为了打消马斯克们的疑虑,初创公司流深光电想在今年推出车规级激光雷达

自动驾驶行业之所以出现融合派和视觉派之争,无疑源于,自动驾驶产业急需落地,而配套的性能与成本兼顾的激光雷达产品却迟迟未出现。


题图来源@视觉中国

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自动驾驶作为科技领域的高精尖技术集散地,长期存在多条技术路线之争。例如,以特斯拉为代表的渐进式自动驾驶派和以Waymo为代表的一步到位式Level4自动驾驶派,以及在传感器方案中不用激光雷达的视觉派和采用激光雷达的融合派。

前一种自动驾驶路线之争长期共存,谁也未在话语权上占过上风。不过,传感器中的视觉派和融合派之争曾以多数视觉派妥协,改走融合路线而争议稍歇。

但是近期,特斯拉公布的全自动驾驶方案中,却果断抛弃了被行业认为是不可或缺的激光雷达。特斯拉CEO 伊隆·马斯克(Elon Musk)甚至炮轰道,“激光雷达是愚蠢的差事,任何依赖激光雷达的公司都是注定要死失败。”

Elon Musk对激光雷达持消极态度由来已久,原因正是激光雷达的成本和性能难以匹配。目前可以通过车规级标准的激光雷达只有法雷奥的一款4线产品ScaLa,而剩下全球超过150家激光雷达公司的产品不仅难以达到用于量产车辆的标准,对于汽车这个成本敏感型行业来说,其价格也十分倨傲。

因此,如果想改变Elon Musk们的想法,途径不外乎让激光雷达实现稳定的性能,并达到可接受的成本。而目前,国内的一家激光雷达公司——流深光电,正在将攻克方向放在通过车规标准和降低成本这两大问题上。这无疑挑战重重。

自动驾驶需要一款什么样的激光雷达?

在自动驾驶的主要传感器中,视觉摄像头拥有深厚的信息密度,只要算法足够优秀,摄像头可以用来识别物体特征、道路标识和车道线,甚至分辨出高度相似的相邻物体等,毫米波雷达拥有优秀的测速能力,而激光雷达则拥有出色的三维建模和测距能力。

对于在感知冗余的设计中,激光雷达的地位,Google自动驾驶咨询顾问BradTempleton曾表示,“做到99%的准确度对于车辆驾驶而言并不够,我们需要的是99.99999%的准确。激光雷达就是小数点后几位的最强保障。”

为此,不仅Waymo投入了激光雷达的自主研发,全球大型的Tier 1、汽车巨头也都对激光雷达行业展开收购和投资,仅安波福就投资了4家激光雷达企业,而沃尔沃、丰田,国内的上汽、北汽等主机厂也都在激光雷达行业进行了资本投入。

行业普遍认为,Level 3(SAE标准)及以上级别自动驾驶都需要用到激光雷达。

流深光电在这波激光雷达创业中,入场不算早,该公司在2016年底成立,彼时行业里的速腾聚创等公司已经推出样机。

但正如流深光电CEO孙伟伟所说,成立时间早晚并不是问题,激光雷达不是一项底层技术原理的突破,而是现有成熟技术的集成创新,已经存在数十年,其主要的方向应该是指向满足车规标准的批量化应用。

孙伟伟是一名军工行业的老兵,曾在中国兵器工业集团供职十余年,从事激光测距等技术的研发,最高担任型号项目主任设计师,带领团队实现了脉冲半导体激光测距技术的突破,使后者成为军用型号产品,正式列装部队。

因此,对于通过严格的车规测试,实现量产,孙伟伟有他的底气。进入2019年,流深光电果断打出了“成为国内首家车规级激光雷达供应商”的口号,并对外披露了两款激光雷达产品车规验证及量产规划:

面向前装市场,与新造车项目,也是投资方车和家合作,今年完成48线激光雷达Argus的车规级验证;同时,面向火热的高级别自动驾驶测试和运营市场,在今年实现128线激光雷达Omini的商业量产。

流深光电48线激光雷达Argus

流深光电48线激光雷达Argus

与备受追捧的MEMS微镜固态激光雷达产品不同,流深光电要量产的两款激光雷达都属于机械式激光雷达。行业普遍观点认为,机械式激光雷达复杂的光束操纵单元,加上机械旋转马达,给其尺寸和通过车规带来了直接障碍,而MEMS微镜则可以大大简化上述结构,让激光雷达通过车规验证更为容易。

但至今,固态激光雷达的量产时间表都未明确,法雷奥第三代Scala激将采用MEMS微振镜方案,但这家最有量产经验的公司也将其固态激光雷达方案的量产时间写在2022年以后。MEMS微振镜的材料属性对于温度的敏感性,和微振镜的镜面尺寸带来的工艺难点,同样为量产带来了巨大挑战。

作为激光雷达领域的资深从业者,孙伟伟也是在做了各项路线对比后,决定坚持先把机械式激光雷达做到大规模量产应用。

“先通过车规级,抢占市场先机,然后固态技术成熟我们再上固态。”孙伟伟说。

流深光电投资方、明势资本创始合伙人黄明明也向钛媒体表示,早期投资流深光电时,做过不少研究,发现固态激光雷达普遍需要用一些新器件,而这些新器件很多是不能大规模量产的或者价格太高,

“我们认为落地性是关键,所以认为流深现在做机械式是合适的选择,而且激光雷达的底层技术是共通的,以后等新技术成熟了,转过去也没问题。”

截至目前,只有法雷奥的激光雷达产品Scala通过车规,于新奥迪A8L上搭载。这个行业进度,正是孙伟伟看到的机会。

“需要激光雷达的L3自动驾驶车基本上2021年就开始大面积推出,这意味着它们在2019年底必须完成激光雷达的选型,以及跟供应商的定点技术方案的选择,所以从今年年底最迟到明年的6月份之前,车企就需要清楚哪些激光雷达能够落地,能够通过车规。”孙伟伟说。

虽然法雷奥的Scala已经量产,但是其4线、0.8度的分辨率难以满足汽车自动驾驶的使用需求,用孙伟伟的评价来说,其性能和毫米波雷达相当。

而流深光电公布出来的48线激光雷达产品Argus在性能指标上则提高了一大截:探测距离超200米,垂直分辨率为0.2°,拥有超过145°的前向水平视场角,垂直视场角9.6°。与Scala类似,Argus可以安装在汽车前挡风玻璃、前保险杠等位置,易与整车融合。

军民转换,流深光电的量产经验

军用行业作为尖端技术的优先应用领域,在向民用领域的转换过程中,掀起过不少风暴。例如,GPS从军用向民用的普及,催生了以LBS为基础的庞大互联网产业,而CDMA通信技术的诞生最早啊也是为了防止敌方对己方通讯的干扰,后由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。

激光雷达作为军用关键测距技术之一,如今也面临自动驾驶的应用浪潮。

“激光雷达在军事上主要提供的是测距技术,因为所有的炮弹、子弹都是抛物线飞的,抛物线下落的高度也不一样,如果你从一个点要打精准的命中远处的一个物体,你必须先得到它的精准距离值。”孙伟伟说起激光雷达军事应用,如数家珍。

但也正如孙伟伟所言,激光雷达在军用行业是项冷门技术,难以承载起更大商业梦想。2016年底,仅有40人团队的Cruise Automation被汽车巨头通用以10亿美金收购,掀起中外自动驾驶创业浪潮。

一位代理商告诉孙伟伟,激光雷达作为自动驾驶冗余感知系统中的关键器件,存在着大量需求。孙伟伟稍作盘桓,即敲定了创业计划。

“我们长期做军用的,除了技术和性能以外,对可靠性会关注更多,这应用在汽车上也是我们的优势,此外,国内脉冲半导体是我们第一个在军工情况下做出来的,现在正好又看到了一个新的更大的市场前景。”孙伟伟说。

在孙伟伟看来,自动驾驶场景和军用场景有很多相通之处。“都是通过搜索观察,发现障碍物,发现潜在的风险,性能要求都是成像清晰、距离远、分辨率高。”孙伟伟说。
流深光电128线激光雷达Omini

流深光电128线激光雷达Omini

因此,流深光电推出的第一款产品并不是48线的Argus,而是性能更强大的Omini,这款128线产品拥有360度环视能力、分辨率为0.15度。但是投资方,也是合作方车和家先给流深光电泼了盆冷水。

车和家创始人李想告诉孙伟伟,你们的128线产品的确成像质量好、探测距离远,但它需要装在车顶上,显然不适用于要面向C端销售的乘用车,这会对造型和美观都带来很大影响。

李想提出的建议是,做一款产品在保证性能的前提下,可以放在前保险杠里,这样能在设计上与车身进行完整地集成。

“这个会相对容易一些,因为你只是辅助驾驶,不是需要360度,正前方145度的水平视场角就够了,角分辨率也不需要太高,我们就做了0.2度分辨率。”孙伟伟说。去年十月,流深光电开始做48线的Argus激光雷达,今年1月,原型机出炉。

这款兼具性能和集成性的产品,受到不少车企青睐,在联合测试中,流深光电也得到更多反馈。

“原来我们设计的是155度的水平视场角,一些车企说用不着,他说你120度以上就够了,但我们还保留了一下,做到145度,跟法雷奥的保持一致,第二,我们的垂直FOV还是有点大,有9.6度,是法雷奥scala的3倍,因为我们考虑到太小,就容易从车底下漏测,比如说你离前面一辆卡车很高,你奥迪A8安装得很矮,你就漏穿,可能出事故。”

但9.6度的垂直视场角也容易让一部分光束打到天上,这在北方的冬天,容易穿过树枝带来无效信息。流深光电也正在将垂直视场角做调整。

“但是分辨率我们会再提高,分辨率是大家一致觉得还想要更高的。 ”孙伟伟说。

激光雷达的大考,车规级验证

一位自动驾驶行业投资人曾在接受钛媒体采访时表示,“汽车行业的一个特点是周期长,有一套确定选型、通过车规、然后放量的流程,比如现在把激光雷达卖给整车厂,车企相应的量产车型在两三年后才上市,也就是说这个订单要到2020年或者2021年去真正履行,收入才有可能进来。”

而通过车规级标准验证,显然是流深光电以及其他激光雷达企业,进入车企的采购目录,获得单车型上万订单,以及开展后续合作的起点。

车规级验证标准是面向汽车电子元器件的一项特殊标准,其验证指标包括环境适应性,例如工作在发动机周围的元器件温度要求范围为-40℃-150℃,而其他部位的产品也需要适应-40℃-85℃的温度范围,此外,还有震动、冲击、可靠性、一致性、产品生命周期等等验证标准。

“我们以前在做军品的时候,要求会比车规更严酷,震动冲击这种场景更恶劣,所以去年年底,刚把48线原型机拿出来的时候,我们已经把激光雷达最难过车规的冲击震动验证完成。”孙伟伟说。

因为激光雷达微米级的精密度要求,冲击震动一直是激光雷达在汽车应用中的难题。通过了冲击震动的验证,激光雷达的车规考验就攻克了一大障碍。

“车规的其他环境适应性方面,比如说密封这些东西,都相对来说比较成熟,电磁兼容性已经有成熟的解决方案。”孙伟伟说。

除了行业固有标准,激光雷达作为在汽车上应用的新传感器,还未形成国家和行业标准,因此,有不少标准,需要流深光电和车企共同明确。

“我们需要跟车厂一起联合,把更多产品定义明确下来,开发出针对性的产品,然后一起来做很多车规方面的细化验证实验,包括高低温工作、高低温存储,以及烟雾、沙尘,甚至激光雷达淋雨都不够,必须要达到浸水的标准。”孙伟伟说。

孙伟伟预计,今年年底到明年年初,流深光电会联合车企将48线的激光雷达Argus做完车规级验证。
据悉,2018年8月,流深光电完成了A轮融资,同步开始制造工厂建设,流深光电自研了专用设备和工艺、自建了自动化产线,工厂竣工后可实现万台级的年产能。量产之后,48线Argus有望将售价控制在1000美元以内。

自动驾驶行业之所以再次出现融合派和视觉派之争,无疑源于,自动驾驶产业急需落地,而配套的性能与成本兼顾的激光雷达产品却迟迟未出现。

此前高度拥护视觉路线、如今转向融合派的Auto X公司创始人肖健雄博士曾向钛媒体表示,如果激光雷达能够做到性能又好、成本又低,用不用激光雷达就不再有争议了。显然,流深光电想成为这个破局者。(本文首发钛媒体,作者/李勤)

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