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128线、数百万点频、195美金的车规级产品业界首发，打破激光雷达上车瓶颈
2021-03-01 13:33:14· 来源：汽车之心 作者：张竹
作者 / 张竹编辑/王德芙出品/汽车之心在上一篇文章《》中，我们已经讲到：由于头部车企对高级别自动驾驶的积极推进，全球范围内激光雷达上车已经势在必行。蔚来
编辑 / 王德芙
出品 / 汽车之心
在上一篇文章《》中，我们已经讲到：
由于头部车企对高级别自动驾驶的积极推进，全球范围内激光雷达上车已经势在必行。
蔚来、理想和小鹏汽车都将在今明两年交付带激光雷达的车型；北汽 ARCFOX 和日系车企本田也有推出带激光雷达车型的计划。
这些搭载激光雷达的车型将具备高速、拥堵等场景下的自动驾驶能力，因此车企对激光雷达提出的要求往往是：
-
具备远距离感知能力，高速场景下车辆需要对 150 米以外的物体进行探测和识别；
-
具备 100 线以上的扫描效果和百万级别点频，这样遇到 150 米以外的物体也能反射回足够多的激光点云用于识别；
-
宽视角：120° 以上的水平视场角来满足十字路口等场景的目标检测；
-
能满足车规级标准，支持前装车辆集成与规模化量产。
在满足这些性能要求之后，激光雷达距大规模量产还要翻过最后一座大山——价格。
当下，业内主流 OEM 对激光雷达的期待是：
-
在 L4 级自动驾驶系统中，激光雷达的采购价最终能够达到 1000 美元以下；
-
在 L3 级以下的自动驾驶系统中，激光雷达长期目标价格能够达到 500 美元以下。
但现实并非如期待那样美好。
汽车之心获悉，SCALA 在国内的单台采购价格一度在 2 万美元级别。
2020 年 11 月福布斯的一则报道显示，由法雷奥提供的第一代 SCALA 在较高批量的情况下，采购单价是 600 美元。
虽然 SCALA 是全球第一款满足车规的激光雷达，但要知道第一代 SCALA 的扫描效果大致相当于 4 线，垂直视场角仅 3.2°。
目前能在前装量产车上使用 SCALA 的客户，主要也是欧洲的豪华品牌。
汽车之心还获知，蔚来 ET7 上所采用的激光雷达单颗批量售价大约在 800 美元级别。蔚来 ET7 是一款售价在 40 万元以上的豪华车型。
相较于四五年前机械式激光雷达动辄 1 万美元起的售价，上述两款激光雷达的价格，已经相当友好。
但毫无疑问，高级别自动驾驶功能想要加速普及，高性能激光雷达的价格要杀入 500 美元以内的区间。
能否打造数百美元级别的高性能车规级激光雷达，也是今天各路激光雷达公司们争抢的制高点。
1、百线以上百万点频激光雷达打入200美元价格区间
激光雷达本质上是由多种部件构成的光机电系统。
其中，发射模组和接收模组要占到整机成本的 60% 以上。
因此在上一篇文章中我们也总结了：激光雷达降本的关键，是对光学收发模组的芯片化集成。
目前在业内，能够针对激光雷达收发模组实现光学芯片集成的公司寥寥无几。
近日，锐驰智光（原「饮冰科技」）就对外公布了，其实现了 32 线激光雷达收发模组集成光学芯片的量产。
基于 32 线的集成光学芯片和转镜式扫描结构，锐驰智光研发并推出了 2 款集成式车规级激光雷达：
LakiBeam128 和 LakiBeam128L（远距版）。
其中 LakiBeam 128 可用于前视和补盲两类场景。
LakiBeam128L 则主要作为前视激光雷达使用。
这两款产品支持硬件预埋，且支持针对更高线束需求的定制。
据锐驰智光披露：
LakiBeam128 目前万台级供货价定在 743 美元；在十万台级别，其单价为 498 美元；在百万台级别，其单价是 289 美元；
上述单价对应折算成人民币分别是 4800 元，3215 元和 1868 元。
LakiBeam128L 的万台级供货价更是低至 450 美元；在十万台级别，其单价是 298 美元；百万台级别单价为 195 美元；
其对应人民币单价分别是 2900 元，1925 元和 1258 元。
并且随着后续集成化技术和自动化生产的推进，其高性能激光雷达的价格还将继续下降。
2
考验车规级激光雷达的关键指标
为自动驾驶设计的激光雷达，有几大最为重要的关键指标：
（1） 扫描方式，扫描方式决定产品能否通过严苛的车规级验证。
在业内，目前公认一定能够通过车规验证的激光雷达，包括了纯固态激光雷达以及转镜式激光雷达。前者以 Flash LiDAR 和 OPA 等类型为代表；后者则已经有法雷奥第一代 SCALA 作为先例，SCALA 就是一款转镜式的激光雷达。
到 2019 年底，SCALA 全球出货量已经超过 10 万台。
LakiBeam128 和 LakiBeam128L 也是采用了广受验证的转镜式扫描结构。
（2）线数，线数主要影响的是针对远距目标返回的点云数量。
一颗 100 线垂直角分辨率为 0.2° 的激光雷达打到 150 米远的目标上，其返回的点云也只有三线。
下图是 LakiBeam128L 针对 50 米、100 米和 150 米外车辆返回的激光雷达点云示意图。
可以看到在 150 米远处，其返回的激光雷达线数依然有至少 5 线。
（3）点频，点频指的是每秒钟激光打到障碍物上反射回来被探测器接收到的激光雷达点数。
点云数量是实现精准感知的基础，点频越高则原始感知数据越准确详细。
目前在业界已发布的多款面向车规级设计的激光雷达中，包括法雷奥、华为、大疆Livox在内，其单回波点频百万级别的仅有华为的96线激光雷达一款。
而锐驰智光的 LakiBeam128 和 LakiBeam128L 单回波点频分别达到 184 万点和 92.1 万点。
（4）探测距离，关键难点主要是针对低反射率物体（如10%反射率）探测距离。
在高速场景中，业内一般要做到针对 150 米内，如黑色车辆这样的低反射率物体，依然能做到稳定的探测识别。
（5）水平与垂直视场角。
视场角越大，则盲区越小。同时，视场角的数据与线数结合，将直接影响水平和视场角的角分辨率，角分辨率越高，则激光打到远处反射回的点云越多，有利于算法做进一步的分类和识别。
针对 100 米以上距离物体的感知，通常要求垂直角分辨率 <0.2°。
（6）波长，当前市面的激光雷达产品主要是采用 905nm 和 1550nm 的激光源。
905nm 成本较低，当前在主流激光雷达产品中应用有也更多。激光源波长的选择直接影响到产品的价格。
1550nm 的产品则以美国激光雷达公司 Luminar 等为代表，1550nm 的激光源功率更大，探测距离更远，但成本将大幅增加。
据说 Luminar 预估百万台级别的激光雷达，其发射器部分的成本就要数百美元。
目前 1550nm 的激光雷达降本是业界一大难题。
（7）最后是产品尺寸。
车企对于外观的要求极高，激光雷达需要和车体完美整合。
目前激光雷达比较普遍的安装位置是在车辆的前格栅、前脸两侧左右翼，也有公司安装在前挡风玻璃位置。
蔚来 ET7 则是按在了前挡风玻璃的顶部上端，有点类似车辆的「犄角」。
无论在哪个位置，从上车的角度，基本上车企都希望激光雷达越薄越小越好，更加易于整合。
3、面向大规模前装量产的设计
这是市面上几款主流激光雷达产品的参数对比。
LakiBeam128L 和 LakiBeam128 的视场角分别达到 120°x15.75° 和 120°x32°，水平角分辨率达到 0.25°，垂直角分辨率更是低至 0.125°，点频达到了单回波百万级别。
最后在产品规格上，LakiBeam128L 和 LakiBeam128 的主要特点是 50mm 级别的厚度，这个级别的厚度更易于上车安装。
再从成本角度出发，过去激光雷达的成本难以下降核心的原因是 2 部分：
-
激光收发模组价格较高，如 128 线机械式激光雷达，需要 128 对收发模组；
-
激光收发模组的人工调校复杂，Velodyne 在 2017 年前后曾经披露过，当时其高性能的 64 线激光雷达生产周期以周来计算，主要原因就是对 64 对激光收发模组进行人工调校。
要解决上述问题，最近几年 Velodyne、禾赛、Luminar 等公司近几年都在研发芯片化的技术。
锐驰智光目前率先量产的集成芯片，是将 32 组的光学收发模组集成到了极小的一个芯片单元上。
据其官方透露，其利用一片晶圆就可以生产数百枚集成芯片。
这进一步带来的好处是，集成式激光雷达 LakiBeam128L 无需调试，LakiBeam128 则只需要一次调试。
这样下来，其预估一条 150 人的生产线的情况下即可具备 15 万台/年的产能，升级为自动化产线之后产能还将更高。
以集成式激光雷达设计为核心，是锐驰智光推动激光雷达大规模量产和降本的关键支撑点。
具备百万级的量产能力，也使激光雷达单价降至 200 美元以内成为现实。
4、数百美元级激光雷达引爆 L0 - L4 应用的大市场
过去 Elon Musk 拒绝使用激光雷达，核心原因之一就是在 Autopilot 研发开始的 2014 - 2015 年期间，激光雷还完全看不到量产的希望。
2016 年，DARPA Grand Challenge 参赛车队所采用的激光雷达价格在百万美元级别。
而如今，通过锐驰智光等公司的努力，激光雷达正向数百美元级挺进，这意味着 NOA 领航辅助、TJP 拥堵智驾、AVP 自主泊车等高级别自动驾驶功能将加速量产普及。
结合 Lakibeam128 系列 低至 195 美元的价格，锐驰智光进一步认为，激光雷达还有可能打开 L0 级的市场。
比如夜间行驶中，驾驶员的能见度明显降低，夜晚也是事故的高发时间。红外夜视系统可以解决这个问题，但目前这类系统还主要配置在百万元级别的豪车上。
而如果通过激光雷达点云的可视化，可以弥补人眼夜间被动探测的缺陷，从而提升夜间行驶的安全性。这一功能对于习惯夜间赶路的商用车更加重要。
由于不需要接入控制，锐驰智光 CEO 姜波判断，这样的 L0 功能将随着激光雷达的大规模量产快速普及。
甚至更进一步，激光雷达可能开启大规模存量车型的后装搭载。
中国 2 亿多台的汽车存量，意味着这可能是个巨大的商用市场。
「激光雷达将在两年内迎来后装 2C 市场爆发。其产品形态将易于安装，为人们在夜间等复杂行驶场景主动探测和保驾护航。」姜波表示。
当下，在中国的汽车智能化浪潮中，蔚来、理想、小鹏已经从上一轮新造车中杀出重围，传统车企背景的东风、上汽、长安、北汽等正加速智能汽车的布局，互联网出身的百度也进入了造车战局，自动驾驶功能的 PK 将成为未来汽车竞争的焦点。
以锐驰智光等公司为代表，大规模量产的车规级激光雷达将成为新一代中国智能汽车崛起的基石。
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