大疆攪局鐳射雷達市場

半導體行業觀察發表於2020-01-08
2013 年 1 月,當時還名不見經傳的無人機公司大疆釋出了一款可以隨時起飛的四旋翼飛行器整機「大疆精靈」。得益於一體化和易用的特性,「大疆精靈」撬開了民用多旋翼無人機的大門。

如果把這個結果對應到鐳射雷達領域,這一定也是大疆內部孵化誕生的鐳射雷達公司 Livox 希望實現的目標。

這家在 2016 年低調成立的鐳射雷達公司,儘管團隊規模已經超過 200 人,但成立三年來鮮有對外發聲。

這不得不讓人好奇,在今年的 CES 上,Livox 會通過什麼樣的技術和產品來撬動自動駕駛和汽車市場?

售價 6499 元起,兩款面向自動駕駛的重量級產品釋出

1 月 6 日,Livox 對外正式推出了兩款面向 L3/L4 級別自動駕駛的高效能、低成本鐳射雷達產品:Horizon 和 Tele-15。
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Horizon(左) 和 Tele-15(右)

過去三年,大量資本注入鐳射雷達行業,為的就是開發出高效能、低成本、可量產並擁有車規級質量與穩定的鐳射雷達,這是整個自動駕駛行業都在翹首以盼的產品。

Horizon 和 Tele-15,會是這樣的產品嗎?

先上一張參數列格,來一探究竟:
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在價格上,Livox 沒有讓人失望,直接將鐳射雷達的價格拉到了萬元以下。

Horizon 和 Tele-15 的售賣價格分別為 6499 元和 9000 元。

聽聞這個售價,你可能會驚呼 Livox 是「價格屠夫」,也可能會更加好奇 Livox 控制成本的本事究竟來自哪裡?

正如 Livox 全球市場總監鄧睿豪向汽車之心介紹的,大疆一直在推動的事情,是希望將前沿技術平民化,這種思路也同樣適用於 Livox。

與其說是價格屠夫,倒不如說這兩款產品的釋出,更大的意義在於 Livox 將自動駕駛用的車載鐳射雷達價格,從萬元時代拉到了千元時代。

自動駕駛汽車平民化「戰役」的第一槍就此打響。
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Horizon 探測到的一名行人在十字路口過馬路時的點雲圖

既然 Horizon 和 Tele-15 都是為 L3/L4 級別自動駕駛應用設計的高效能鐳射雷達,那兩者又有哪些分工?

Horizon 可以實現遠至 260 米、反射率為 80% 的物體探測。由於 Horizon 的水平視場(HFOV)為 81.7°,可以輕鬆覆蓋 10 米外的 4 條車道。

這就意味著,在城市路況下,Horizon 可以幫助自動駕駛汽車「看得」更寬。
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Tele-15 探測到的 497 米處建築物點雲樣本
Livox Tele-15 專為遠距離探測而設計。

據汽車之心瞭解,在 905 奈米波段下,能夠做到人眼安全且同時達到 500 米(反射率為 80%)探測距離的產品屈指可數,而 Tele-15 就是其中之一。

這意味著在高速路況下,Tele-15 可以讓自動駕駛汽車「看得」更遠。

實際上,如果把 Horizon 和 Tele-15 兩款產品組合起來,兩者更像是一套完整的鐳射雷達解決方案。

據汽車之心瞭解,在 Livox 與自動駕駛公司 AutoX 的合作中,後者的原型車在車身周圍搭載的便是 Horizon 和 Tele-15,包括:

  • Horizon:5 個 Horizon 感測器組合可實現 360°覆蓋,總成本僅為 64 線機械鐳射雷達的 5%;
  • Tele-15:1 個 Tele-15 位於車輛前方位置。

幫助自動駕駛汽車「看得」更寬、更遠,這樣的搭配對強調以「安全第一」的汽車廠商、Tier1、自動駕駛技術公司來說,吸引力幾何?

在 Livox 現有的合作伙伴中,我們可以從中一窺:
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Livox 合作伙伴一覽

眼下, Livox 比較典型的客戶包括:自動駕駛公司 AutoX 和希迪智駕,商用移動機器人公司 Refraction AI 和高仙機器人,以及專注於空中、地面和移動鐳射掃描技術的數字綠土。

開創性的掃描技術

如果僅僅是因為低價策略,就認為 Livox 能搭上鐳射雷達第一梯隊的末班車,那就太想當然了。

價格戰還不足以幫助 Livox 在競爭日趨激烈的鐳射雷達領域攻城略地。

Livox 真正的突圍是在技術路徑的選擇上。

在前期探索了包括多線旋轉式、MEMS、Flash、光學相控陣等在內的鐳射雷達技術方案後,Livox 最終鎖定了自己的方向。

事實上,無論是 Livox 在 2019 年年初推出的 Mid 系列還是在今年 CES 上釋出的 Horizon 和 Tele-15,其最終目的不是要以低價在市場競爭中取勝,更大的意義是探索出了鐳射雷達發展的一個新方向。

這個方向延續了大疆在無人機領域的「人無我有」的一貫特質。

一直以來,自動駕駛從業者相信,打造一臺「人人都用得起」的鐳射雷達,最關鍵就是革新傳統旋轉式鐳射雷達的機械設計。

這樣能大量減少可移動部件——鐳射雷達不但結構和量產變得簡單,成本也會相應降低。

那麼, Livox 給出的方案是什麼?

答案是——非重複式掃描技術。
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Livox 獨特非重複掃描方式 vs 傳統機械線性掃描方式

非重複式掃描,是指隨著鐳射束在視場(FOV)內非重複式掃描,鐳射雷達掃描的區域面積會隨著時間增大。

選擇這種技術路徑的背後,正是源於 Livox 對機械式鐳射雷達種種弊端做出的考量:

首先,傳統機械式鐳射雷達的線式掃描,存在漏檢物體的可能性;

其次,機械式鐳射雷達內部的旋轉部件會帶來磨損、振動等,將大大降低鐳射雷達的穩定性和可靠性;

第三,機械式鐳射雷達的工作模式難滿足車規級應用場景。

而非重複掃描方式,與傳統鐳射雷達線性重複式掃描相比,優勢有三:

  • 掃描軌跡不會重複;
  • 可實現隨著掃描時間增加,達到近 100%的視場覆蓋率;
  • 沒有電子元器件的旋轉磨損,可靠性更高。
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不同時間段點雲效果

在點雲效果上,Livox 的產品可圈可點。如上圖,當積分時間為 0.1 秒時:

Mid-40 的視場覆蓋率與 32 線機械鐳射雷達相當。值得一提的是,Mid 系列在在靜止狀態下如測繪、智慧城市等領域的掃描精度更高,可以達到近 100% 的視場覆蓋率。

Horizon 和 Tele-15 的表現如何呢?

前者的視場覆蓋率與 64 線機械鐳射雷達相當。後者可以在 15°圓形視場範圍內掃描 99.8%的區域,優於傳統 128 線鐳射雷達。
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鐳射雷達對比:10 米遠的行人

非重複式掃描帶來的好處是,可以減小視場內物體被漏檢的概率,有助於探測視場中的更多細節。

有業內人士評價:Livox 這種創新式的掃描方式,為鐳射雷達的發展提供了一種全新的思路,未來或許會有更多無死角的 3D 鐳射雷達出現。

用一句話來總結 Livox 的思路,那就是鐳射雷達運動部件越少,運動方式越簡單,可靠性越高。

Livox 正是通過這種方式,在保證產品可靠性的同時,也在一定程度上降低了鐳射雷達的成本。

量產和封裝技術

鐳射雷達作為佔據自動駕駛「半壁江山」的感測器,「量產和交付」是所有鐳射雷達公司在激烈競爭中安身立命的根本。

2018 年,Velodyne 新建鐳射雷達「超級工廠」,以進一步提升鐳射雷達產能。當時 Velodyne 表示,如果工廠生產線滿負荷執行,年產百萬臺鐳射雷達完全沒有問題。

顯然,強悍的生產製造能力也是 Livox 立穩腳跟的重要砝碼。

背靠大疆的百萬級量產能力的工廠和強大的供應鏈體系,Livox 同樣具備快速量產的能力。
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但這還不夠,決定量產效率背後的,是 Livox 開發的一套 DL-Pack 解決方案。

這是一種多鐳射器和多雪崩光電二極體(APD)封裝技術,它可以消除鐳射器人工校準過程,實現鐳射雷達的批量生產,進而提高產能。

目前市售的大部分鐳射雷達,這些校準通常都是由熟練的技術人員手動完成。

一個對比是,這種人工校準方式在單條產線上一天最多可以生產 15 臺鐳射雷達,而 Livox 在使用 DL-Pack 方案後,量產效率提升了驚人的 20 倍——達到單條產線 300-400 臺/天。

生產效率提升的背後,是 Livox 有足夠的能力縮短交貨週期,車企或者自動駕駛技術公司再也不用擔心因鐳射雷達交付週期過長,從而導致研發進度受到影響或是潛在利益受到損失。

高效能、低成本、可量產:Livox 的三個關鍵詞

正如大疆一直在無人機領域所做的努力,希望將前沿技術平民化。

圍繞「高效能、低成本、可量產」這三個關鍵詞打造鐳射雷達產品,Livox 目前的進展相當迅速:
  • 售價 6499 元的 Horizon 在 1 月 7 日對外開售。
  • 售價 9000 元的 Tele-15 目前僅供部分關鍵客戶進行測試,今年第二季度將正式對外供貨。

以 Horizon 和 Tele-15 兩款產品為開端,這種思路也在 Livox 身上得到復現——鐳射雷達在自動駕駛這個前沿領域的售價不再高高在上。

足夠有競爭力的產品效能和價格、開創性的掃描技術方式和能夠提高生產效率的封裝技術,再加上背靠大疆這棵參天大樹,與大部分鐳射雷達公司相比,這是 Livox 在起跑線上的優勢,也將是未來 Livox 在自動駕駛感測器這條充滿前景的賽道上持續突圍的關鍵。

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