圖片來源:網(wǎng)絡(luò)激光雷達(dá),在智能汽車與智慧物流領(lǐng)域應(yīng)用頗廣,是自動(dòng)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(jí)自動(dòng)駕駛的逐步落地,激光雷達(dá)的市場或?qū)⒊^百億規(guī)模,本文就激光雷達(dá)談幾點(diǎn)看法,不妥之處,敬請指正。
一、自動(dòng)駕駛里的愛恨情仇LIDAR——激光雷達(dá),是一種傳感器,被譽(yù)為“機(jī)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(shí)間的方法來測量距離,原理類似于雷達(dá),只是使用激光代替無線電波。
自動(dòng)駕駛核心技術(shù)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(dá)派。兩者主要區(qū)別是導(dǎo)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(dá)為主。因此,對(duì)于激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)本身來說,自動(dòng)駕駛的應(yīng)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(duì)立面,堅(jiān)持走以激光雷達(dá)為主,融合視覺的導(dǎo)航路線,都是激光雷達(dá)導(dǎo)航的衷心擁護(hù)者,而特斯拉選擇了純視覺路線,竭力反對(duì)激光雷達(dá),馬斯克曾說,激光雷達(dá)是一個(gè)傻子的事……任何依賴激光雷達(dá)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(dá)。上汽集團(tuán)旗下的智己汽車就配備激光雷達(dá)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(dá)“獵鷹 ”;6月21日,理想新款SUV理想L9也搭載著激光雷達(dá)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(dá)。此外,飛凡、哪吒等品牌都推出了搭載激光雷達(dá)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(dá),無疑,在自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)鏈中,激光雷達(dá)是無可爭議的主場。激光雷達(dá)與視覺導(dǎo)航,其實(shí)是各有優(yōu)劣。激光雷達(dá)的優(yōu)勢在于精度較高,在檢測高達(dá)毫米的物體方面極其精確;探測距離遠(yuǎn),可以在一些極端天氣下和夜間做到比攝像頭更高的精準(zhǔn)度,提升安全的冗余度;但是,對(duì)于移動(dòng)的物體,檢測起來較困難。激光雷達(dá)的落地難點(diǎn)是:成本較高、而視覺導(dǎo)航,或稱視覺方案,是人工智能的一個(gè)領(lǐng)域,利用計(jì)算機(jī)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(dǎo)航在硬件要求降低的背景下,其對(duì)軟件的要求明顯提高,需要依靠強(qiáng)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(qiáng)大的軟件算法。
但視覺深度學(xué)習(xí)算法的認(rèn)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(yuǎn)是有限的,因此深度學(xué)習(xí)算法肯定會(huì)出現(xiàn)漏檢。在物流其它領(lǐng)域,以及工業(yè)、服務(wù)等行業(yè)同樣存在著激光導(dǎo)航與視覺導(dǎo)航之爭,其實(shí)二者各有所長,各有所短,而應(yīng)用,則應(yīng)是用其所長,避其所短,可以肯定地說,兩者都是未來導(dǎo)航技術(shù)的主角,最優(yōu)的選擇可能是激光導(dǎo)航與視覺傳感器融合的方案應(yīng)用。二、國產(chǎn)替代下的星辰大海激光雷達(dá)的國產(chǎn)化,不僅是為了實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代,技術(shù)自主,以防西方國家卡脖子,還有一個(gè)重要因素是降低成本。
物美價(jià)廉是一個(gè)繞不開的話題,然而,激光雷達(dá)價(jià)格卻不低,在汽車上安裝單個(gè)激光雷達(dá)設(shè)備的成本約為10,000美元。激光雷達(dá),成本昂貴一直是其揮之不去的陰影,特別是更高級(jí)的激光雷達(dá)方案,最大的受制因素主要還是成本;激光雷達(dá)被業(yè)界認(rèn)為是一種昂貴的技術(shù),特斯拉直言不諱地批評(píng)激光雷達(dá)成本高昂。激光雷達(dá)制造企業(yè)一直在尋求降低成本,隨著技術(shù)的發(fā)展,它們的理想逐漸成為現(xiàn)實(shí)。第二代智能可變焦激光雷達(dá),不僅性能優(yōu)越,成本相對(duì)于第一代也下降了三分之二,而且體積較小。據(jù)業(yè)界預(yù)測,到 2025 年,國外先進(jìn)激光雷達(dá)系統(tǒng)的平均價(jià)格可能會(huì)達(dá)到每個(gè)大約 700 美元。激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè),目前的發(fā)展脈絡(luò)是,技術(shù)水平一天比一天成熟,國產(chǎn)化漸行漸近。激光雷達(dá)的國產(chǎn)化,經(jīng)歷了這樣幾個(gè)階段,先是國外企業(yè)的天下,后來,國內(nèi)企業(yè)起步,加碼,現(xiàn)在,主導(dǎo)權(quán)漸漸向國內(nèi)企業(yè)靠攏。近年來興起自動(dòng)駕駛浪潮,使本土激光雷達(dá)廠商逐步入局,國產(chǎn)工業(yè)級(jí)激光雷達(dá)產(chǎn)品已漸成氣候,在國內(nèi)智能電動(dòng)車上,本土激光雷達(dá)公司已陸續(xù)登場。據(jù)資料,目前國產(chǎn)雷達(dá)企業(yè)應(yīng)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(dá)產(chǎn)品價(jià)格優(yōu)勢明顯,打破了美國等發(fā)達(dá)國家在該領(lǐng)域的領(lǐng)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(dá)產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā),利用光模塊領(lǐng)域積累的技術(shù)、工藝和制造經(jīng)驗(yàn)推進(jìn)激光雷達(dá)的創(chuàng)新。目前可分為兩個(gè)流派,一類研發(fā)機(jī)械式激光雷達(dá),另一類則直接鎖定固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品。在高速自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,禾賽市場占有率較高;而在低速自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,速騰聚創(chuàng)則是主要廠家。如果從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的上下游來看,我國已培育了一批有實(shí)力的企業(yè),形成基本完整的產(chǎn)業(yè)鏈。國產(chǎn)雷達(dá)企業(yè)經(jīng)過多年的堅(jiān)持投入和經(jīng)驗(yàn)積累,在各自的細(xì)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(gè)重要指標(biāo),隨著進(jìn)入量產(chǎn),價(jià)格也在大幅下降,大疆在2020年8月就宣布實(shí)現(xiàn)了車用自動(dòng)駕駛激光雷達(dá)量產(chǎn)供應(yīng),并且價(jià)格降到千元級(jí)別;而華為,2016年進(jìn)行激光雷達(dá)的技術(shù)預(yù)研,2017年做原型驗(yàn)證,2020年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。和進(jìn)口雷達(dá)相比,國內(nèi)企業(yè)在供貨及時(shí)性、功能定制化、服務(wù)配合度及渠道合理性等方面都有優(yōu)勢。
進(jìn)口激光雷達(dá)采購成本較高,因此,國產(chǎn)激光雷達(dá)低成本化,是其占領(lǐng)市場的抓手,也是國產(chǎn)替代的重要?jiǎng)恿Γ?dāng)然,成本下降空間、量產(chǎn)成熟度等諸多現(xiàn)實(shí)問題仍然擺在國內(nèi)企業(yè)面前,依然需要面對(duì)很多挑戰(zhàn)。激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)自誕生以來,呈現(xiàn)出了技術(shù)水平高的突出特點(diǎn)。激光雷達(dá)技術(shù)作為近年來高熱度的新興技術(shù),其實(shí)有很大的技術(shù)壁壘。技術(shù),不僅對(duì)于想入場的企業(yè)是挑戰(zhàn),就是對(duì)于浸潤其中多年的企業(yè),也是挑戰(zhàn)。目前,對(duì)國產(chǎn)替代來說,由于激光雷達(dá)芯片,特別是信號(hào)處理所需的元器件主要依賴進(jìn)口,這在一定程度上抬高了國內(nèi)激光雷達(dá)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(guān)中。
國產(chǎn)雷達(dá)企業(yè),除了其本身的技術(shù)因素外,還需要培養(yǎng)綜合能力,包括技術(shù)研發(fā)體系、穩(wěn)定的供應(yīng)鏈與量產(chǎn)能力,尤其是售后質(zhì)保能力。在《中國制造2025》的契機(jī)下,國內(nèi)廠商近年來奮起直追,取得了許多突破性的進(jìn)展。目前,國產(chǎn)化正處于機(jī)遇和挑戰(zhàn)格外分明的時(shí)期,是激光雷達(dá)進(jìn)口替代打基礎(chǔ)階段。三、落地應(yīng)用才是硬道理毫不夸張地說,激光雷達(dá)應(yīng)用迎來上升期,主營業(yè)務(wù)主要來自四大市場,分別是工業(yè)自動(dòng)化、智能基礎(chǔ)設(shè)施、機(jī)器人和汽車。
在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域勢頭很強(qiáng),車載激光雷達(dá)市場將受益于高級(jí)別自動(dòng)駕駛滲透,維持高速增長。諸多車企采用了激光雷達(dá)方案,邁出了通向L3級(jí)、L4級(jí)水平自動(dòng)駕駛的第一步。2022年正成為 L2向L3/L4跨越窗口期,激光雷達(dá)作為自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心關(guān)鍵傳感器,近年在相關(guān)領(lǐng)域扮演著愈來愈重要的角色,預(yù)計(jì)2023年起,車載激光雷達(dá)賽道將進(jìn)入持續(xù)高速成長期。證券研報(bào)顯示,2022年中國乘用車激光雷達(dá)安裝量將超8萬顆,預(yù)計(jì)我國乘用車領(lǐng)域激光雷達(dá)市場空間在2025年將達(dá)到261億元,到2030年將達(dá)到980億元。車載激光雷達(dá)進(jìn)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(dǎo)航系統(tǒng)。激光導(dǎo)航在技術(shù)和產(chǎn)品落地上都相對(duì)成熟,并且測距精準(zhǔn),在多數(shù)環(huán)境下都能穩(wěn)定運(yùn)行,尤其在漆黑的夜里也能保持精準(zhǔn)探知,是目前最穩(wěn)定,最主流的定位導(dǎo)航方式。總之,從應(yīng)用上說,激光導(dǎo)航原理簡單,技術(shù)成熟。無人化,已深入到建筑、采礦、排險(xiǎn)、服務(wù)、農(nóng)業(yè)、太空探測以及軍事應(yīng)用等領(lǐng)域,激光雷達(dá)已成為該環(huán)境下常用的導(dǎo)航手段。從2019年開始,越來越多的國產(chǎn)雷達(dá)在客戶的實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)用起來,而不是只在車間進(jìn)行樣機(jī)測試。2019年,對(duì)于國產(chǎn)激光雷達(dá)企業(yè)而言,是一個(gè)至關(guān)重要的分水嶺,市場應(yīng)用逐漸進(jìn)入到實(shí)際的項(xiàng)目案例中,拓展更為廣闊的應(yīng)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(dá)應(yīng)用逐步廣泛,無人駕駛行業(yè)、服務(wù)機(jī)器人行業(yè)、車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、智能交通、智慧城市領(lǐng)域都有其應(yīng)用,激光雷達(dá)與無人機(jī)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(yùn)輸和配送環(huán)節(jié),將會(huì)大量應(yīng)用無人化技術(shù)——移動(dòng)物流機(jī)器人和無人快遞車,其主要核心元件就是激光雷達(dá)。在智慧物流領(lǐng)域,激光雷達(dá)應(yīng)用范圍也是與日俱增,不管是從搬運(yùn)到倉儲(chǔ)還是到物流,激光雷達(dá)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(wù)、城市智慧治理等領(lǐng)域。
在港口等物流場景,激光雷達(dá)能保證貨物抓取的準(zhǔn)確性,降低人員操作難度。在交通方面,激光雷達(dá)可以助力高速收費(fèi)站口檢測,保障通行車輛符合要求。在安防方面,激光雷達(dá)可以成為各種安全監(jiān)控設(shè)備的眼睛。在工業(yè)制造領(lǐng)域,激光雷達(dá)價(jià)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(dòng)化運(yùn)行。激光雷達(dá)(激光探測及測距)是一項(xiàng)光學(xué)遙感技術(shù),正日益成為替代傳統(tǒng)測量技術(shù)(如攝影測量)的具有成本效益的新技術(shù)。近年來激光雷達(dá)與無人機(jī)常常以組合拳的姿態(tài)出現(xiàn)在各種應(yīng)用領(lǐng)域,往往產(chǎn)生1+1>2的效應(yīng)。激光雷達(dá)其技術(shù)路線都在不斷完善之中,沒有一種通用的激光雷達(dá)架構(gòu)能夠滿足所有不同應(yīng)用的需求,許多不同的應(yīng)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(dá)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(shù)的支持,智能可變焦激光雷達(dá),可以構(gòu)造出三維立體圖像,完美解決視線逆光、不規(guī)則物體的識(shí)別難等極端場景。隨著技術(shù)的發(fā)展,激光雷達(dá)將會(huì)在許多我們意想不到的應(yīng)用領(lǐng)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(jià)雷達(dá)從來不是主流市場的選擇,尤其在L3自動(dòng)駕駛的應(yīng)用上,國外雷達(dá)高成本依然是其落地最大障礙,國產(chǎn)雷達(dá)實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代勢在必行。激光雷達(dá)一直以來都是新興技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用的代表,技術(shù)成熟與否,關(guān)系到落地應(yīng)用,量產(chǎn)推廣。技術(shù)成熟不只是可用,還要符合經(jīng)濟(jì)成本、適應(yīng)不同場景,以及足夠安全。經(jīng)過數(shù)年的技術(shù)積累,激光雷達(dá)新產(chǎn)品不斷落地,隨著技術(shù)的進(jìn)步,其應(yīng)用也日益廣闊。應(yīng)用場景也在不斷增加,有些產(chǎn)品已遠(yuǎn)銷歐美主要市場。當(dāng)然,激光雷達(dá)企業(yè)還面臨如下風(fēng)險(xiǎn):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(shí)間、作為供應(yīng)商,激光雷達(dá)要產(chǎn)生實(shí)際收入還需要更長的時(shí)間。在激光雷達(dá)領(lǐng)域已有多年積累的國內(nèi)企業(yè)都將在各自的細(xì)分市場深度耕耘,但要想占領(lǐng)更多的市場份額,就要結(jié)合自身的技術(shù)積累,深挖核心技術(shù),在研發(fā),提高產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性上下功夫。
結(jié)語:激光雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展,是一個(gè)不斷試錯(cuò)的過程,只要從芯片化架構(gòu)、混合固態(tài)激光雷這兩大方向出發(fā),結(jié)合企業(yè)的規(guī)模,多年的積累,走適宜于自己的技術(shù)路線,才是王道。
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