圖片來源:網(wǎng)絡激光雷達,在智能汽車與智慧物流領域應用頗廣,是自動駕駛的重要元件,也是物流無人配送車的重要元件,隨著L3、L4級自動駕駛的逐步落地,激光雷達的市場或將超過百億規(guī)模,本文就激光雷達談幾點看法,不妥之處,敬請指正。
一、自動駕駛里的愛恨情仇LIDAR——激光雷達,是一種傳感器,被譽為“機器人的眼睛”,是一種集激光、GPS定位和慣性測量裝置為一體的重要傳感器,簡單地說,就是一種通過發(fā)射激光并檢測返回所需時間的方法來測量距離,原理類似于雷達,只是使用激光代替無線電波。
自動駕駛核心技術體系可簡單概括為“感知、決策、執(zhí)行”,而在其最重要的第一步——感知層面,目前則分為“兩大門派”:純視覺派和雷達派。兩者主要區(qū)別是導航系統(tǒng)的不同,更具體地說,是收集路況數(shù)據(jù)的傳感器不一樣,前者唯一“眼睛”是攝像頭為主的視覺系統(tǒng),后者則以激光雷達為主。因此,對于激光雷達產(chǎn)業(yè)本身來說,自動駕駛的應用,一半是火焰,一半是海水。我國新能源制造廠家,集體站在了特斯拉的對立面,堅持走以激光雷達為主,融合視覺的導航路線,都是激光雷達導航的衷心擁護者,而特斯拉選擇了純視覺路線,竭力反對激光雷達,馬斯克曾說,激光雷達是一個傻子的事……任何依賴激光雷達的人注定要失敗。在去年和今年上市的車型中,小鵬P5、蔚來ET7、理想L9、威馬M7、寶馬iX等車企都紛紛配置了激光雷達。上汽集團旗下的智己汽車就配備激光雷達融合智駕硬件系統(tǒng);6月中旬,蔚來的新款SUV ES7搭載由InnoVusion提供的1550nm激光雷達“獵鷹 ”;6月21日,理想新款SUV理想L9也搭載著激光雷達亮相。7月16日,極狐阿爾法S全新HI版批量交付,其上裝載有三顆激光雷達。此外,飛凡、哪吒等品牌都推出了搭載激光雷達的車型,還有,國外Uber-優(yōu)步,谷歌旗下Waymo和豐田Toyota都使用的是激光雷達,無疑,在自動駕駛產(chǎn)業(yè)鏈中,激光雷達是無可爭議的主場。激光雷達與視覺導航,其實是各有優(yōu)劣。激光雷達的優(yōu)勢在于精度較高,在檢測高達毫米的物體方面極其精確;探測距離遠,可以在一些極端天氣下和夜間做到比攝像頭更高的精準度,提升安全的冗余度;但是,對于移動的物體,檢測起來較困難。激光雷達的落地難點是:成本較高、而視覺導航,或稱視覺方案,是人工智能的一個領域,利用計算機理解視覺世界,有輕硬件、重軟件的特性,成本優(yōu)勢明顯。視覺導航在硬件要求降低的背景下,其對軟件的要求明顯提高,需要依靠強大的算法才能保證圖像處理效率,具備軟件和算法基因的廠商才有條件完全采用視覺方案。馬斯克的滿滿信心,來源于特斯拉強大的軟件算法。
但視覺深度學習算法的認知范圍來源于數(shù)據(jù)集的廣度和豐富性,而數(shù)據(jù)集中永遠是有限的,因此深度學習算法肯定會出現(xiàn)漏檢。在物流其它領域,以及工業(yè)、服務等行業(yè)同樣存在著激光導航與視覺導航之爭,其實二者各有所長,各有所短,而應用,則應是用其所長,避其所短,可以肯定地說,兩者都是未來導航技術的主角,最優(yōu)的選擇可能是激光導航與視覺傳感器融合的方案應用。二、國產(chǎn)替代下的星辰大海激光雷達的國產(chǎn)化,不僅是為了實現(xiàn)國產(chǎn)替代,技術自主,以防西方國家卡脖子,還有一個重要因素是降低成本。
物美價廉是一個繞不開的話題,然而,激光雷達價格卻不低,在汽車上安裝單個激光雷達設備的成本約為10,000美元。激光雷達,成本昂貴一直是其揮之不去的陰影,特別是更高級的激光雷達方案,最大的受制因素主要還是成本;激光雷達被業(yè)界認為是一種昂貴的技術,特斯拉直言不諱地批評激光雷達成本高昂。激光雷達制造企業(yè)一直在尋求降低成本,隨著技術的發(fā)展,它們的理想逐漸成為現(xiàn)實。第二代智能可變焦激光雷達,不僅性能優(yōu)越,成本相對于第一代也下降了三分之二,而且體積較小。據(jù)業(yè)界預測,到 2025 年,國外先進激光雷達系統(tǒng)的平均價格可能會達到每個大約 700 美元。激光雷達產(chǎn)業(yè),目前的發(fā)展脈絡是,技術水平一天比一天成熟,國產(chǎn)化漸行漸近。激光雷達的國產(chǎn)化,經(jīng)歷了這樣幾個階段,先是國外企業(yè)的天下,后來,國內企業(yè)起步,加碼,現(xiàn)在,主導權漸漸向國內企業(yè)靠攏。近年來興起自動駕駛浪潮,使本土激光雷達廠商逐步入局,國產(chǎn)工業(yè)級激光雷達產(chǎn)品已漸成氣候,在國內智能電動車上,本土激光雷達公司已陸續(xù)登場。據(jù)資料,目前國產(chǎn)雷達企業(yè)應該有二三十家,如速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、北科天繪、鐳神智能等,還有大疆、華為等電子硬件巨頭及傳統(tǒng)汽車零部件巨頭。
目前,禾賽、大疆、速騰聚創(chuàng)等中國廠商推出的激光雷達產(chǎn)品價格優(yōu)勢明顯,打破了美國等發(fā)達國家在該領域的領先地位。還有炬光科技、大族激光、光庫科技、洛微科技、禾賽科技、中際旭創(chuàng)、空維激光、巨星科技等企業(yè)也重視激光雷達產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā),利用光模塊領域積累的技術、工藝和制造經(jīng)驗推進激光雷達的創(chuàng)新。目前可分為兩個流派,一類研發(fā)機械式激光雷達,另一類則直接鎖定固態(tài)激光雷達產(chǎn)品。在高速自動駕駛領域,禾賽市場占有率較高;而在低速自動駕駛領域,速騰聚創(chuàng)則是主要廠家。如果從整個產(chǎn)業(yè)鏈的上下游來看,我國已培育了一批有實力的企業(yè),形成基本完整的產(chǎn)業(yè)鏈。國產(chǎn)雷達企業(yè)經(jīng)過多年的堅持投入和經(jīng)驗積累,在各自的細分市場深度耕耘,呈現(xiàn)出百花齊放的市場格局。量產(chǎn),是成熟的一個重要指標,隨著進入量產(chǎn),價格也在大幅下降,大疆在2020年8月就宣布實現(xiàn)了車用自動駕駛激光雷達量產(chǎn)供應,并且價格降到千元級別;而華為,2016年進行激光雷達的技術預研,2017年做原型驗證,2020年實現(xiàn)量產(chǎn)。和進口雷達相比,國內企業(yè)在供貨及時性、功能定制化、服務配合度及渠道合理性等方面都有優(yōu)勢。
進口激光雷達采購成本較高,因此,國產(chǎn)激光雷達低成本化,是其占領市場的抓手,也是國產(chǎn)替代的重要動力,當然,成本下降空間、量產(chǎn)成熟度等諸多現(xiàn)實問題仍然擺在國內企業(yè)面前,依然需要面對很多挑戰(zhàn)。激光雷達產(chǎn)業(yè)自誕生以來,呈現(xiàn)出了技術水平高的突出特點。激光雷達技術作為近年來高熱度的新興技術,其實有很大的技術壁壘。技術,不僅對于想入場的企業(yè)是挑戰(zhàn),就是對于浸潤其中多年的企業(yè),也是挑戰(zhàn)。目前,對國產(chǎn)替代來說,由于激光雷達芯片,特別是信號處理所需的元器件主要依賴進口,這在一定程度上抬高了國內激光雷達的生產(chǎn)成本,不過,大家都知道,芯片是我國的卡脖子工程,正在全力以赴攻關中。
國產(chǎn)雷達企業(yè),除了其本身的技術因素外,還需要培養(yǎng)綜合能力,包括技術研發(fā)體系、穩(wěn)定的供應鏈與量產(chǎn)能力,尤其是售后質保能力。在《中國制造2025》的契機下,國內廠商近年來奮起直追,取得了許多突破性的進展。目前,國產(chǎn)化正處于機遇和挑戰(zhàn)格外分明的時期,是激光雷達進口替代打基礎階段。三、落地應用才是硬道理毫不夸張地說,激光雷達應用迎來上升期,主營業(yè)務主要來自四大市場,分別是工業(yè)自動化、智能基礎設施、機器人和汽車。
在自動駕駛領域勢頭很強,車載激光雷達市場將受益于高級別自動駕駛滲透,維持高速增長。諸多車企采用了激光雷達方案,邁出了通向L3級、L4級水平自動駕駛的第一步。2022年正成為 L2向L3/L4跨越窗口期,激光雷達作為自動駕駛技術的核心關鍵傳感器,近年在相關領域扮演著愈來愈重要的角色,預計2023年起,車載激光雷達賽道將進入持續(xù)高速成長期。證券研報顯示,2022年中國乘用車激光雷達安裝量將超8萬顆,預計我國乘用車領域激光雷達市場空間在2025年將達到261億元,到2030年將達到980億元。車載激光雷達進入需求爆發(fā)期,市場前景十分廣闊。無人化是近年來的趨勢,而無人化離不開智慧的眼睛——導航系統(tǒng)。激光導航在技術和產(chǎn)品落地上都相對成熟,并且測距精準,在多數(shù)環(huán)境下都能穩(wěn)定運行,尤其在漆黑的夜里也能保持精準探知,是目前最穩(wěn)定,最主流的定位導航方式??傊?,從應用上說,激光導航原理簡單,技術成熟。無人化,已深入到建筑、采礦、排險、服務、農業(yè)、太空探測以及軍事應用等領域,激光雷達已成為該環(huán)境下常用的導航手段。從2019年開始,越來越多的國產(chǎn)雷達在客戶的實際項目中應用起來,而不是只在車間進行樣機測試。2019年,對于國產(chǎn)激光雷達企業(yè)而言,是一個至關重要的分水嶺,市場應用逐漸進入到實際的項目案例中,拓展更為廣闊的應用場景和范圍,尋求多元化市場,成為企業(yè)共同的選擇。激光雷達應用逐步廣泛,無人駕駛行業(yè)、服務機器人行業(yè)、車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、智能交通、智慧城市領域都有其應用,激光雷達與無人機配合,還可繪制海洋、冰蓋和森林的地圖。無人化是智慧物流最重要特征,智慧物流的運輸和配送環(huán)節(jié),將會大量應用無人化技術——移動物流機器人和無人快遞車,其主要核心元件就是激光雷達。在智慧物流領域,激光雷達應用范圍也是與日俱增,不管是從搬運到倉儲還是到物流,激光雷達都能夠全面覆蓋,并推廣到智能港口,智能交通,智慧安防,智慧服務、城市智慧治理等領域。
在港口等物流場景,激光雷達能保證貨物抓取的準確性,降低人員操作難度。在交通方面,激光雷達可以助力高速收費站口檢測,保障通行車輛符合要求。在安防方面,激光雷達可以成為各種安全監(jiān)控設備的眼睛。在工業(yè)制造領域,激光雷達價值在不斷凸顯,在生產(chǎn)線上,其能釋放物料監(jiān)視作用,保障自動化運行。激光雷達(激光探測及測距)是一項光學遙感技術,正日益成為替代傳統(tǒng)測量技術(如攝影測量)的具有成本效益的新技術。近年來激光雷達與無人機常常以組合拳的姿態(tài)出現(xiàn)在各種應用領域,往往產(chǎn)生1+1>2的效應。激光雷達其技術路線都在不斷完善之中,沒有一種通用的激光雷達架構能夠滿足所有不同應用的需求,許多不同的應用都有不同的外形體積、視場、距離分辨率、功耗以及成本要求。激光雷達有其優(yōu)勢,但怎樣把優(yōu)勢以最大化發(fā)揮出來,需要技術的支持,智能可變焦激光雷達,可以構造出三維立體圖像,完美解決視線逆光、不規(guī)則物體的識別難等極端場景。隨著技術的發(fā)展,激光雷達將會在許多我們意想不到的應用領域施展手腳,給我們帶來更多別樣的驚喜。
在今天成本為王的年代,高價雷達從來不是主流市場的選擇,尤其在L3自動駕駛的應用上,國外雷達高成本依然是其落地最大障礙,國產(chǎn)雷達實現(xiàn)進口替代勢在必行。激光雷達一直以來都是新興技術發(fā)展及應用的代表,技術成熟與否,關系到落地應用,量產(chǎn)推廣。技術成熟不只是可用,還要符合經(jīng)濟成本、適應不同場景,以及足夠安全。經(jīng)過數(shù)年的技術積累,激光雷達新產(chǎn)品不斷落地,隨著技術的進步,其應用也日益廣闊。應用場景也在不斷增加,有些產(chǎn)品已遠銷歐美主要市場。當然,激光雷達企業(yè)還面臨如下風險:需求量存在不確定性、采用者量產(chǎn)規(guī)模化需要較長的爬坡時間、作為供應商,激光雷達要產(chǎn)生實際收入還需要更長的時間。在激光雷達領域已有多年積累的國內企業(yè)都將在各自的細分市場深度耕耘,但要想占領更多的市場份額,就要結合自身的技術積累,深挖核心技術,在研發(fā),提高產(chǎn)品質量及穩(wěn)定性上下功夫。
結語:激光雷達技術的發(fā)展,是一個不斷試錯的過程,只要從芯片化架構、混合固態(tài)激光雷這兩大方向出發(fā),結合企業(yè)的規(guī)模,多年的積累,走適宜于自己的技術路線,才是王道。
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