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量产元年,激光雷达决胜“千纳米”之外

时间:2023-07-13 15:37:00 激光器激光二极管聚焦670nm激光二极管

2022年即将成为人们寄予厚望的激光雷达(LiDAR)量产第一年。2020年,业界见证了汽车企业激光雷达上车需求迎来的第一个井喷期;2021年,蔚来、长安、北汽、长城等相继发布激光雷达自动驾驶计划;在广州车展上,许多汽车公司都出现了新的激光雷达车型,自行车比以往任何时候都多;在不久的将来,Innovusion(图达通)、速腾聚创、华为等厂商也有望在更多的量产项目中落地。

目前,我国激光雷达技术的发展与国外并驾齐驱,甚至有超越的趋势。毫无疑问,激光雷达技术路线的选择是相关企业战略胜利的关键。一些国内龙头公司选择了机械 为了降低布局风险,固态双技术路径。

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内卷加剧,寻求突破

激光雷达市场机遇、挑战和危机。激光雷达是领先的供应商Ouster创始人、首席执行官Angus Pacala就指出:“未来五年内,只有三到五家激光雷达公司会活下来。”因为许多企业无法筹集到足够的资金生存下来,有些企业会获得成功,有些则会被收购。

Yole预计2026年汽车及工业应用激光雷达市场将达到57亿美元;ADAS由自动驾驶车辆驱动的激光雷达市场将以11%的复合年增长率增长到23亿美元。

在大规模生产的过程中,激光雷达制造商齐头并进,技术路线百花齐放。激烈的市场竞争加剧了行业内部卷。当然,随着感知能力的不断提高,整体成本也在下降。

激光雷达技术百花齐放

无论技术路线如何,激光雷达在大光比、暗光、恶劣天气环境、细节识别、静态物体识别等方面都具有无与伦比的优势。在交通拥堵、道路复杂、环境干扰、疲劳驾驶等条件下,准确收集三维环境信息,为自动驾驶车辆的感知预测和决策功能提供充分保障。作为综合性能最好的一种传感器,其产品优势将在消费升级与智能驾驶需求提升中日益凸显。

随着激光雷达市场的突破,行业也将加快洗牌,有望走出内卷。

只争朝夕,落地为王

既然技术各有千秋,就要权衡,选择优缺点多的技术。在机械、混合和固态中,Innovusion选择混合固态二维扫描方法。混合固态激光雷达似乎介于机械和固态之间,它被批评不是纯固态,或一些移动部件,不够可靠。

真的是这样吗?Innovusion混合固态是目前量产车的最佳选择。其优点包括:激光发射和接收装置固定,成本低;产业链成熟,可建立高性能、符合汽车规则的批量产品。

纯固态激光雷达作为一种先进的解决方案,具有尺寸紧凑、性能可靠、集成方便、成本低等优点,但其最大的症结是技术不成熟,无法满足L3 自动驾驶汽车对激光雷达的高可靠性要求。特别是,一些核心设备缺乏成熟的供应商,这是目前许多公司不可逾越的差距。

进入商业批量生产阶段,混合固态激光雷达具有体积小、成本低的优点,没有纯固态激光雷达核心设备的难度和不确定性,更容易实现。

Innovusion认为混合固态是工业发展必须迈出的一步,也是满足高级自动驾驶汽车安全需求的第一代模生产激光雷达。事实上,混合固态是机械和纯固态之间的过渡阶段。在未来漫长的自动驾驶过程中,大规模生产的产品将迭代几代,大约10到20年,有很多机会。

第二种技术选择是激光波长,Innovusion选择了1550nm。原因是与一些公司使用的905相比nm1550nm对安全驾驶具有重要意义。一是容易满足人眼安全要求;二是抗干扰能力强;三是光束质量高;四是光源亮度高。以上优点使1550nm波长激光雷达可以探测更远的距离,识别更小的物体障碍,创造更长的反应时间,提高自动驾驶的安全性和舒适性。

看来Innovusion这是一种落地为王的做法,一切都是为了实用和量产

距离和分辨率是实际应用的真谛

激光雷达有四个基本组成部分:激光发射器、扫描器、接收器和处理单元。Innovusion分别采用1550nm光纤激光器,转镜 振镜方案、APD(雪崩二极管)和FPGA芯片

这种组合成就Innovusion激光雷达的分辨率优势:0.06°*0.06°,最远探测距离500米,10%反射率下探测距离250米,它给感知、规划、决策和执行制动留下了充分的反应时间。事实上,450米外的车辆也可以收到大约15点的反馈,这是低线激光雷达难以想象的指标。

转镜 振动镜方案可以实现相对成熟的机械结构的二维扫描。激光通过反射镜投射到旋转镜上,使光线能够快速实现纵向和横向扫描。其关键部件是满足汽车规则要求的电机。

APD它可以放大反射激光束产生电信号,然后使用FPGA为了满足不同车库对软件算法的灵活需求,进行信号处理。

值得一提的是,Innovusion独创的“定睛凝视该功能可以在视野中产生高密度点云,以获得更准确的三维信息,更好地跟踪车辆和行人,或根据道路坡度调整,以提高自动驾驶的可靠性和安全性。

探测距离与分辨率密不可分。在对安全驾驶构成典型威胁的抛洒场景中,外人很难在100米处识别,Innovusion图像超远距离激光雷达在100米外探测200米*30cm大小的抛洒物易如反掌,点云清晰(5-6点);在相同条件下,标准探测距离为150米的激光雷达相形见绌。

为什么要达到250米标准探测距离?因为自动驾驶汽车需要避让道路上的各类障碍物,只有在非常确切地判断出来障碍物时才刹车绕行。当障碍物的大小从一辆车缩小到20时cm只有当标准检测距离达到250米(10%反射率)时,才能在100米到150米之间检测到高或黑色轮胎(反射率约为3%)。这一距离是自动驾驶汽车在高速场景下的最小安全距离。

有上述技术加持,Innovusion激光雷达的应用场景自然延伸到自动驾驶、车联网、轨道交通、智能高速、无人矿卡、安全等领域。

量产上车靠供应链保障

Innovusion认为激光雷达有三个满足条件,即满足自动驾驶的安全要求;满足汽车规则要求;满足可控的大规模生产成本。

第一条说了很多,第二条是硬指标,必须做;第三条也很重要,因为它是激光雷达能否在主流车型中迅速普及的重要限制因素。上面也说过,Innovusion在成熟产业链的基础上,选技术路线,随着产量的增加,成本可以大大降低。当产量达到一定水平时,价格可以达到汽车公司大规模生产汽车的可接受程度。第一批配备激光雷达的车型必须是相对高端的车型,以确保汽车公司接受激光雷达的成本。

从供应链的角度来看,Innovusion所选扫描设备是一种成熟、可靠、可快速大规模生产的部件,如扫描镜,上游为电机、控制器、透镜,行业多年发展非常成熟,只需抛光工艺组合,即可实现大规模生产,容易爬坡。

此外,面对汽车激光雷达的新事物,需要快速开发、快速迭代、成熟产业链。作为激光雷达制造商,Innovusion与以威来为代表的整个供应链和客户建立了密切的合作伙伴关系,并得到了各方的大力支持。这种新的合作伙伴关系将加速整个行业的发展。

Innovusion激光雷达先进制造基地建立在宁波和武汉,年产能力可达10万台。

Innovusion第一条全工业化汽车标准激光雷达生产线

技术研发凭实力说话

InnovusionR&D中心成立于2016年11月,在硅谷、苏州和上海设有。核心R&D团队成员实力雄厚:公司创始人和R&D团队骨干成员主要来自北京大学、清华大学、麻省理工学院、加州伯克利等世界知名大学,经验丰富。

联合创始人兼CEO鲍君威硅谷高科技公司的人才更注重技术开发;国内汽车行业的专家带来了传统汽车行业的工程开发模式和概念。两种人才思维的碰撞形成了开发和生产具有竞争力的产品的力量。他们致力于激光雷达的探索和创新,已成为继续促进自主驾驶和智能交通发展的支柱。

看看鲍君威的过往经历:早在1998年,鲍君威就曾与两位合伙人创办专攻半导体光学测量技术的公司,该初创公司后来被全球第三大半导体设备厂家日本东电电子收购,并将该技术作为先进半导体生产工艺的一个标准测量技术。

2014年,鲍加入百度美国研发中心,在百度成立自动驾驶部门后,负责车载计算系统和传感器团队,确定激光雷达和各种传感器的技术发展路线,促进百度和Velodyne深度合作伙伴关系。

鲍君威成立于2016年11月,专注于激光雷达Innovusion。他认为激光雷达是实现自动驾驶的核心技术,相当于自动驾驶的眼睛

脚下有应用路

Innovusion为蔚来NAD全栈自动驾驶技术的不断进化做好了准备。其图像超远程激光雷达猎鹰将在今年第一季度搭载威来首款旗舰车ET7上量产上市。与安装在前保险杠等位置相比,ET7.望塔设计不仅在视野上占主导地位,而且在防尘和保持清洁方面具有明显的优势。Innovusion激光雷达具有500米的最远探测距离、超高角分辨率和大规模生产能力L3 自动驾驶需求已成为蔚来ET7自动驾驶超感系统量产标准。

在月初举办的2022年国际消费电子展(CES)上,Innovusion首款图像级中短距激光雷达Robin也迎来了全球首次亮相,其与图像级超远距激光雷达猎鹰的全新组合,将为整车周边的全方位感知方案建立更有效的安全及性能保障。值得一提的是,本周,Innovusion与自动驾驶头部公司蘑菇车联已达成战略合作,双方将基于各自前瞻性的技术优势与深厚的资源布局,围绕自动驾驶、车联网及其他业务场景展开深层合作,携手共同推动高性能激光雷达大规模量产应用,加速高级别自动驾驶商业化落地进程。

在智慧交通方面,Innovusion的图像级远距离激光雷达捷豹精英版也将发挥无可替代的作用。其在10%的反射率条件下可以探测200米远,最大探测距离可达400米,细小障碍物探测在100米以外,同时具备与摄像头进行像素级融合的强大能力,可以为智慧交通提供可靠的感知,保障智慧交通参与要素的安全高效运作。

目前,Innovusion的图像级远距离激光雷达已在百度Apollo智能交通城市项目,包括北京、长沙、沧州等地落地部署。近期,Innovusion的捷豹系列激光雷达也已在北京亦庄高级别自动驾驶示范区完成部署。该系列产品具有宽视场角和高分辨率,对道路上的行人及物体进行更准确的监测及分类。其探测精度高,可以识别到70米外的直径仅为5毫米的线缆;探测距离远,最远可达400米,并实现120-140米范围内的20cm大小的抛洒物检测,并结合C-V2X/5G可及时向目标车辆发送最优行驶线路信息,使车辆巡航更顺畅、更安全、更高效。

值得全力以赴

 “每一点安全提升,都值得全力以赴。”鲍君威也是这样想,这样做的。我们相信,这也是致力于自动驾驶产业发展的各路厂商合作的基石。

合作联系方式:18515441838,标注“合作”。

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