各出奇招顯神通，激光雷達上演「八仙過海」

隨著自動駕駛量產競賽越來越激烈，另一場高風險的競爭也在同步進行。作為L3級及以上自動駕駛無法繞過的核心感測器，激光雷達在過去幾年一直處於風口浪尖，尤其是不同的技術路線、產品量產時間點、降成本路徑等等成為企業之間競爭的核心要素。

截止目前，根據高工智能產業研究院（GGAI）報告稱，全球有超過50家激光雷達初創公司參與市場角逐。受益於技術提升及產能提升，2025年全球車用激光雷達市場規模有望達到百億美元。

按照整車裝配2-4個激光雷達（前後探測距離）測算，對應整車成本為800-1600元。以2025年前裝市場20%滲透率估算，屆時國內激光雷達市場規模有望超過150億元。

近日，一家光譜掃描激光雷達(LIDAR)初創公司Baraja開始嶄露頭角。這家公司承諾，自動駕駛汽車製造商將迎來兩大重大更新：獲得比以前更優秀的激光掃描系統、並且採用更為低調和靈活的外形設計。

和大多數激光雷達公司不同，Baraja選擇了一種完全不同的方法，它的光譜掃描系統依靠可調節波長的激光器，這種激光器可以在不同頻率的紅外光下快速循環。然後激光通過稜鏡，由於不同的頻率是從不同角度下的稜鏡另一面出現，所以這能在沒有活動部件的情況下有效提供掃描。

Baraja希望解決另外一個關於傳統LIDAR的常見問題——不需要將所有的東西都裝在一個盒子里，光譜掃描系統能將激光發射器跟稜鏡光學分開。

同時，由於Baraja可以通過精準控制發射出的光的波長進而使得LIDAR在場景特定部分的注意力變得更加敏銳，所以從理論上來講，自動駕駛汽車可以選擇犧牲更大的掃描範圍而得到更密集的成像部分。這款激光雷達可以檢測到650英尺（接近200米）之外的黑暗物體。

目前，傳統的機械式激光雷達通過感測器的自身旋轉捕捉360度的視圖，而Baraja的激光雷達是靜止的，通過在一輛自動駕駛汽車上安裝四個邊角激光雷達進行全覆蓋。「這種方法提高了可靠性，減少了運動部件由於恆定振動而導致了一系列問題。」這家公司的創始人表示。

「BARAJA」在西班牙語里是一張撲克牌或洗牌的意思，暗示了公司激光雷達的推出對「行業洗牌」的能力。

除了激光雷達本身結構的創新，另一個創新是感測器的「大腦」，一個處理激光雷達數據的引擎，被單獨安置在車內，這樣可以更好地保護它免受潛在的損壞。這個引擎可以處理來自四個激光雷達的數據，通過光纖電纜連接。

在業界最關注的成本方面，Baraja相關負責人透露，由於產品更多使用的是現有的通訊及汽車零部件，因此在後續大規模生產和供應鏈方面具備先天的成本優勢。

另一家激光雷達領域的巨頭Velodyne，則是透露，目前他們的產品和技術正朝著可量產、低成本以及車規級的方向去努力。到2021年，他們將推出更多的激光雷達產品到市場上，在遠距離、高解析度等性能方面不斷向前推進。

在無人機、安全防護以及其他工業領域佔有較大市場份額的Velodyne，目前在自動駕駛領域也更多是基於測試場景的應用。而目前全球也僅有法雷奧的Scala（和Ibeo技術合作）的激光雷達已經通過車規級並搭載在量產車上。

目前，Velodyne 已經在激光雷達元器件晶元化方面取得了很多進展，這家公司將激光雷達的激光發射元器件和接收元器件都集成到 ASIC 晶元上，讓整個硬體的體積不斷縮小，整體性能得以提升。而且，他們的下一個技術方向是採用硬體和軟體的聯合設計。

近期，自動駕駛軟體初創公司Renovo宣布，Velodyne旗下最新的128 線激光雷達（VLS-128）將成為參考配置。Renovo的AWare是為自動化出行量身打造的操作系統，讓車隊運營商能自由的選擇並完成軟硬體和服務的整合，打造出最適合自己的AMaaS服務。

按照目前的場景應用，自動駕駛車輛必須能夠在高速行駛時辨別其他車輛、建築物、道路標誌、深色衣物中的行人等。那麼，激光雷達系統的性能要求不斷增加，特別是解析度和有效範圍的提升，對於高速應用，系統必須能夠在距離為300米的距離內檢測具有10%反射率的物體，並區分大小為30厘米的物體。

為了讓激光雷達的性能更優良，傳輸的距離更遠，同時又安全，工作在較低功率下，更高波長的激光雷達進入了初創公司的視線。

2017年初，矽谷無人駕駛初創公司Luminar對外宣布，其將推出更高性能的量產級別激光雷達，相比當前市場上的系統，其解析度高出50多倍且測量範圍高出10倍，可以檢測到距離200米的難以看見的低反射性物體，例如道路上的黑色汽車或者輪胎等，而且在每小時75英里的速度下仍然能夠提供7秒的反應時間。」

能達到如此強悍的性能，全賴公司採用了業內少見的1550nm波長，相比激光雷達的典型波長更長，這直接影響了長距離光通信的效果。

芬蘭VTT技術研究中心在今年對它們名為Marilyn的機器人自動駕駛汽車進行了升級，加裝了1550 nm波長LiDAR光學元件以及智能軟體，大幅改善了感測器性能。

附加的軟體模塊能夠過濾LiDAR探測的點雲數據，評估掃描可靠性，以確保車輛能夠在雪、霧天氣中的正常運行，在這些環境下，LiDAR感測器能夠「看」到可見光和近紅外光譜範圍。

國內激光雷達公司鐳神智能也在研發1550nm的激光雷達，其最新的1550nm 雷達用脈衝光纖激光器為自主研發，包含有三個型號LFP-1550-600，LFP-1550-1000，LFP-1550-2000，均工作在1550nm下。

區別在於不同的平均輸出功率，三個型號的平均輸出功率最小依次為0.6w、1w、2w，這個數值也是可以調的，功率穩定性（t>8h）表現為小於3%。在成本方面，鐳神智能的一大優勢就是自主研發1550nm的光纖激光器。

從目前激光雷達的量產落地路徑來看，各家主機廠、自動駕駛初創公司是目前激光雷達在測試、測繪市場的主要用戶。此外，無人配送車、商用車（環衛、港口、幹線運輸）、自動駕駛計程車隊是主要的可見量產市場。

而最大的市場，無疑是乘用車市場。近年以來，全球各大主機廠開始加大激光雷達的技術合作和戰略投資。

Luminar是一家激光雷達感測器製造商，其產品用於自動駕駛汽車用3D技術觀察周圍環境。Luminar將其最新的技術提供給沃爾沃汽車公司，後者也投資了這家位於矽谷的初創企業。

Luminar在2017年與矽谷的豐田研究院建立了激光雷達研發合作，沃爾沃汽車是其第二家合作汽車公司。除此，Luminar還正與另外兩家汽車製造商合作，但其拒絕透露具體細節。

寶馬則是決定使用Innoviz的固態LiDAR和計算機視覺技術，應用在L3-L5級自動駕駛技術中，並將Innoviz的技術整合到Intel-Mobileye平台中，用於測試和批量生產。

與Waymo競爭自動駕駛計程車隊業務的通用汽車，則是在去年10月宣布收購激光雷達技術（LIDAR）公司——Strobe Inc。作為收購協議的一部分，Strobe公司的工程師將加入通用汽車旗下Cruise Automation團隊，一起定義和開發應用於自動駕駛汽車的下一代激光雷達解決方案。

自動駕駛車輛感測器配置的另外一條路線就是視覺與激光雷達的深度融合。

近日，嶺緯科技（Neuvition）發布第一款稱為Titan M1的高清視頻激光雷達。該款准固態激光雷達高達480條線，每條線最高1280個點 (即解析度為1280 x 480)，探測距離可達200米，採用1550納米的窄帶激光技術。

視頻融合是嶺緯激光雷達的重要特性之一，其配套的攝像頭可以產生無色的點雲，或彩色點雲，這樣既可輸出傳統點雲也可輸出融合物體信息的實彩點雲。此外，TITAN M1也有一個兩件式設計的專利申請，包括一個主控制系統和一個緊湊設計的激光雷達頭。

高工智能產業研究院（GGAI）報告稱，到2025年，車用激光雷達以固態FLASH和MEMS混合固態技術路線為主流；汽車主機廠及傳統Tier1巨頭將加快收購、戰略投資等方式來主導主流激光雷達市場；而初創企業則瞄準低成本激光雷達路線，搶佔進入自動駕駛供應體系的「入場券」。

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