目標是短期內(nei) 迅速開發出100線的激光雷達,未來計劃將激光雷達的成本降低至200美元,甚至是100美元。北汽旗下ARCFOX極狐HBT成為(wei) 首個(ge) 搭載華為(wei) 激光雷達的電動車;另外,長安汽車也透露,極有可能在首款車上搭載華為(wei) 的激光雷達。

全球激光雷達市場龍頭Velodyne,先後獲得百度、福特、尼康、現代摩比斯等公司的4次投資,總計2.25億(yi) 美元。其激光雷達產(chan) 品在非汽車領域占比較大,如無人機、智慧城市等,汽車激光雷達占比不足50%。2020年11月發布了專(zhuan) 門為(wei) 汽車設計的首款MLA架構固態激光雷達Velarray H800,最大探測距離200米,量產(chan) 後目標價(jia) 格低於(yu) 500美元。目前Velodyne已有兩(liang) 個(ge) 公開量產(chan) 合作訂單,其一是福特,其二是現代汽車。將從(cong) 2023-2030年每年為(wei) 現代汽車提供40萬(wan) 顆激光雷達。

自動駕駛激光雷達的行業(ye) 顛覆者Luminar已於(yu) 2020年12月納斯達克上市,同年推出的Iris MEMS激光雷達采用1550nm銦镓砷(InGaAs)激光器,功率是傳(chuan) 統矽光電係統的40倍,實現了軟硬件一體(ti) ,成本下降到500-1000美元,各項技術指標在業(ye) 界全麵領先,預計2022年正式投入市場。目前已有近50家與(yu) Luminar合作車場,包括豐(feng) 田、奧迪、沃爾沃等。其中包括特斯拉在內(nei) 的全球前10家汽車廠商有7家在測試Luminar產(chan) 品。2020年5月已與(yu) 沃爾沃簽訂了業(ye) 內(nei) 首個(ge) 自動駕駛乘用車的生產(chan) 協議。

Innovusion:2016年11月成立於(yu) 美國矽穀,2019年在蘇州成立子公司。2021年獲得均勝電子的戰略投資,並已成為(wei) 蔚來量產(chan) 車ET7的激光雷達供應商。公司的混合固態激光雷達使用1550nm激光,最遠可達500米超遠探測距離,最大特色是可以動態感知,以更快速度關(guan) 注並收集特定區域的全麵數據。成本將控製在1000美元左右。

禾賽科技:麵向廣義(yi) 機器人應用的激光雷達為(wei) 公司核心產(chan) 品。新品MEMS固態激光雷達Pandar GT采用ZOLO技術,量產(chan) 成本可做到數百美元。

覽沃科技:是大疆創新內(nei) 部孵化的獨立子公司。2020年1月對外推出兩(liang) 款麵向L3/L4級別自動駕駛的高性能、低成本激光雷達產(chan) 品:Horizon的價(jia) 格為(wei) $800,Tele-15的價(jia) 格為(wei) $1200。並將為(wei) 2021年推出的小鵬量產(chan) P5車型提供定製版激光雷達。此外還與(yu) AutoX、希迪智駕、高仙機器人、上汽通用五菱、東(dong) 風、圖森未來等合作。

速騰聚創:最初主攻機器人市場方向,是國內(nei) 低線數激光雷達的主要供應商之一。2020年1月CES上正式發布全新125線MEMS固態激光雷達RS-LiDAR-M1 Simple正式上市,單價(jia) $1898。目前已推出4款機械式激光雷達和1款固態激光雷達,並已與(yu) 地平線、菜鳥、上汽、一汽、Sensible 4、AutoX等企業(ye) 展開合作。

萬(wan) 集科技:1月10日,萬(wan) 集科技與(yu) 中科院半導體(ti) 研究所續約“光子集成芯片聯合實驗室項目”,該項目已在全固態光學相控陣激光;雷達的研發方麵取得階段性成果,下一階段開始研發光子集成芯片,激光器芯片領域,該項目在2019年獲得國家自然科學基金的支持,並成為(wei) 矽基激光雷達芯片領域唯一一個(ge) 獲得國家級自助的重點項目。12月21日 ,萬(wan) 集科技表示公司車載激光雷達已實現產(chan) 品化,符合車規級設計,可以嵌入車身,不影響車輛外觀,並已通過多項車規級測試。目前與(yu) 宇通客車就車載激光雷達達成商用合作,公司產(chan) 品應用於(yu) 其L4級別自動駕駛車輛。

自動駕駛市場存在巨大的機會(hui) ,高性能激光雷達是必不可少的元器件,之前激光雷達因成本較高的原因並未被車企大規模的采用。隨著激光雷達成本的降低和商業(ye) 化進程加速,車用激光雷達需求未來會(hui) 非常強勁。

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