自動(dòng)駕駛汽車(chē)的“眼睛”：國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)幾乎無(wú)話語(yǔ)權(quán)

激光雷達(dá)昏聵，讓自動(dòng)駕駛很糾結(jié)

人靠眼睛看路，無(wú)人車(chē)也是。激光雷達(dá)就是無(wú)人車(chē)的"眼睛"。

伴隨自動(dòng)駕駛的落地，原來(lái)主要用于三維掃描的激光雷達(dá)，成為自動(dòng)駕駛汽車(chē)的必備，甚至決定著自動(dòng)駕駛行業(yè)的進(jìn)化水平。但在這個(gè)切中行業(yè)要害的領(lǐng)域，國(guó)貨幾乎沒(méi)有話語(yǔ)權(quán)。

4 月 22 日，無(wú)人駕駛巴士"阿波龍"載著乘客行駛在路面上。中新社記者 張斌 攝

激光雷達(dá)不可取代

激光雷達(dá)是個(gè)傳感器，自帶光源，主動(dòng)發(fā)出激光，感知周?chē)h(huán)境，像蝙蝠通過(guò)超聲波定位一樣。

按照自動(dòng)駕駛 L1 — L5 的等級(jí)劃分，L3 及以下屬輔助駕駛或低級(jí)別自動(dòng)駕駛，L4、L5 才算得上高級(jí)別自動(dòng)駕駛甚至無(wú)人駕駛。目前的自動(dòng)駕駛都處于 L3 以下階段，毫米波雷達(dá)甚至攝像頭都能夠滿足汽車(chē)的視覺(jué)需求，特斯拉就應(yīng)用了前者。但要想發(fā)展到高級(jí)別自動(dòng)駕駛階段，受測(cè)距、分辨率、精度、信息全面性的影響，激光雷達(dá)不可替代。

激光雷達(dá)可以精準(zhǔn)測(cè)距：通過(guò)獲取激光打在物體上并返回接收器的時(shí)間，乘以光速即可獲得。由于打出的每一束光都帶有相對(duì)位置信息，激光雷達(dá)可以利用算法實(shí)時(shí)生成汽車(chē)周?chē)h(huán)境的高清數(shù)字地圖，進(jìn)行目標(biāo)跟蹤和識(shí)別。國(guó)內(nèi)主流激光雷達(dá)企業(yè)北科天繪總經(jīng)理張智武向科技日?qǐng)?bào)記者介紹，激光雷達(dá)的掃描精度高、沒(méi)有畸變，毫米波雷達(dá)只知道前方有障礙物，并不能準(zhǔn)確描述大小和形狀。

激光數(shù)據(jù)是矢量數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)可以分類(lèi)、提取、處理，自動(dòng)辨別車(chē)道線、擋車(chē)柱、交通標(biāo)識(shí)牌、樹(shù)木等，這也是其他傳感器做不到的。

激光雷達(dá)常以線數(shù)區(qū)分，并通常設(shè)計(jì)為 2 的指數(shù)級(jí)，如 4 線、8 線、16 線、32 線、64 線及問(wèn)世不久的 128 線頂級(jí)測(cè)試產(chǎn)品。線數(shù)是指激光發(fā)射光源數(shù)，16 線產(chǎn)品有 16 個(gè)光源，以此類(lèi)推。目前能上路的自動(dòng)駕駛汽車(chē)中，凡涉及激光雷達(dá)者，使用的幾乎都是美國(guó) Velodyne 的產(chǎn)品。這家公司成立于 1983 年，位于硅谷，其激光雷達(dá)產(chǎn)品是行業(yè)標(biāo)配，占八成以上市場(chǎng)份額。

"芯片化"才能瘦身降價(jià)

線數(shù)決定激光雷達(dá)的分辨率。激光雷達(dá)以旋轉(zhuǎn)掃描的方式工作，一個(gè)光源掃一圈，得到一條 360 度的水平環(huán)形視線，這也是為什么無(wú)人車(chē)頂?shù)?大花盆"都要不停旋轉(zhuǎn)。光源越多，視線越密集，實(shí)時(shí)地圖的分辨率越高。張智武以素描類(lèi)比：素描由線條構(gòu)成，線條越密，畫(huà)越清晰。

最早的國(guó)產(chǎn) 16 線產(chǎn)品于 2016 年推出，目前最高 40 線。

制造多線數(shù)激光雷達(dá)，國(guó)內(nèi)廠商普遍面臨工藝繁瑣的問(wèn)題。以傳統(tǒng)方式增加激光雷達(dá)線數(shù)就像拼接越來(lái)越寬的暖氣片，造成產(chǎn)品體積成倍放大，同時(shí)極大增加量產(chǎn)難度。據(jù)激光雷達(dá)企業(yè)飲冰科技 CEO 金元浩介紹："現(xiàn)有工藝條件下，提高線數(shù)需要增加印制電路板的數(shù)量，激光雷達(dá)的體積也會(huì)隨之大幅增加。尺度和集成度必須兼顧。"

國(guó)外廠商之所以能做出 64 甚至 128 線的激光雷達(dá)，內(nèi)部元件的芯片化起到?jīng)Q定作用：縮減激光雷達(dá)的體積、減少散熱、有助于量產(chǎn)。

這需要容量大、傳輸速度快、信息處理高效的專(zhuān)用芯片。目前國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)企業(yè)一般購(gòu)買(mǎi)德國(guó) osram 發(fā)射器。對(duì)此，國(guó)內(nèi)智能汽車(chē)研究專(zhuān)家黃武陵強(qiáng)調(diào)"核心芯片，尤其是發(fā)射器和探測(cè)器，國(guó)產(chǎn)化程度、抗干擾等方面需要提高"。

不同于手機(jī)芯片，接收芯片不追求單位面積晶體管數(shù)量最多，但對(duì)分辨率有更高要求。原來(lái)需求少，一年幾萬(wàn)片，這兩年風(fēng)口突然轉(zhuǎn)向高分辨率的高質(zhì)量傳感器，接收芯片生產(chǎn)工藝不成熟，技術(shù)能力不足。"激光信號(hào)的接收對(duì)集成度要求很高，原來(lái)做 1 × 1 的單點(diǎn)傳感器，現(xiàn)在汽車(chē)對(duì)分辨率要求高，要 1064 × 768。"金元浩說(shuō)。按自主工藝生產(chǎn)這個(gè)分辨率的產(chǎn)品，與半塊汽車(chē)前擋風(fēng)玻璃大小相當(dāng)，用起來(lái)不現(xiàn)實(shí)。因此，國(guó)貨正在從分辨率沒(méi)那么高的芯片起步追趕。

自主研發(fā) 備戰(zhàn)量產(chǎn)市場(chǎng)

國(guó)內(nèi)有研究所、激光雷達(dá)廠商正在自主研發(fā)發(fā)射芯片和接收芯片，但都處在初級(jí)階段，產(chǎn)品尚未定型。"車(chē)載激光雷達(dá)是小眾行業(yè)，近幾年隨著國(guó)內(nèi) L2 級(jí)自動(dòng)駕駛的發(fā)展才有市場(chǎng)，行業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備不夠，人力投入不足。"金元浩說(shuō)。他所在的公司就在做 16 線激光雷達(dá)的發(fā)射芯片，但也是用低價(jià)產(chǎn)品搶占市場(chǎng)份額。

線數(shù)相同，不同產(chǎn)品的效果也不盡相同。據(jù)金元浩介紹，精度、穩(wěn)定性、分辨率等參數(shù)與主流產(chǎn)品還有差異。尤其國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)的穩(wěn)定性相對(duì)不足，汽車(chē)行業(yè)又對(duì)安全性要求極高，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，本來(lái)不大的市場(chǎng)，更難覓國(guó)貨蹤跡。

激光雷達(dá)貴，一在必需，二在緊俏。這是一個(gè)完全意義上的賣(mài)方市場(chǎng)。Velodyne 16 線產(chǎn)品年初價(jià)格減半后仍達(dá) 4000 美元，百度智能車(chē)搭載的 64 線產(chǎn)品 ( 也是目前市場(chǎng)適用的最高級(jí) ) 約 8 萬(wàn)美元，比一般汽車(chē)都貴。價(jià)格是無(wú)人車(chē)量產(chǎn)和商業(yè)化的攔路虎。

正因如此，國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)才要攻關(guān)。據(jù)張智武介紹，北科天繪的 16 線產(chǎn)品去年賣(mài)價(jià) 5 萬(wàn)元人民幣，今年不到 3 萬(wàn)元，和 Velodyne 16 線的折扣相當(dāng)，"一旦做出來(lái)，售價(jià)就腰斬"。議價(jià)空間之外，自動(dòng)駕駛一旦從測(cè)試走到量產(chǎn)，激光雷達(dá)市場(chǎng)巨大，國(guó)貨不能拱手讓人。

新的技術(shù)方案也在出現(xiàn)，"激光雷達(dá)正往固態(tài)化方向發(fā)展，國(guó)內(nèi)廠商需要抓住新的方向，與國(guó)外同行同步發(fā)展。"黃武陵說(shuō)。相對(duì)于傳統(tǒng)的 360 度機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)，固態(tài)激光雷達(dá)基于電子部件進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，去除了機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，是革命性技術(shù)。這條新賽道上，國(guó)內(nèi)廠商可與國(guó)外同行站上同一起跑線。