車規(guī)級激光雷達將成為新一代中國智能汽車崛起的基石

由于頭部車企對高級別自動駕駛的積極推進，全球范圍內(nèi)激光雷達上車已經(jīng)勢在必行。

蔚來、理想和小鵬汽車都將在今明兩年交付帶激光雷達的車型；北汽ARCFOX和日系車企本田也有推出帶激光雷達車型的計劃。

這些搭載激光雷達的車型將具備高速、擁堵等場景下的自動駕駛能力，因此車企對激光雷達提出的要求往往是：

具備遠距離感知能力，高速場景下車輛需要對150米以外的物體進行探測和識別；

具備100線以上的掃描效果和百萬級別點頻，這樣遇到 150米以外的物體也能反射回足夠多的激光點云用于識別；

寬視角：120° 以上的水平視場角來滿足十字路口等場景的目標檢測；

能滿足車規(guī)級標準，支持前裝車輛集成與規(guī)?；慨a(chǎn)。

在滿足這些性能要求之后，激光雷達距大規(guī)模量產(chǎn)還要翻過最后一座大山——價格。

當下，業(yè)內(nèi)主流OEM對激光雷達的期待是：

在L4級自動駕駛系統(tǒng)中，激光雷達的采購價最終能夠達到1000美元以下；

在 L3 級以下的自動駕駛系統(tǒng)中，激光雷達長期目標價格能夠達到500美元以下。

但現(xiàn)實并非如期待那樣美好。

SCALA在國內(nèi)的單臺采購價格一度在 2 萬美元級別。

2020年 11 月福布斯的一則報道顯示，由法雷奧提供的第一代 SCALA 在較高批量的情況下，采購單價是 600美元。

雖然SCALA是全球第一款滿足車規(guī)的激光雷達，但要知道第一代 SCALA 的掃描效果大致相當于 4 線，垂直視場角僅 3.2°。

目前能在前裝量產(chǎn)車上使用 SCALA 的客戶，主要也是歐洲的豪華品牌。

蔚來ET7上所采用的激光雷達單顆批量售價大約在800美元級別。蔚來 ET7 是一款售價在40萬元以上的豪華車型。

相較于四五年前機械式激光雷達動輒1萬美元起的售價，上述兩款激光雷達的價格，已經(jīng)相當友好。

但毫無疑問，高級別自動駕駛功能想要加速普及，高性能激光雷達的價格要殺入500美元以內(nèi)的區(qū)間。

能否打造數(shù)百美元級別的高性能車規(guī)級激光雷達，也是今天各路激光雷達公司們爭搶的制高點。

1

百線以上百萬點頻激光雷達打入200美元價格區(qū)間

激光雷達本質(zhì)上是由多種部件構成的光機電系統(tǒng)。

其中，發(fā)射模組和接收模組要占到整機成本的60%以上。

因此在上一篇文章中我們也總結了：激光雷達降本的關鍵，是對光學收發(fā)模組的芯片化集成。

目前在業(yè)內(nèi)，能夠針對激光雷達收發(fā)模組實現(xiàn)光學芯片集成的公司寥寥無幾。

近日，銳馳智光（原「飲冰科技」）就對外公布了，其實現(xiàn)了32 線激光雷達收發(fā)模組集成光學芯片的量產(chǎn)。

基于32線的集成光學芯片和轉(zhuǎn)鏡式掃描結構，銳馳智光研發(fā)并推出了 2 款集成式車規(guī)級激光雷達：

LakiBeam128和LakiBeam128L（遠距版）。

其中LakiBeam 128可用于前視和補盲兩類場景。

LakiBeam128L 則主要作為前視激光雷達使用。

這兩款產(chǎn)品支持硬件預埋，且支持針對更高線束需求的定制。

據(jù)銳馳智光披露：

LakiBeam128 目前萬臺級供貨價定在 743 美元；在十萬臺級別，其單價為498 美元；在百萬臺級別，其單價是 289美元；

上述單價對應折算成人民幣分別是 4800 元，3215 元和 1868 元。

LakiBeam128L 的萬臺級供貨價更是低至 450美元；在十萬臺級別，其單價是 298 美元；百萬臺級別單價為 195 美元；

其對應人民幣單價分別是 2900 元，1925 元和 1258 元。

并且隨著后續(xù)集成化技術和自動化生產(chǎn)的推進，其高性能激光雷達的價格還將繼續(xù)下降。

2

考驗車規(guī)級激光雷達的關鍵指標

為自動駕駛設計的激光雷達，有幾大最為重要的關鍵指標：

（1）掃描方式，掃描方式?jīng)Q定產(chǎn)品能否通過嚴苛的車規(guī)級驗證。

在業(yè)內(nèi)，目前公認一定能夠通過車規(guī)驗證的激光雷達，包括了純固態(tài)激光雷達以及轉(zhuǎn)鏡式激光雷達。前者以Flash LiDAR和 OPA 等類型為代表；后者則已經(jīng)有法雷奧第一代 SCALA 作為先例，SCALA 就是一款轉(zhuǎn)鏡式的激光雷達。

到2019年底，SCALA 全球出貨量已經(jīng)超過 10 萬臺。

LakiBeam128 和 LakiBeam128L 也是采用了廣受驗證的轉(zhuǎn)鏡式掃描結構。

（2）線數(shù)，線數(shù)主要影響的是針對遠距目標返回的點云數(shù)量。

一顆100線垂直角分辨率為 0.2° 的激光雷達打到 150 米遠的目標上，其返回的點云也只有三線。

下圖是 LakiBeam128L 針對 50 米、100 米和 150 米外車輛返回的激光雷達點云示意圖。

可以看到在150米遠處，其返回的激光雷達線數(shù)依然有至少 5 線。

（3）點頻，點頻指的是每秒鐘激光打到障礙物上反射回來被探測器接收到的激光雷達點數(shù)。

點云數(shù)量是實現(xiàn)精準感知的基礎，點頻越高則原始感知數(shù)據(jù)越準確詳細。

目前在業(yè)界已發(fā)布的多款面向車規(guī)級設計的激光雷達中，包括法雷奧、華為、大疆Livox在內(nèi)，其單回波點頻百萬級別的僅有華為的96線激光雷達一款。

而銳馳智光的 LakiBeam128 和 LakiBeam128L 單回波點頻分別達到 184 萬點和 92.1 萬點。

（4）探測距離，關鍵難點主要是針對低反射率物體（如10%反射率）探測距離。

在高速場景中，業(yè)內(nèi)一般要做到針對150米內(nèi)，如黑色車輛這樣的低反射率物體，依然能做到穩(wěn)定的探測識別。

（5）水平與垂直視場角。

視場角越大，則盲區(qū)越小。同時，視場角的數(shù)據(jù)與線數(shù)結合，將直接影響水平和視場角的角分辨率，角分辨率越高，則激光打到遠處反射回的點云越多，有利于算法做進一步的分類和識別。

針對100米以上距離物體的感知，通常要求垂直角分辨率 <0.2°。

（6）波長，當前市面的激光雷達產(chǎn)品主要是采用 905nm 和 1550nm 的激光源。

905nm 成本較低，當前在主流激光雷達產(chǎn)品中應用有也更多。激光源波長的選擇直接影響到產(chǎn)品的價格。

1550nm的產(chǎn)品則以美國激光雷達公司 Luminar 等為代表，1550nm 的激光源功率更大，探測距離更遠，但成本將大幅增加。

據(jù)說 Luminar 預估百萬臺級別的激光雷達，其發(fā)射器部分的成本就要數(shù)百美元。

目前1550nm的激光雷達降本是業(yè)界一大難題。

（7）最后是產(chǎn)品尺寸。

車企對于外觀的要求極高，激光雷達需要和車體完美整合。

目前激光雷達比較普遍的安裝位置是在車輛的前格柵、前臉兩側左右翼，也有公司安裝在前擋風玻璃位置。

蔚來ET7則是按在了前擋風玻璃的頂部上端，有點類似車輛的「犄角」。

無論在哪個位置，從上車的角度，基本上車企都希望激光雷達越薄越小越好，更加易于整合。

3

面向大規(guī)模前裝量產(chǎn)的設計

這是市面上幾款主流激光雷達產(chǎn)品的參數(shù)對比。

LakiBeam128L 和 LakiBeam128 的視場角分別達到 120°x15.75° 和 120°x32°，水平角分辨率達到 0.25°，垂直角分辨率更是低至 0.125°，點頻達到了單回波百萬級別。

最后在產(chǎn)品規(guī)格上，LakiBeam128L 和 LakiBeam128 的主要特點是 50mm 級別的厚度，這個級別的厚度更易于上車安裝。

再從成本角度出發(fā)，過去激光雷達的成本難以下降核心的原因是2部分：

激光收發(fā)模組價格較高，如128 線機械式激光雷達，需要 128 對收發(fā)模組；

激光收發(fā)模組的人工調(diào)校復雜，Velodyne 在 2017 年前后曾經(jīng)披露過，當時其高性能的 64 線激光雷達生產(chǎn)周期以周來計算，主要原因就是對 64 對激光收發(fā)模組進行人工調(diào)校。

要解決上述問題，最近幾年Velodyne、禾賽、Luminar 等公司近幾年都在研發(fā)芯片化的技術。

銳馳智光目前率先量產(chǎn)的集成芯片，是將32組的光學收發(fā)模組集成到了極小的一個芯片單元上。

據(jù)其官方透露，其利用一片晶圓就可以生產(chǎn)數(shù)百枚集成芯片。

這進一步帶來的好處是，集成式激光雷達LakiBeam128L無需調(diào)試，LakiBeam128 則只需要一次調(diào)試。

這樣下來，其預估一條 150人的生產(chǎn)線的情況下即可具備15 萬臺/年的產(chǎn)能，升級為自動化產(chǎn)線之后產(chǎn)能還將更高。

以集成式激光雷達設計為核心，是銳馳智光推動激光雷達大規(guī)模量產(chǎn)和降本的關鍵支撐點。

具備百萬級的量產(chǎn)能力，也使激光雷達單價降至200 美元以內(nèi)成為現(xiàn)實。

4

數(shù)百美元級激光雷達引爆L0 - L4應用的大市場

過去Elon Musk拒絕使用激光雷達，核心原因之一就是在 Autopilot 研發(fā)開始的 2014 - 2015 年期間，激光雷還完全看不到量產(chǎn)的希望。

2016年，DARPA Grand Challenge 參賽車隊所采用的激光雷達價格在百萬美元級別。

而如今，通過銳馳智光等公司的努力，激光雷達正向數(shù)百美元級挺進，這意味著NOA領航輔助、TJP 擁堵智駕、AVP 自主泊車等高級別自動駕駛功能將加速量產(chǎn)普及。

結合Lakibeam128系列低至 195美元的價格，銳馳智光進一步認為，激光雷達還有可能打開 L0 級的市場。

比如夜間行駛中，駕駛員的能見度明顯降低，夜晚也是事故的高發(fā)時間。紅外夜視系統(tǒng)可以解決這個問題，但目前這類系統(tǒng)還主要配置在百萬元級別的豪車上。

而如果通過激光雷達點云的可視化，可以彌補人眼夜間被動探測的缺陷，從而提升夜間行駛的安全性。這一功能對于習慣夜間趕路的商用車更加重要。

由于不需要接入控制，銳馳智光CEO姜波判斷，這樣的 L0 功能將隨著激光雷達的大規(guī)模量產(chǎn)快速普及。

甚至更進一步，激光雷達可能開啟大規(guī)模存量車型的后裝搭載。

中國2億多臺的汽車存量，意味著這可能是個巨大的商用市場。

「激光雷達將在兩年內(nèi)迎來后裝 2C 市場爆發(fā)。其產(chǎn)品形態(tài)將易于安裝，為人們在夜間等復雜行駛場景主動探測和保駕護航。」姜波表示。

當下，在中國的汽車智能化浪潮中，蔚來、理想、小鵬已經(jīng)從上一輪新造車中殺出重圍，傳統(tǒng)車企背景的東風、上汽、長安、北汽等正加速智能汽車的布局，互聯(lián)網(wǎng)出身的百度也進入了造車戰(zhàn)局，自動駕駛功能的PK將成為未來汽車競爭的焦點。

以銳馳智光等公司為代表，大規(guī)模量產(chǎn)的車規(guī)級激光雷達將成為新一代中國智能汽車崛起的基石。

責任編輯：lq