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自動駕駛汽車的“眼睛”:國産鐳射雷達幾乎無話語權
2018-05-10 08:33:18 來源: 科技日報
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  鐳射雷達昏聵,讓自動駕駛很糾結

  亟待攻克的核心技術⑩

  人靠眼睛看路,無人車也是。鐳射雷達就是無人車的“眼睛”。

  伴隨自動駕駛的落地,原來主要用于三維掃描的鐳射雷達,成為自動駕駛汽車的必備,甚至決定著自動駕駛行業的進化水準。但在這個切中行業要害的領域,國貨幾乎沒有話語權。

  鐳射雷達不可取代

  鐳射雷達是個感測器,自帶光源,主動發出鐳射,感知周圍環境,像蝙蝠通過超聲波定位一樣。

  按照自動駕駛L1—L5的等級劃分,L3及以下屬輔助駕駛或低級別自動駕駛,L4、L5才算得上高級別自動駕駛甚至無人駕駛。目前的自動駕駛都處于L3以下階段,毫米波雷達甚至攝像頭都能夠滿足汽車的視覺需求,特斯拉就應用了前者。但要想發展到高級別自動駕駛階段,受測距、分辨率、精度、資訊全面性的影響,鐳射雷達不可替代。

  鐳射雷達可以精準測距:通過獲取鐳射打在物體上並返回接收器的時間,乘以光速即可獲得。由于打出的每一束光都帶有相對位置資訊,鐳射雷達可以利用演算法實時生成汽車周圍環境的高清數字地圖,進行目標跟蹤和識別。國內主流鐳射雷達企業北科天繪總經理張智武向科技日報記者介紹,鐳射雷達的掃描精度高、沒有畸變,毫米波雷達只知道前方有障礙物,並不能準確描述大小和形狀。

  鐳射數據是向量數據,電腦可以分類、提取、處理,自動辨別車道線、擋車柱、交通標識牌、樹木等,這也是其他感測器做不到的。

  鐳射雷達常以線數區分,並通常設計為2的指數級,如4線、8線、16線、32線、64線及問世不久的128線頂級測試産品。線數是指鐳射發射光源數,16線産品有16個光源,以此類推。目前能上路的自動駕駛汽車中,凡涉及鐳射雷達者,使用的幾乎都是美國Velodyne的産品。這家公司成立于1983年,位于硅谷,其鐳射雷達産品是行業標配,佔八成以上市場份額。

  “晶片化”才能瘦身降價

  線數決定鐳射雷達的分辨率。鐳射雷達以旋轉掃描的方式工作,一個光源掃一圈,得到一條360度的水準環形視線,這也是為什麼無人車頂的“大花盆”都要不停旋轉。光源越多,視線越密集,實時地圖的分辨率越高。張智武以素描類比:素描由線條構成,線條越密,畫越清晰。

  最早的國産16線産品于2016年推出,目前最高40線。

  制造多線數鐳射雷達,國內廠商普遍面臨工藝繁瑣的問題。以傳統方式增加鐳射雷達線數就像拼接越來越寬的暖氣片,造成産品體積成倍放大,同時極大增加量産難度。據鐳射雷達企業飲冰科技CEO金元浩介紹:“現有工藝條件下,提高線數需要增加印制電路板的數量,鐳射雷達的體積也會隨之大幅增加。尺度和整合度必須兼顧。”

  國外廠商之所以能做出64甚至128線的鐳射雷達,內部元件的晶片化起到決定作用:縮減鐳射雷達的體積、減少散熱、有助于量産。

  這需要容量大、傳輸速度快、資訊處理高效的專用晶片。目前國內鐳射雷達企業一般購買德國osram發射器。對此,國內智能汽車研究專家黃武陵強調“核心晶片,尤其是發射器和探測器,國産化程度、抗幹擾等方面需要提高”。

  不同于手機晶片,接收晶片不追求單位面積電晶體數量最多,但對分辨率有更高要求。原來需求少,一年幾萬片,這兩年風口突然轉向高分辨率的高品質感測器,接收晶片生産工藝不成熟,技術能力不足。“鐳射信號的接收對整合度要求很高,原來做1×1的單點感測器,現在汽車對分辨率要求高,要1064×768。”金元浩説。按自主工藝生産這個分辨率的産品,與半塊汽車前擋風玻璃大小相當,用起來不現實。因此,國貨正在從分辨率沒那麼高的晶片起步追趕。

  自主研發 備戰量産市場

  國內有研究所、鐳射雷達廠商正在自主研發發射晶片和接收晶片,但都處在初級階段,産品尚未定型。“車載鐳射雷達是小眾行業,近幾年隨著國內L2級自動駕駛的發展才有市場,行業技術儲備不夠,人力投入不足。”金元浩説。他所在的公司就在做16線鐳射雷達的發射晶片,但也是用低價産品搶佔市場份額。

  線數相同,不同産品的效果也不盡相同。據金元浩介紹,精度、穩定性、分辨率等參數與主流産品還有差異。尤其國産鐳射雷達的穩定性相對不足,汽車行業又對安全性要求極高,測試時間長,本來不大的市場,更難覓國貨蹤跡。

  鐳射雷達貴,一在必需,二在緊俏。這是一個完全意義上的賣方市場。Velodyne 16線産品年初價格減半後仍達4000美元,百度智能車搭載的64線産品(也是目前市場適用的最高級)約8萬美元,比一般汽車都貴。價格是無人車量産和商業化的攔路虎。

  正因如此,國産鐳射雷達才要攻關。據張智武介紹,北科天繪的16線産品去年賣價5萬元人民幣,今年不到3萬元,和Velodyne 16線的折扣相當,“一旦做出來,售價就腰斬”。議價空間之外,自動駕駛一旦從測試走到量産,鐳射雷達市場巨大,國貨不能拱手讓人。

  新的技術方案也在出現,“鐳射雷達正往固態化方向發展,國內廠商需要抓住新的方向,與國外同行同步發展。”黃武陵説。相對于傳統的360度機械旋轉鐳射雷達,固態鐳射雷達基于電子部件進行數據讀寫,去除了機械旋轉部件,是革命性技術。這條新賽道上,國內廠商可與國外同行站上同一起跑線。(實習記者 崔 爽)

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【糾錯】 責任編輯: 陳熹
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