旋轉激光雷達感測器可能會在未來十年成為市場主流

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Velodyne發明了現代化的三維激光雷達掃描儀。其獨特的設計將64個激光器安裝到旋轉平衡架上，但近年來，它將很快將被新一代固態激光雷達感測器淘汰，該感測器使用單個固定激光器掃描場景。

一家名為Ouster的創業公司正試圖挑戰這一觀點，以具有競爭力的價格推出旋轉激光雷達感測器。4月下旬，我們與Ouster首席執行官Angus Pacala進行了交談，他對旋轉和固態激光雷達之間的權衡有著特殊的專業知識。Pacala之前曾是Quanergy的聯合創始人，Quanergy是固態激光雷達最著名的創業公司之一。

作為Quanergy的聯合創始人，Pacala非常熟悉固態激光雷達技術的優缺點。所以這說明當他決定創建另一個激光雷達公司時，他決定不再做另一個固態激光器。「固態激光雷達」實際上是一個涵蓋幾個非旋轉激光雷達設計的總稱。有一種稱為MEMS 微機電系統的方法,涉及使用微小鏡子來控制激光束。其他固態激光雷達採用稱為光學相控陣的技術來控制激光束，而無需移動部件。第三類稱為閃光激光雷達，無需光束轉向，只需一次閃光即可照亮整個場景，並通過類似於數碼相機的二維陣列感測器檢測返回的光線。

Pacala的老牌公司Quanergy並未詳細解釋其技術。但據報道，它集中在相控陣方法上。從長遠來看，倡導者設想將幾乎所有的電子設備（包括激光器本身，光束控制電路，檢測器和支持計算能力）都包裝到一個晶元上。消費產品中的固態激光雷達很可能不像旋轉激光雷達那樣必須從汽車頂部伸出才能正常工作。

這在理論上聽起來不錯，而且Pacala在2012年與他共同創立了Quanergy公司時大概認為這是對的。但是他顯然改變了主意，因為他的第二次激光雷達創業使用了更傳統的旋轉激光方法。Pacala指出了傳統設計的幾大優勢。最明顯的是36度視場。您可以在汽車頂部安裝一個激光雷達裝置，並且可以全面了解汽車的周圍情況。相比之下，固態激光雷達固定在適當位置，視場角一般在120度或更小。採用固態感測器至少需要4台才能達到可比較的覆蓋範圍。

Pacala說，另一個不太明顯的優勢是眼睛安全規則允許移動的激光源以比固定激光源更高的功率發射。使用旋轉感測器時，激光只集中在任何特定的方向上，其360度旋轉的一小部分。因此，旋轉激光雷達裝置可以為每個激光脈衝提供更多功率，而不會造成眼睛損傷。這樣可以更容易地檢測到返回閃光，因此在可預見的未來，紡紗單元可能比靜止單元具有範圍優勢。

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同時，大多數領先的固態設計都面臨著實現遠距離的重大挑戰。MEMS系統中的微小反射鏡只能反射如此多的光線。這使得從遠處物體反射激光束並檢測返回閃光本質上很困難。相控陣方法傾向於產生比其他技術分歧更大的光束，因此很難實現長距離，高掃描解析度和寬視場的組合。使用閃光燈激光雷達時，每個閃光燈的光線都會散布在整個視場內，這意味著只有一小部分光線會照射到任何特定點。並且光電探測器陣列中的每個像素都必須非常小，從而限制了它可以捕獲的返回光量。

固態方法非常具有挑戰性，他認為傳統的旋轉激光雷達技術具有獨特的優勢，至少在未來十年內會繼續發揮其作用，特別是在高端市場。Pacala預測，「絕大多數激光雷達系統將在10年內成為固態」。「但是，可能還會有一些旋轉激光雷達感測器，它們的性能非常高，價值很高。」在過去15年左右，固態存儲設備越來越受歡迎，特別是在移動設備中。然而，今天仍然有大量的傳統硬碟驅動器正在銷售旋轉磁碟。該設計提供了高容量和低成本的無與倫比的組合。

同樣的道理，Pacala預計未來的低端激光雷達設備大多是固態設計，就像今天大多數移動設備都具有固態存儲一樣。但對於要求最苛刻的應用（包括自動駕駛汽車），他預計高端旋轉激光雷達將有一個重要市場，可提供遠距離，高解析度和廣泛的視野。雖然Ouster採用與Velodyne相同的基本技術方法，但該公司正在提供透明和積極的定價，這可能會給Velodyne帶來麻煩。

Ouster提供三種型號，低價的16激光感測器，稱為OS-1，價格為3500美元，64激光版本的OS-1價格為12000美元，還有一種稱為OS-2的較長距離64激光器。費用24000美元。這與Velodyne的產品相比如何？Velodyne以4000美元的價格出售其16激光「冰球」激光雷達，這與Ouster的3500美元16激光機型大致相當。就在最近的去年12月，福布斯報道稱，Velodyne的老款64激光機型仍然價格為75000美元，僅比10年前的85000美元略低。

當問及Hall如何將Velodyne的HDL-64E激光雷達與64激光OS-1的價格比較時，她回答道：「Velodyne的HDL-64E是十年前開發的，從那以後，Velodyne已經做出了很多改進。 Lidar產品向Velodyne的新Lidar產品VLS-128發售，批量定價為12000美元或更少。「的確，VLS-128比Ouster的OS-1擁有更令人印象深刻的規格。Velodyne的高端設備具有很長的使用範圍，可以與Ouster的OS-2相媲美，OS-2售價24000美元。一台VLS-128的價格是多少？霍爾說，它「尚未定價銷售。」

最終，激光雷達單位的單個單價並不重要。所有這些激光雷達公司的長期目標是以數千甚至數百萬的單位出售感測器用於消費者車輛。一個批量購買激光雷達單元的汽車製造商將從單個單位價格中獲得很大折扣。但是，像奧斯特那樣公布立即交付的具體價格有助於建立信譽。我們相信Velodyne將會盡一切努力在未來的某個時間匹配Ouster的12000美元的價格。但是，今後要做到這一點與今天能夠做到這一點不是一回事。

總的來說，與Ouster的Pacala的對話使我不太看好激光雷達成本的改善。價格正在下降，正如Velodyne今年為其16激光器降價50％所示。如果你願意為更低範圍和更高解析度的激光雷達尋找解決方案，你可以找到價格幾千甚至幾百美元的單位。

但是最好的激光雷達裝置，也許是唯一適合完全無人駕駛的汽車的裝置，似乎要花費數萬美元。值得注意的是，另一個激光雷達技術的主要參與者是Waymo。Alphabet子公司一直在研究自動駕駛汽車近十年，他們已經從使用Velodyne設備轉移到他們自己生產的激光雷達技術。

該公司仍在使用相同的基本旋轉激光方法，但據報道已經計算出如何將激光雷達單元的成本降低10倍。由於不知道它們的原始數據，因此很難將其轉化為具體的價格。但可以肯定的是，Waymo的單位成本不超過8500美元，並且可能更少。

對於沒有稱為Waymo的公司來說，這可能是一個解決問題的問題。由於產量較高，複雜產品的價格自然會下降。今天，激光雷達裝置的需求只是五到十年內的一小部分，當時公司急於擴大無人駕駛計程車。隨著激光雷達生產的擴大，改進的製造技術和規模經濟將不可避免地使激光雷達成為可能。

雷達可能會在幾年內看到很大的進步，可以實現更高解析度的成像，幾乎可以與激光雷達競爭，識別許多物體，幀速率高達50赫茲，而且沒有激光雷達的缺點。

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六個高解析度雷達單元是否比LIDAR便宜？這就是說高解析度雷達看起來令人印象深刻。它可能可以區分高架標誌和高速公路上的卡車。同樣，它可能有足夠的解析度，允許原始設備製造商使用它來檢測固定物體，即使在高速公路行駛時也可能會有效減少發生的高速公路分流事故。

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