与视觉方案相博弈,车载激光雷达的廉价化之路|亿欧智库

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自动驾驶
亿欧
李星宏
2017-08-22 17:00
[ 亿欧导读 ] 在自动驾驶层面,激光雷达主要承担路况检测、障碍物识别、动态物体跟踪和实时定位、地图创建的任务,但由于高价格和低产能的劣势而得不到行业部分从业者的认可,激光雷达的供应商正在为解决这些劣势而努力。
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传感器作为自动驾驶汽车的感知端,发挥着驾驶员感官的作用。作为传感器重要部分的激光雷达,在高精度、高分辨率等方面的优势将有效弥补当前以摄像头为主的视觉传感器方案的缺陷。然而价格昂贵等问题,使激光雷达方案有效附能自动驾驶并促进行业高速增长,面临诸多限制和阻碍。因此,国内外厂商纷纷以降低成本、提高产能作为突破口,力图让激光雷达实现商业化量产的目标。

激光雷达优势有几何

激光雷达的应用原理与雷达类似,通过发射和接受激光束,计算激光遇到障碍物的折返时间,分析得出得到目标与设备的相对距离,并测量得到障碍物的轮廓,这些信息经过处理能够获得3D环境地图,且精度能够达到厘米级。在自动驾驶层面,激光雷达主要承担路况检测、障碍物识别、动态物体跟踪和实时定位、地图创建的任务。

与摄像头相比,激光雷达能获取到精度更高的三维信息,而且具备全天时工作的优势(摄像头受光线影响只能在白天工作);相对于计算机视觉应用所具备图像识别的功能,激光雷达通过轮廓的测绘也能大致推断出物体的属性类别。

与毫米波雷达相较,激光雷达的抗干扰能力更强,精度更高。毫米波是重要的雷达频段,在部分场合易受干扰,还会发生衍射现象,使电磁波偏离直线传播,无法反射回馈给雷达。探测角度方面,毫米波雷达相比多线束的激光雷达也要小些。不过毫米波雷达全天候(除大雨天气)的适应力要优于激光雷达。

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激光雷达按有无机械旋转部件分类,包括机械激光雷达和固态激光雷达,在全固态激光雷达中,又有MEMS、相控阵、面阵等不同的技术路径。根据线束数量的多少,又可分为单线束激光雷达与多线束激光雷达。相比较而言,固态激光雷达比机械激光雷达测量精度相对低一些,但整体可满足路况要求,且尺寸较小,性价比较高,不会破坏外形美观。更多线束的激光雷达性能更强,但价格更高,尺寸更大,例如Velodyne的高端产品64线激光雷达重达13.2kg,放置在车顶有花盆大小,价格更是在十万美元之上。因此在满足自动驾驶需求的基础上,小型化、廉价化、固态化也正成为激光雷达的技术发展趋势。

推动激光雷达廉价化的尝试

从自动驾驶的商业模式来考虑,出行服务的运营商以及上游的供应商可能更容易接受激光雷达,自动驾驶带来的高利用率以及省去的司机雇用费用能够为他们在较短的时间内赢回成本,不过这也必须在激光雷达具备规模化生产能力的前提下。面向消费者的整车厂却很难在传感器方案中加入激光雷达,让消费者来承担这一部分费用。从已有的消费者调查中发现,2016年,六个主要国家的受访者中总有过半的人数不愿意为先进的车辆技术支付超过500美元的费用(下图),而且愿意付出的金额可能还会有进一步下降的趋势。有消费者期望先进的技术设备能够在将来成为标准配置,而不至于抬高汽车价格。马斯克将激光雷达排除在autopilot 2.0之外,便可能存在着这样的顾虑:上千美元的激光雷达以及这一付出对乘车体验的提升,会使消费者望而却步。

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激光雷达的供应商正在回应廉价化的问题:激光雷达的领导者Velodyne于年初推出的32线固态汽车激光雷达Velarray,被期望在次年进入规模化生产之后,将售价控制在几百美金之内;Quanergy更准备在未来将8线的S3固态激光雷达的成本降到100美元;装配在L3级别自动驾驶水平的奥迪A8上的车规级固态雷达Scala则是由法雷奥和IBEO提供的。此外也有诸多初创公司如Innoviz(以色列)、LeddarTech(加拿大)在尝试降低价格。这些公司背后也有博世、英飞凌等顶级供应商参与的影子。可以预见的是,汽车作为新的终端,摩尔定律的作用终将推动激光雷达的感知解决方案性能增强,成本降低,而今明两年将成为它突破成本天花板的关键节点。

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国内厂商也在着力研发低线束、低成本的激光雷达。北科天绘、禾赛科技、速腾聚创已推出能用于自动驾驶的车载激光雷达产品,镭神智能的16线激光雷达尚在研发阶段。其他如思岚科技、北醒光子则分别从机器人、无人机应用出发研发激光雷达。其中速腾聚创并不满足于硬件供应商的角色,推出了“硬件+算法+平台”的一体化解决方案,希望通过企业间合作来加快自动驾驶的商业化落地。此外,禾赛科技也是软硬件结合的实践者。

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摄像头还是激光雷达?两种方案的博弈过程

在行业力图实现激光雷达量产化、低成本化的同时,以摄像头为主的计算机视觉技术也在同步发展,提高环境感知能力。目前双方的技术还未成熟,因而多传感器融合、不同传感器优势互补逐步成为共识,就连坚持视觉路线的特斯拉也被曝出在使用激光雷达进行测试。不过,相比较于计算机视觉技术应用广泛,技术实现突破的因素更多,激光雷达的驱动力仅在于自动驾驶等少数几个领域,激光雷达供应商能否捍卫在自动驾驶中不可替代的位置,争取到投资方和Tier1供应商的支持,也需重视未来博弈平衡的过程。

在关键技术(如激光雷达的成本、计算机视觉的准确率以及联网技术)未突破前,“激光雷达还是摄像头”将继续作为萦绕自动驾驶行业的问题。未来两种方案齐头并进,各自为政(发挥各自优势,成本相当),抑或结合使用,满足冗余需求(安全性高但成本也高),都将会成为摆在厂商和消费者面前的共同选择问题。至于哪种配置方案更好,便要看成本费用、安全性能、使用体验、汽车保险等各方面因素决定的未来市场接受度给出的答案了。

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