23%美国人不敢坐的Uber无人车,这些公司在做它的“眼睛” | 黑马荐文
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23%美国人不敢坐的Uber无人车,这些公司在做它的“眼睛” | 黑马荐文

激光雷达是无人车的“眼睛”,无人车要看得见,必须得靠它。

推荐人:黑马哥

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阅读时间:全文 3588字,阅读时间预计6分钟

推荐理由:隔三差五就有公司站出来说自己在做无人车。但这些技术的核心孰真孰假?哪些靠谱?在本文中,你将看到,为什么说激光雷达是无人车技术的关键?激光雷达的商业版图该从哪里拼起?此外,文中还为您盘点了 5 家激光雷达公司或技术提供商,它们或许是未来无人驾驶的救命稻草。本文由深蓝DeeperBlue(ID:deeperbluetech)授权i黑马发布。

Uber 无人车最近挺火。

2016 年 9 月 14 日,Uber 无人车正式向公众开放。来自匹兹堡的 1000 名 Uber “忠实用户” 体验了 Uber 的无人车服务。

然而,美国密歇根大学同日公布的一项研究结果则表明,约 23% 的美国人明确表示自己不会乘坐无人驾驶汽车。

就在不久之前,Instagram 用户 “evelab” 在旧金山拍到了一辆正在路上跑着的 Uber 无人驾驶车。旧金山成为 Uber 无人车与 Google 无人车的第一个正面赛场。

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网友“everlab”在旧金山街头拍到正在进行测试的 Uber 无人车。

加州是对无人车路测比较严格的州,然而似乎 Uber 在加州也拿到了测试拍照。

“我们不清楚这辆车正处于无人驾驶测试,还是有驾驶员开着。Uber 并没有宣布在旧金山有了路测牌照,” 美国《财富》网站在 2016 年 9 月 4 日这样报道,“但是看起来车顶的激光雷达正处于激活状态,它在不停地进行 360 度扫描。” 《财富》暗示人们,Uber 或许又开始做“非法”的事情了。

《财富》网站所说的激光雷达,就是照片中 Uber 无人车顶上那个类似全家桶的罐子,是分辨一辆车是普通车还是无人驾驶汽车的标志。激光雷达是无人车的“眼睛”,无人车要看得见,必须得靠它。

事实上,早在十年前,激光雷达就已在无人车上大显身手。

这事儿要从世界上第一场无人驾驶汽车挑战赛说起。2004 年 3 月 13 日,这场比赛在美国西南部莫哈韦沙漠举行,美国国防部高级研究计划局(DAPPA)在沙漠中铺设了 240 公里长的赛道,从加州的巴斯托一直延伸到内华达州的普里姆。

然而,参赛的无人车军团全军覆没,没有一支车队开完全程,参赛车辆不是抛锚就是被撞坏。DAPPA 宣布一百万美金的奖金轮空,来年再战。

第二年,来自斯坦福大学的团队,率先在无人车 “Stanely” 上使用激光雷达作为传感器,一路顺利披荆斩棘走到终点,并夺得冠军。两年的奖金加在一起,斯坦福的无人车团队拿了两百万美金。

由大众越野车改装而来的 Stanley 车顶上装有激光雷达。

不是所有人都知道这辆 Stanley 的历史性意义。斯坦福大学孕育了后来我们耳熟能详的无人车领域大牛,比如,被称为“无人车教父”的塞巴斯蒂安·特龙(Sebastian Thrun)。

更重要的是,这辆 Stanely 拿到冠军,正是使用了激光雷达作为传感器——这是激光雷达在无人车上的首次使用。

无人车没有驾驶员,想要看得见,必须采用传感器。目前,无人驾驶传感器的主流解决方案就是激光雷达。比如前文提到的 Uber 无人车,以及 Google 无人车,采用的传感器都是激光雷达。

激光雷达依靠激光遇到障碍后的折返时间,计算出相对距离,生成物体的 3D 轮廓,画出汽车周围环境的高精度地图,精度可达到厘米级。一枚激光雷达可以做到 360° 发射激光,从而达到 360° 扫描周围环境的效果。比如像下图这样:

随着无人车越来越火热,传统车企们也开始进入激光雷达的赌局。2016 年 8 月,福特宣布投资激光雷达界的顶梁柱 Velodyne。福特的首席技术官拉什·奈尔(Raj Nair)说:“我们将激光雷达视为关键。激光雷达具备强大的传感能力,可以作为雷达和摄像头的有益补充。”  福特的全自动无人车正在研发,预计 2021 年推出。

但也有人不相信无人车必须要用激光雷达,比如特斯拉的 CEO 伊隆·马斯克(Elon Musk)

“总之我不是激光雷达的粉丝。” 2015 年 10 月,在某次媒体公开见面上,CEO 伊隆·马斯克(Elon Musk)说道:“我不认为大家需要激光雷达……你可以用摄像头加上一个前置雷达来实现一样的效果。我认为这样的组合(摄像头加前置雷达)完全可以替代激光雷达。”

马斯克说的前置雷达其实就是毫米波雷达。毫米波雷达和激光雷达的区别在于载波波长不同,毫米波雷达比激光雷达精度低、可视范围的角度也偏小,但毫米波雷达和摄像头这一对的组合,成本上远低于激光雷达。

事实上,大部分传统车企(如宝马、福特等)在自动驾驶这件事上,是用摄像头加毫米波雷达的组合的。和无人驾驶不同,自动驾驶必须有驾驶员在场,属于更低级别的智能驾驶。特斯拉的自动驾驶也是采用的摄像头加毫米波雷达。马斯克对激光雷达做出这样的判断,或许有自己的出发点。

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激光雷达目前的瓶颈就是一个字:贵。举个例子,Google 无人车目前使用的激光雷达,售价高达 8 万美元。

要想把激光雷达成本压下去,无非通过三条路:

第一,用没那么好的激光雷达。比如用低线数激光雷达,配合其他传感器,组成低成本的感知系统。激光雷达的线上都是探测点,线越少代表着探测点越少、越不精准,同时成本更低。然而,低成本的感知系统意味着对无人车本身的计算能力有更高的要求。

第二,把产量提上去实现规模效应。 2015 年年初,激光雷达的主要厂商 Velodyne 宣布接到了福特激光雷达的大订单。 总裁麦克·耶伦说,“如果一次性大量购买 VLP 32(注:Velodyne 的一款新激光雷达),比如说,100 万台,那么这款激光雷达的单品售价会降至 350~500 美元之间。” 然而,事实上,整个 2015 年,Velodyne 出货量不到 5000 台。在无人车普及之前,看上去这条路也行不通。

第三,用一种叫做固态激光雷达的东西。激光雷达中,最昂贵的成本是机械旋转部件,如果把这个部件替换为电子设备,就是固态激光雷达——这似乎是一条可行的路。

机械式的激光雷达,带有旋转部件,水平视角能够达到 360°。而固态式的激光雷达,没有旋转部件,水平视角小于 180°——一个雷达不够,多加几个就行了,可视范围也能一样。

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固态激光雷达的出现,能一次性解决两个问题:体积和成本。机械式激光雷达的旋转机械部件又贵又占地方。而固态激光雷达抛弃机械部件,转用电子扫描代替,因而体积更小,更易在车内集成, 并且成本更低。举个例子,美国新兴激光雷达公司 Quanergy 开发的固态激光雷达,计划 2017 年底量产,媒体公开材料上说,单个售价仅 250 美元。

在激光雷达的版图上,原本只有一些老牌公司如瑞士 Leica 致力于为飞机制作激光雷达。感谢无人车市场的蓬勃兴起,一些针对无人车的激光雷达企业应运而生,比如:美国的 Velodyne、Quanergy、 TriLumina,德国的 Ibeo、以色列的 Innoviz、加拿大的 LeddarTech。

而中国本土的激光雷达企业,与国外相比在技术上仍有较大差距,拥有核心技术的不多。限于技术难点和硬件成本高,多数企业主要代理生产,或者“贴牌” 生产。总体来说,国产低精度的激光雷达在无人驾驶这类高端市场动静不大,反而在扫地机器人这类中低端市场取得了突破。

深蓝选择了国外的一些代表性新兴激光雷达企业,作为盘点与大家分享。这些企业都拥有成熟的激光雷达产品,或者是能提供相对先进的激光雷达技术。

Velodyne

在激光雷达领域,Velodyne 最资深。 2007 年第三届比无人车挑战赛最终完赛的 6 支车队中,有 5 支使用的是 Velodyne 生产的 64 线激光雷达,包括最终的冠亚军卡内基梅隆大学车队与斯坦福车队。

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Velodyne 官网,激光雷达产品展示

Velodyne 老本行其实是做专业音响。2016 年年初,激光雷达这条业务线剥离出来,自成 Velodyne LiDAR 公司,目前有包括 Velodyne 16、32、64 线雷达三个系列,已与 25 个不同的无人驾驶汽车项目合作。

福特汽车公司与 Velodyne 的合作已超过 10 年,在 2016 的 CES 展览上,Velodyne 借福特的展台展示了他们最新的产品:新型固态混合激光雷达 Solid-State Hybrid Ultra Puck Auto。这项产品的尺寸与之前 16 线的差不多,但线数翻倍,可以满足大多数无人驾驶场景的要求。

在融资方面,2016 年 8 月 16 日 Velodyne 宣布获得由福特与百度的总金额为 1.5 亿美元联合投资。Velodyne 创始人大卫·海尔(David Hail)说到,Velodyne LiDAR 将把资金主要用于研发下一代无人驾驶技术所需的激光雷达——这款产品或许就是固态激光雷达。

至于关键的价格问题,Velodyne 亚洲区市场总监翁炜 2016 年 8 月初在自动驾驶汽车开发及测试技术研讨会上承诺:“如果明年能拿到一百万订单,我立刻就可以给到 500 美金的单价。

Quanergy

这家位于硅谷中心地区桑尼维尔市的初创公司成立于 2012 年年底。虽然只有三岁,却造出了全球第一款固态激光雷达。

这款产品 S3 在 2016 年年初的 CES 上首次亮相,尺寸与 Velodyne 产品差不多。不同的是,Quanergy 取消了昂贵的机械旋转形式,售价仅为 200 美元,和 Google 所用的 8 万美元的激光雷达相比,简直是白菜价。并且 Quanergy CTO 杰夫·欧文斯(Jeff Owens)表示,S3 的价格还有下降空间,未来会低于 100 美元

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Qunergy 官网

Quanergy 固态激光雷达的关键技术 “相控阵激光雷达技术” ,正是创始人罗伊·艾尔达达(Louay Eldada)在哥伦比亚大学的博士研究课题。而另一位创始人于天越来自中国,曾是光伏企业 Nanosolar 的首席科学家

在融资方面,2015 年 Quanergy 获得球最大汽车零部件供应商之一德尔福(Delphi)的战略投资,后者收购了 Quanergy 的部分股权。2016 年 8 月,Quanergy 获得了 9000 万美金新一轮融资,由森萨塔科技(Sensata Technologies)领投,德尔福、三星风投等多家公司跟投。

与 Quanergy 有大量合作事宜的企业目前已有如下这么多:谷歌、苹果、IBM、博世、奥迪、福特、戴姆勒等。

Innoviz

这家成立于 2016 年初的以色列初创公司,目标是造出价格在 100 美元以下的固态激光雷达。

为了实现相比市场价格 800 倍的成本紧缩,Innoviz 计划削减激光雷达的构成部件。这款终极产品将会非常小,体积是 Velodyne 64 线雷达体积的百分之一

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Innoviz 官网首页,主打无人驾驶雷达

2016 年国际消费类电子产品展览会(CES)上,Innoviz 的CEO 奥米尔 · 凯拉夫(Omer Keilaf)接受电气电子工程师学会(IEEE)采访时说到:“ 2016 年底 Innoviz 将推出一成本较高、体积较大的过渡产品。Innoviz 将于 2017 年将成本压缩成 250 美元, 而 100 美元的终极版本有望于 2018 年年中发布。” 

Innoviz 于 2016 年 8 月 8 日完成了一笔 900 万美元的 A 轮融资。投资方之一有 “以色列比尔 · 盖茨” 之称的企业家左哈尔 · 齐赛佩尔(Zohar Zisapel)

Innoviz 的三位联合创始人:CEO 奥米尔 · 凯拉夫、研发 VP 奥伦 · 罗森茨魏希(Oren Rosenzweig) 以及 CTO Amit Steinberg,都曾服役于以色列国防军情报机构的精英技术部门——这在以色列的科技创业中,是一个典型例子:以色列国防军精英部门的军人在接受战场的洗礼之后出来创业。

CEO 凯拉夫在创立 Innoviz 之前,曾带领团队研发了世界上第一款应用在手机上的手持分子传感器,这款产品被福布斯评选为 “ 2014 年五大创新技术” 之一。

LeddarTech

LeddarTech 成立于 2007 年,脱胎于加拿大国家光学与光子学研究所。LeddarTech 持有专利传感器技术,可为激光雷达提供先进的探测与测距系统。

LeddarTech 独创了一套算法,可在多种恶劣环境条件下探测环境中的各种物体,同时探测距离较高。此外,光学部件通常不便宜,而在 Leddar 的设计中,激光雷达传感器削减了部分光学部件的使用,并且采用便宜的红外线做光源,降低了成本。

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LeddarTech 激光雷达性能的介绍

LeddarTech 商业路线独特。CEO 查理斯 · 布兰杰(Charles Boulanger)在传感器会展上接受采访说到:“ LeddarTech 跟别的激光雷达厂商不一样。我们不做适用于所有场景、所有车型的激光雷达。我们只提供技术,卖芯片集。”

2016 年中法国汽车零部件供应商法雷奥(Valeo)上门合作,用 LeddarTech 的芯片集,合作开发号称 “最便宜的激光雷达传感器”。

 TriLumina

这家位于美国新墨西哥州的初创公司成立于 2010 年。前身是美国桑迪亚国家实验室,TriLumina 为激光雷达提供光源。

TriLumina 设计制造的近红外发射器面积虽然只有指甲盖那么大,但可以释放 5 千瓦的光能,相当于 80 盏远光灯。并且,它采集到的信息还能快速传回:TriLumina 将传输速度提到了每秒 10 G,相当于普通家庭 WiFi 速度的 500 倍。TriLumina 的激光器产品 VESEL 可以同时解决深度遥感与数据传输两大问题,可以帮自动驾驶汽车省下几个激光雷达。上述产品计划将于 2017 年投入市场。

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TriLumina 官网

TriLumina 前 CEO 科克 · 奥提斯(Kirk Otis)曾在 2015 全球汽车博览会上受采访说到,TriLumina 能在未来几年中制造出售价仅为 60 美元的激光器,相当于目前价格的百分之一。

此外,TriLumina 激光器作为一种平台技术,还能拓展到一系列扫描应用场景,如机器人、工业和家庭应用领域的 3D 深度遥感、通过手势作为人机接口和红外感应等。

在融资方面,TriLumina 的资金来源较为多样:除了包括 Stage 1 Ventures、Cottonwood Technology Fund、Sun Mountain Capital 等在内的风险投资公司外,TriLumina 还获得了全球工程机械领域巨头卡特彼勒(Caterpilla )与全球最大汽车电子供应商之一电装公司(Denso)的战略投资。


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