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固态补盲,2023年的激光雷达新战场?

本文作者:卢洁萍 2022-11-09 20:30
导语:FoV内卷,且都在2023年下半年SOP。

激光雷达市场的火药味愈发浓烈。

一个星期内,禾赛、速腾、亮道智能相继公布了自己固态补盲激光雷达产品的新进展。

禾赛说,我的近距补盲激光雷达 FT120,目前已拿到来自多家主机厂超过 100 万台的量产定点,预计将于 2023 年下半年开启量产交付。

速腾说,我的固态补盲激光雷达E1,120°的水平视场角市面上最大,综合性能最强,SOP时间也在2023年下半年。

亮道智能立马跟上,说,亮道补盲激光雷达LDSatellite的SPAD芯片已经通过AEC-Q100认证,SOP时间则是在2023年Q3。

“目前国内市场上能用的补盲激光雷达只有一径的ML-30s,明年大家可能会开始争夺补盲激光雷达。”一激光雷达公司的高层对新智驾指出。

而近两年发展态势颇为疲软的国外厂商也不甘落后。

跟不上市场迭代节奏的欧洲选手Ibeo刚无奈宣布破产,11月7号,激光雷达老玩家Ouster和Velodyne就搞了个大动作,表示要合并,新公司双方各持股50%,合并将在2023年上半年完成。

“国外激光雷达公司的技术储备很深,他们一开始的战略是像英伟达一样,慢慢做,两年出个产品,但现在被逼得把压箱底的东西都拿出来,Ouster、Aeva都是这样,他们预计5年甚至10年后才会上市的产品,结果现在已经做出了工程样机。”另一业内人士则如此表示。

纷纷发力固态补盲,FOV越来越卷

基于ToF测距方法,激光雷达行业公认的技术发展路线,是从机械式→半固态(MEMS、转镜、棱镜)→纯固态(OPA、Flash),为了降低成本和更易过车规,行业追求收发、扫描模块的机械运动部件越少越好。

禾赛和速腾近期发布的补盲激光雷达均是固态的,内部没有任何运动部件。

不过据介绍,不管是禾赛的FT120,还是速腾的E1,在发射端采用的都并非是传统的 Flash 技术方案。

Flash的概念最早从手电筒的闪光式叫法沿袭过来,从原理上来看,Flash 激光雷达通过在短时间直接发射出一大片覆盖探测区域的激光,再以高度灵敏的接收器,来完成对环境周围图像的绘制。

但速腾认为,这种泛光面阵式方案的能量利用率偏低,因为对于传感器而言,并不是所有环境都需要照到同样亮,而是常常要需要设置感兴趣区域(ROI)来专注或者简化工作过程。

因此速腾E1的发射端芯片,采用的是二维可寻址面阵VCSEL技术,可支持灵活的扫描模式。

”我们把需要感知的地方点亮,一些边缘的地方(比如天空)并没有放光去照,所以能量利用率会更高,“速腾聚创 CEO助理兼战略规划总监谢星对新智驾指出。

速腾的E1能对不同测距场景实时调节局部发射功率,禾赛的FT120,则是能对发光时间和发光方向进行调节。

不过对于补盲激光雷达来说,能量利用率高低还在其次,更重要的还是视场角、测距能力、分辨率这些核心性能指标。

从性能上看,速腾E1的水平FOV为120°,垂直FOV为90°。在速腾的方案中,两颗E1+一颗水平FOV为120°的前视激光雷达,就能让整车实现360°水平视场的无死角感知。

固态补盲,2023年的激光雷达新战场?

禾赛FT120的视场角则为100° x 75°,全局分辨率为160 (H) x 120 (V) 。

固态补盲,2023年的激光雷达新战场?

在禾赛的方案中,实现360°的环视感知,则需要四颗FT120和一颗水平FOV为120°的前视激光雷达。

测距方面,E1和FT120的探测距离均为30 米 @10%反射率,即激光雷达发射光束到30米的距离可以看清最低10%光线反射率的物体。

除了速腾和禾赛,亮道智能也公布了其固态补盲激光雷达LDSense Satellite的最新进展,宣布Satellite的核心元器件SPAD芯片已通过AEC-Q100认证,其自有工厂全自动化生产产线将于2023年第一季度投产验证。

LDSense Satellite早在今年5月就已发布,是国内首款纯固态补盲激光雷达,视场角为120°×75°,同样计划在2023年下半年SOP。

另外,目前国内市场上已实现量产交付的补盲激光雷达,则是一径科技的ML-30s。

不过一径的补盲雷达走的是MEMS+905nm波长的路线,并不是纯固态雷达,FOV为140°×70°,等效线束为160线,角度分辨率小于0.4°。

而此前,大陆已推出了两代短距固态 Flash 激光雷达:短距激光雷达 SRL121(探测距离 1-10 米)、固态短距激光雷达 HFL110(50 米以内),其中HFL-110已上车丰田的部分车型。

除了激光雷达供应商、Tier1巨头,整车厂也开始整活。

新智驾获悉,蔚来在去年已开始自研补盲激光雷达,由硬件VP白剑主导,他们对性能要求激进,比如FOV水平方向要做到150°-160°,垂直方向则要求做到120°,被知情人士吐槽现在“打死都做不出来”。

固态激光雷达:远测距+大FoV难兼得

出于成本考虑,马斯克很早就表达过对激光雷达的不屑,称之为“foolish”。

而在特斯拉最新公布的方案中,自10月起,北美、欧洲及中东地区交付的Model 3、Model Y的智能驾驶感知方案已率先移除超声波雷达,只剩下8个摄像头。

再依靠特斯拉的视觉处理能力,车辆也能实现360°感知,并且对周围环境的监测距离最远可达250米。

但目前国内车企构建全感知体系,还得依赖半固态激光雷达提供前向的测远功能,乘用车两侧的近距环视感知,则一般由摄像头、毫米波雷达负责。

“我们在做E1的产品定义时,最开始看到的一个刚需场景就是自动泊车。”谢星透露。

自2020年以来,国内ADAS市场渗透率快速上升,各车厂正越来越把自动泊车、ACC自适应巡航等智能驾驶核心功能作为自身车辆的卖点。

但用摄像头或毫米波雷达来提供侧向补盲感知功能,都各有不足。

摄像头作为被动传感器,接收的是环境反射的被动光,成像效果受光线情况影响大,遇到逆光、强光容易瞬盲,另外摄像头也无法对未经训练的障碍物进行检测。

毫米波雷达则分辨率不高,对静态物体特征很难提取,碰撞边界不准确,也无法识别车道线,“能告诉车主快撞了,却不能告知哪个地方会被撞,离车有多远,相当于一个没有经验的司机”。

那为什么不用半固态激光雷达做补盲?

其实这更多是一个关于收益与成本对比的商业决策问题。

“在没发布E1之前,也有客户试过用半固态激光雷达来搭建全感知体系,方案是前边三颗后边三颗,但这样就会给客户带来很大的成本压力。”谢星表示。

为了精简激光雷达传感器的数量,并且实现0盲区,目前各激光雷达厂商都在追求更广的水平视场角,而为了兼顾地面小物体感知与大型障碍物感知,补盲激光雷达垂直FoV也在逐步扩大。

固态补盲,2023年的激光雷达新战场?

但对于目前的半固态激光雷达来说,远测距和大FoV二者难兼得

亮道智能产品战略总监王石峰指出,如果MEMS激光雷达要提高视场角水平,必然需要改变镜面设计,比如镜面要做得足够大,在5mm以上,这个运动部件的变化会给产品带来疲劳耐久度的挑战,纯固态激光雷达就没有这种底层技术瓶颈问题。

同样地,目前,Flash主流方案采用VESCL发射 + SPAD接收组合,由于VESCL单点发射功率远低于EEL,导致Flash激光雷达也很难兼顾大FoV和远测距。

比如Ibeo NexT就是用Flash方案做的中长距雷达,能实现150m@10%反射率,但其水平FoV仅为30°左右,远不及主雷达需要的水平FoV 120°性能表现

所以当下Flash做中长距不具备竞争力,但如果测距仅做到几十米,Flash激光雷达就可以实现大视场角,非常适合补盲激光雷达的定位。

“怎么样在现有的视场角范围内,去增加Flash激光雷达的识别探测距离,这个就要用新一代的芯片,从发射端提高发射的效率、能量、密度,接收端也要做得更好,包括软件处理信号滤波也要做得更好。”

亮道智能CEO剧学铭表示,现在这一代的Flash激光雷达芯片,还无法在不牺牲视场角水平的情况下,提高测距能力

因此谢星透露,从产品策略上,速腾的方向是在中长距感知场景,沿着MEMS技术路线做激光雷达产品的迭代,在短距感知场景,则沿着纯固态路线做产品迭代。

关于激光雷达,全球并不同凉热

曾经,Robotaxi用的激光雷达市场,国外厂商无疑是第一梯队。2015年以前,只有Velodyne才出售64线的激光雷达,且售价相当昂贵,为8万美元。

在供需最失衡的2016年,Robotaxi企业要想买下Velodyne的一颗激光雷达,不仅要全款下单,还得等上足足7个月。

这几年,国外激光雷达厂商的日子并不好过,上市了的Velodyne(市值1.86亿美元)、Ouster(1.84亿美元)、Aeva(3.92亿美元)、Luminar(26.3亿美元)、Innoviz(6.14亿美元)不仅归母净利润均未走正,市值也是相比于上市时暴跌,比如Luminar上市时市值约为78亿美元,如今已跌去近三分之一。

激光雷达鼻祖Velodyne则不断地和各个公司进行着专利诉讼。

“Velodyne将专利视作商业竞争的武器,为提高自己业务的市场份额服务。如果在北美市场,Velodyne有绝对的信心打败禾赛的话,是不会动用专利武器的,现在Velodyne又在起诉Ouster,说明Velodyne的产品竞争力是偏弱了。”提到Velodyne为何频繁陷入专利官司,一业内人士如此指出。

Quanergy更是在11月9日宣布退市。

德国选手Ibeo则因无法获得进一步的融资,在近期正式对外宣布申请破产。

亮道智能在中德均有研发团队和业务,对于Ibeo的境况,剧学铭直言,这是由于国内外智能汽车的发展已经呈现出非常明显的差异,在全球激光雷达市场中,中国车企是难得有强烈意愿上车激光雷达的。

因此国外传统的老牌激光雷达公司和国内的同行,确实处于完全不一样的季节

以德国为例,大众、戴姆勒和宝马这德系三强在自动驾驶方面的积累、对激光雷达的使用(全球第一款搭载激光雷达的量产车型就是奥迪A8)、对L3功能的开发和上车其实开始得早,但由于它们更注重功能的安全性、舒适性,认证标准更加严格,定点决策谨慎,所以一款车型的开发周期非常长,从四年到七年的开发周期都有。

“德国的OEM数量有限,车型开发周期又长,对于国外的激光雷达公司来说,一旦错过这一代车型,就会有很长的等待窗口,就需要持续烧钱一段时间。”剧学铭认为。

而如果是服务中国车企,国外激光雷达公司的工作节奏又难以适应。

但这并不代表国外激光雷达公司已再无竞争力。

现下,Ouster和Velodyne已化干戈为玉帛,宣布二者要合并,一起继续在激光雷达市场做大做强。

Velodyne 的首席执行官 Ted Tewksbury 表示,通过合并,两家公司希望联合力量并创造规模“以推动盈利和可持续的收入增长”。

“国外激光雷达公司的技术储备很深,但现在一些公司的产品离SOP还有几年,它们的进度缓慢也让外界认为量产固态激光雷达需要很长时间,导致大企业没有专门加快投资。”一业内人士认为,“但真正有实力的公司现在是默不出声的,计划等直接做出来后,让其他家措手不及。”

他指出,接下来Ouster、Aeva等公司产品的发布,会让部分对激光雷达有所研究的车企或Robotaxi公司,决定再等等,放弃ToF雷达,而选择Flash雷达。

不过由于目前固态激光雷达还未进入商业验证阶段,当下纯固态激光雷达还面临着不少挑战。

比如从硬件自身来看,作为Flash激光雷达中的核心芯片,SPAD芯片和VCSEL芯片二者间的驱动和控制逻辑非常关键,但由于传统的SPAD和VCSEL半导体供应商当下并不理解补盲激光雷达的应用场景以及中间的控制逻辑,激光雷达厂商就需要和产业链上下游各方进行长期的摸索、磨合,才能定义出一款真正符合功能需求的产品。

这非一日之功。

什么时候才能让消费者真正感受到激光雷达上车后的功能和安全性的提升?

剧学铭指出,当下只是激光雷达上车量产的阶段,真正要让消费者对激光雷达有所感知,除了硬件,还需要对感知和功能开发不断进行迭代和积累,“国内市场,更好的激光雷达功能的出现,我认为是在2025年”。

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