淺談激光雷達江湖（上）
自動駕駛汽車（Autonomous vehicle）彙集感測器、數據融合、感知與決策演算法、控制系統、動力電池系統等於一身，涉及傳統汽車產業與新生的人工智慧產業，其研發測試已成為全球競爭焦點。
（圖片來自新浪科技）
深圳市源創力離岸創新中心（下稱「源創力」）作為超級創新聯結者，在美國波士頓、矽谷、英國倫敦、荷蘭代爾伏特、以色列特拉維夫等創新非常活躍的地區均設有專業聯絡機構，我們致力於高效搜尋海外創新資源並有效對接國內產業需求。2016年5月，源創力率先提出「無人駕駛汽車社會實驗室」概念，積极參与智能駕駛汽車創新特區的頂層設計及規劃工作，通過建設面向L4以上級別的封閉測試場、建立多層次的開放道路測試及應用示範區，通過成熟海外渠道搜尋和引進海外激光雷達、決策演算法等自動駕駛創新項目。
作為自動駕駛汽車感知系統中重要的一環，激光雷達（LiDAR）是我們關注的重點之一。激光雷達，是以發射激光束探測目標的位置、速度等特徵量的雷達系統。其工作原理是向目標發射探測信號(激光束),然後將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發射信號進行比較,作適當處理後,就可獲得目標的有關信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數,從而對目標進行探測、跟蹤和識別。
隨著自動駕駛汽車研發的火熱，激光雷達的這一「煉器江湖」也風起雲湧，除了早已聞名於武林的霸主Velodyne外，Quanergy和Ibeo等各大宗派也是迅猛發展，似有比肩霸主之意。更有Innovusion、AEye、Oryx Vision等新秀踴躍。國內也有禾賽、速騰聚創、北科天繪等穩步發展的潛力型門派在迅速崛起。各門派競爭激烈，吞併收購時有發生，Argo.ai收購Princeton Lightwave，通用汽車收購Strobe。更多門派的則是提升自我、不斷精進，研發更為優秀的精品，這種競爭將激光雷達的性能不斷向前推進。縱觀江湖風雲，激光雷達發展呈現如下趨勢：從機械式向半固態、固態並存發展；激光雷達的點雲與攝像頭、計算機視覺技術融合；波長從905nm的近紅外向1550nm的中紅外甚至10μm的遠紅外發展；專用型晶元和演算法系統出現；探測距離距離從120m向200m甚至350m延伸；解析度不斷提高；價格不斷下降，有的企業聲稱量產後可降至200美元甚至更低；。下面，身為「初代江湖百曉生」的小編就來盤點一下過去一年精彩紛呈的激光雷達江湖及各武林高手煉製的高精兵器。
傳統霸主Velodyne
Velodyne創立於1983年，位於加州矽谷。作為武林霸主，其產品多樣客戶眾多。產品包括VLP-16 (Puck, Puck Lite, Puck Hi-Res)、VLP-32C(Ultra Puck)、HDL-32E、HDL-64E及最新研發的VLS-128和定製型Velarray。其客戶群更是擁有賓士、福特和百度等巨頭。隨著產量的提升和競爭需要，Velodyne16線的激光雷達價格最近降價一半，定價3999美元。
固態鼻祖Quanergy
Quanergy成立於2012年，總部位於美國加州。Quanergy提供的產品包括8線束混合固態激光雷達M8、世界上首款商用級光學相控陣固態激光雷達S3和ASIC級S3-Qi等。目前Quanergy已經和多家主要的汽車製造商和供應商建立了深入的合作夥伴關係，包括戴姆勒、雷諾日產、現代、德爾福等，Quanergy計劃在2018年公開募股上市，想投資的小夥伴抓緊了。
傳統豪門Ibeo
Ibeo成立於1998年，總部位於德國漢堡，曾是全球知名感測器生產企業西克集團旗下子公司，2009起Ibeo脫離西克集團後專註於智能駕駛方向LiDAR系統的開發。
Ibeo公司是全球頂級LiDAR系統供應商，廣泛參與歐盟智能駕駛、精確定位、智能交通等科研項目，具有多年與寶馬、大眾、奧迪、通用汽車、豐田等等眾多知名汽車製造商的合作經驗，並為這些車企的智能駕駛項目供應LiDAR系統。產品包括Ibeo LUX（4L,8L）和新推出的4線「混合固態」激光雷達ScaLa，其中ScaLa激光雷達是Ibeo與Valeo合作共同研發，已於2017年7月在全新奧迪A8L（L3級）上安裝。
機械新秀Ouster
Ouster成立於2015年6月，總部位於舊金山，於2017年12月完成2700萬美元A輪融資。推出了64 線激光雷達產品 OS1。OS1 是一款 64 線機械旋轉式激光雷達，探測距離100米，水平可視角360°，水平解析度0.09°；垂直可視角31.6°，垂直解析度0.52°，採樣率130萬點每秒。從性能參數上看，Ouster OS1 相較於 Velodyne 的64線產品還是稍微遜色一些，但是就封裝的工藝以及整體的功耗上都表現得更為優秀。此外，OS1 初始售價為12000美元，這與市面上64線激光雷達高達75000美元的價格相比，有一個非常大幅度的削減。
融合新星Innovusion
Innovusion公司總部位於洛杉磯，創始人為鮑君威。採用LiDAR+相機融合方案，Innovusion最新的半固態激光雷達樣機Hi Def LiDAR。Hi Def LiDAR的樣機的水平可視角是90度左右，垂直可視角40度左右，檢測距離在200米以上，解析度相當於300線以上。除了高解析度和遠距離外，與視覺的融合Innovusion產品的另一大特色。緊貼Hi Def LiDAR，他們安裝了一顆1080P攝像頭。實現激光雷達與相機視頻數據在硬體層面的融合，這樣，在車內的實時點雲上，視野中的每個像素點都是三維立體的，除了RGB信息，每個點都帶有空間坐標和反射值信息，同時不同sensor的原始數據實時同步化，運算處理的效率大大提高。
融合真彩AEye
AEye公司致力於開發先進的視覺系統硬體、軟體和演算法，就像為自動駕駛汽車提供了眼睛和視覺皮質。自2013年展示了其首款固態LiDAR掃描儀開始，AEye公司在智能感測和感知技術方面不斷突破。2017年9月，其首款360°固態商用激光雷達成功地在市區完成了現場Demo演示，採用了一款密集排列150個垂直信道的LiDAR掃描儀，支持興趣點區域自定義掃描，其增強的探測距離最高可達300米。
2017年12月12日，AEye正式對外宣布最新的iDAR感測器，iDAR主體是一台微光機電（MOEMS）激光雷達，事先與一枚低照度的攝像頭進行了融合，內嵌了人工智慧演算法，可實時感知周邊的動態環境，其軟體可以自定義，硬體則具備擴展性。相比LiDAR，iDAR感測器能提供更高的探測精度、更遠的探測距離，同時還能提供更加智能化的感知信息，這一定程度上也將幫助優化自動駕駛汽車的路徑規劃。
資深芯星LeddarTech
LeddarTech是源自加拿大魁北克國家光學研究所的初創企業，累計融資1.2億美元，投資方包括全球三大Tier 1麥格納、德爾福、馬瑞利、歐司朗、IDT等。
LeddarTech主要為OEM主機廠、Tier 1供應商等提供LeddarCore IC感測器技術，用於開發ADAS/AD解決方案中的激光雷達。LeddarTech推出了一系列固態激光雷達的套件，包括LeddarOne、Leddar M16、Leddar d-tec等感測模組，集成具有專利的演算法和IC的LeddarVu固態LiDAR platform等，LeddarTech最新的固態激光雷達據稱探測距離300米，對人探測距離達到200米。
近紅新祖Luminar Technologies
2017年春季，美國矽谷無人駕駛初創公司Luminar Technologies發布了一款利用1550nm波長激光器實現200米以上探測距離的LiDAR。Luminar將其LiDAR系統裝配在一輛標準的賓士車上，並在德國慕尼黑的激光世界光電子展上進行了展示。利用1550nm激光器獲得了40倍於905nm激光器的激光脈衝強度。超強的功率使這款長波LiDAR的探測範圍擴大了10倍，解析度提高了50倍。對於10%反射率的物體（如黑色轎車或輪胎）在200m距離上仍然能夠達到一百萬點每秒的採樣率，使汽車在120km/h的時速仍然具有長達7秒的反應時間。
猶太新秀Innoviz Technologies
Innoviz是以色列軍方技術人員成立的初創公司。2017年5月24日，Innoviz發布了最新款固態激光雷達InnovizOne，探測距離達到200米，水平可視角120°，水平解析度0.1°，垂直可視角25°，垂直解析度0.1°，預期量產後售價將大大降低，可能只有數百美元，可幫助SAE Level 4級別的自動駕駛汽車早日問世。
遠紅新秀Oryx Visione
Oryx Vision開發出一款替代品，代替激光雷達感測器、毫米波雷達、攝像頭等被許多無人駕駛汽車用於探測周圍環境的感測器設備。該公司CEO Rani Wellingstein表示，Oryx的雷達系統採用了其稱之為納米天線（nano antennas）的技術來接收波長為10微米的電磁波，其靈敏度比目前市場上的其他LiDAR提高百萬倍。因為此波長的電磁波的穿透力比激光強，能有效穿透煙霧，而且不像激光雷達那樣會受到強光影響。該產品有望在2020年實現商業化，現已有汽車製造商在關注這些產品了。
切片宗師TetraVue
TetraVue成立於2008年，總部位於加州卡爾斯巴德市，基於Flash激光雷達技術，提供了一種使用激光燈來觀察、監測周圍環境的方法。TetraVue的殺手鐧，在於其獨家專利技術「光切片（Light Slicer）」技術，該技術能通過時間尺度和距離尺度的量測，使用標準的CMOS感測器測算光學強度信息，而無需複雜的特殊晶元，這意味著成本和工藝複雜度的大大降低。相較於主流激光雷達企業，TetraVue的優勢在於更高程度的系統集成。TetraVue的固態HD LiDAR的解析度達到2百萬像素，探測距離達到100米以上，預期量產價格小於200美元。
幽靈新秀Phantom Intelligence
加拿大Phantom Intelligence公司在開發「可用於城市駕駛中低速障礙物探測的集成式、低成本的激光雷達」，基於其自研的AWL平檯面向ADAS系統現開發出兩款產品，分別是AWL-7和AWL-16,其中AWL-7為7像素產品（上部3像素，下部4像素），AWL-16擁有2×8共16個二極體陣列，可探測距離達30米，成本將控制在100美金以內。
倒裝多模TriLumina
TriLumina於2010年從美國桑迪亞國家實驗室獨立出來。專註於LiDAR光源和室內照明領域。TriLumina的投資者中有全球領先的汽車零部件供應商日本Denso，有望藉助這家大Tier 1供應商獲得更多接觸汽車市場其他客戶的機會。
在CES 2017上，TriLumina展示其與LeddarTech合作開發的256像素，三維激光雷達解決方案，以用於自動駕駛。其核心技術來自與TriLumina革命性的激光照射模組和 LeddarTech公司的 LeddarCore晶元。2017年5月份，TriLumina宣布已完成新一輪900萬美元的股權和債務融資。其獨有的倒裝晶元VCSEL陣列技術使多模感測器和flash結構更易被採用。
融合紳士Photonic Vision
Photonic Vision是一家在英國的創業公司。其研發的LiDarVision感測技術在一張晶元上融合處理Lidar測距數據與視覺數據，其獨特的晶元設計和高量子效率使其價格更為便宜。
單光子師Princeton Lightwave
Princeton Lightwave誕生於新澤西州Township，其專利是用於無人駕駛汽車的Geiger-mode激光雷達技術，該技術能夠實時處理和檢測近紅外和短波-紅外波長的單光子信號。其最新產品GeigerCruizer，其探測距離達到350米以上，對人的探測距離大於50米，對摩托車探測距離大於250米。
加州新兵Scanse
Scanse位於美國加州，是為無人地面車輛和無人機開發低成本掃描激光雷達產品的小型初創公司，能夠實現導航、障礙物躲避、繪圖等功能。其最新產品Sweep，是一款單平面激光掃描儀，探測距離40米，水平視角場360，採樣率1000點每秒。
頻調新秀Blackmore
Blackmore是位於美國蒙大拿州的一家初創公司，開發的「頻率調製連續波LiDAR成像」技術。和Oryx類似，Blackmore的LiDAR系統也能夠通過從移動物體獲取多普勒數據來測量速度。Blackmore FMCW LIDAR系統由於設計具有更少的運動部件，其具有40度水平視場角，不過據他們稱，未來的LiDAR系統能夠在這方面進行改善和提升。
演算法新秀Deepscale
來自美國矽谷的初創公司Deepscale成立於2015年，致力於為半自動駕駛和自動駕駛汽車開發感知系統。該公司到目前為止通過兩輪融資獲得了350萬美元投資。Deepscale聲稱他們專註於為LiDAR系統打造低功率處理器。目前，對於他們即將推出的LiDAR系統的消息還不多，不過，這家年輕的公司承諾將在2017年陸續發布關於新款系統的詳細信息。
（部分資料來自建約車評、新智駕、新智元、厚勢、智東西、車雲網等）
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