车用激光雷达产业发展现状及趋势

　　摘要：除本钱高外，减低其产品的重量并缩减其尺寸也是激光雷达供应商们正在设法解决的两大困难。

　　据IHS Supplierinsight预计，汽车制造商计划在未来 -5年推出自动驾驶车辆，激光雷达供应商必将会大力研发低成本、易安装的雷达系统，并扩大其生产规模。

　　谷歌、福特、优步等各大公司都在大力研发自动驾驶车辆，该类车辆对激光雷达的依赖性较大，需借助雷达更好地识别车辆的周边环境，以便为车主提供导航服务。如今，在美国及全球其他地方的公路上，经常可以见到车顶装有激光雷达系统的测试车辆，其搭载的雷达系统也很是惹眼。

　　激光雷达利用遥感技术（remote sensing technology），探测车辆与目标物间的距离，还能对行驶路径上的目标物进行探查，同时为地图绘制提供辅助。通常，传感器借助激光来照亮车辆周边，然后进行光学分析，创建高清数字影像，可对车辆周边100米内的范围进行全方位地探查，对绘制地图而言，其作用至关重要。

　　雷达技术通常采取声波探测目标物的速度、范围及角度，激光雷达与之相比，更具优势。但是，金属材料的雷达反射效果最强，但非金属材料反射效果较差，或许压根无法反射雷达波。

　　截止至目前，大多数正在开发自动驾驶车辆的企业纷纷表示，激光雷达是自动驾驶车辆的核心部件，其定位的精度及可靠性高，但特斯拉不认同该观点。特斯拉从去年11月起，就为旗下所有车辆配置了第二代“Autopilot”驾驶辅助系统，该公司声称凭仗该系统将实现完全自动驾驶。Autopilot 2.0的主要硬件包括8个摄像头及12个超声波传感器（ultrasonic sensors），在车辆半径250米范围内，可提供 60度全景图像。

　　供需缺口不断拉大

　　近年来，各大车企都越发关注自动驾驶车辆的研发，这导致对激光雷达传感器的需求量激增。除了自动驾驶车辆外，HERE与TomTom等地图公司也采取了搭载激光雷达系统的车辆进行 D高清地图的绘制，前者对未来的自动驾驶车辆而言，也是不可或缺的重要一环。激光雷达还被用于某些先进驾驶辅助系统（ADAS），如：自适应巡航控制（ACC）、前车碰撞警示（FCW）及自动紧急制动（AEB）。除汽车业外，激光雷达还被应用于安全、机器人及工业应用中。

　　汽车市场对激光雷达的需求量激增，这一情况使得供应商们措手不及。据媒体报道，如今激光雷达供应商的数量相当少，现有的供应商也都在提升产能，以便满足不断走强的市场需求。威力登（Velodyne）的雷达系统被从事自动驾驶车辆研发工作的众多企业所青睐，其产品被广泛应用于各自的测试车辆中。威力登于今年一月在美国加州圣荷西（San Jose, California）开了一家超级工厂，该公司的总裁兼首席运营官Mike Jellen向IHS SupplierInsight透露，今年第一季度（截止至 月 1日）公司的激光雷达产量翻番，公司力图在2017年和2018年使其产量实现 -5倍的增长。

　　新竞争者纷纭进入激光雷达市场

　　汽车运用对激光雷达需求很是强大，这吸引了不少新的竞争者进入该新兴领域。这类公司正期望实现商业化生产，并于今年或2018年实现激光雷达的发货。例如：Quanergy公司开始加快了旗下的固态激光雷达传感器S 的生产活动，该设备将在今年内被应用于ADAS和自动驾驶车辆中。去年，Quanergy从投资商处募得了9000万美元，用于提升其固态激光雷达传感器的产量。

　　最近，Luminar发布了一款激光雷达，用于自动驾驶车辆，公司宣称已实现生产。公司还表示，该款激光雷达的分辨率是市面上同类产品的50倍，其探测范围则是同类产品的10倍。据称，Luminar正与四家公司合作，共同研发自动驾驶车辆。为此，Luminar将向其客户提供100个激光雷达，用于开放测试（beta testing）。公司计划在佛罗里达州的奥兰多的工厂内实现商业化生产，公司雄心勃勃，计划在今年末前完成10000个激光雷达的发货。

　　由于ADAS及自动驾驶运用对激光雷达的需求量极大，传统的汽车供应商也被吊足了胃口。一部分的供应商正在与现有的激光雷达公司建立战略合作关系或对其进行战略投资，以便能够取得该项先进的技术。去年8月，采埃孚收购了Ibeo汽车系统公司（Ibeo Automotive Systems）4成的股分，后者是一家德国公司，致力于激光雷达技术。大陆则收购了Advanced Scientific Concepts（ASC）公司的高清 D闪存激光雷达业务（Hi-Res D Flash Lidar business）。另一家德国供应商——博世采用风投的方式对激光雷达初创公司TetraView进行了战略投资。日本供应商——电装公司参与了激光雷达初创公司TriLumina的资金召募环节。麦格纳则与以色列的Innoviz Technologies公司合作，共同研发固态激光雷达方案；法雷奥与LeddarTech进行战略合作，共同研发低成本固态激光雷达。

　　挑战——激光雷达本钱居高不下

　　虽然激光雷达比雷达及其他传感器具有优势，车辆周边的影像也更加精准。但若要大批量推广，其本钱花费太高，使人望而生畏。谷歌自动驾驶车辆项目（即现在的Waymo）的首辆自动驾驶车辆就采用了威力登的激光雷达，其价格高达7.5万美元/个，价格之高使人咋舌。

　　激光雷达供应商都很清楚，他们需要研发低成本的激光雷达产品，以便推广其应用。威力登与Waymo携手合作，致力于下降激光雷达的价格，目前其产品价格在8000- 0000美元之间，具体价格视产品发射的激光数量而异。2016年8月，威力登获得了福特及百度1.5亿美元的投资，用于寻找新途径，进一步下降激光雷达的成本。就在1个月前，威力登发布了一款新型激光样品VLP-16（也叫Puck），其价格为7999美元。威力登预计，待量产后其价格将进一步下降。

　　今年4月，威力登公布了新款低成本激光雷达传感器Velarray，公司表示在量产后成本将下落到数百美元。然而，其他激光雷达传感器都可提供 60度水平视域（horizontal field of view，FOV），Velarray的水平视域只有120度，这意味着自动驾驶车辆搭载需要更多的激光雷达，以便获得相似的水平视域。威力登将于明年在圣荷西工厂启动Velarray激光雷达的生产。

　　威力登旨在提供比Velarray更为便宜的激光雷达。Jellen向IHS SupplierInsight透露：“威力登继续提升其产品路线图，以便其提供的产品能符合专业性能、产量及价格等目标要求。我们的战略核心在于采用具有本钱效益的专用集成电路（ASIC）技术。”

　　Waymo的测试车辆一直在采取威力登的激光雷达，但该公司也在自行研制价格更加公道的激光雷达产品。今年1月，Waymo宣称其已将激光雷达的成本降低了九成多。公司旨在进一步削减激光雷达的价格，使价格变得更加实惠。

　　尺寸及设计的复杂性问题

　　除成本高外，减低其产品的重量并缩减其尺寸也是激光雷达供应商们正在设法解决的两大困难。威力登HDL 64E激光雷达目前被大多数车企及技术公司应用于旗下的自动驾驶测试车辆中，若不计电缆，其产品的重量约为12.7 kg。公司还试图大幅下降另外三款激光雷达传感器的重量，并将HDL- 2E、Puck Hi-Res和Puck Lite的重量分别减至为1 kg、8 0 g和950 g。

　　激光雷达公司还需要关注雷达尺寸及在自动驾驶车辆上的装配位置，以便雷达能与车辆的整体设计相融合，既不失美观，又符合动力学。大多数测试车辆都将激光雷达安装在其顶部，若量产的话，车顶位置并未来不太适合。在去年的国际消费电子展（CES）上，威力登展现了旗下的固态hybrid-ultra Puck Auto雷达产品，其结构紧凑，可被安装在侧视镜内。公司的新款Velarray雷达传感器也采取了紧凑型设计，可无缝嵌入车辆前方、后方及各个角落。

　　在今年的国际消费电子展上，Quanergy展现了一款掌中型固态激光雷达S ，或将隐入车辆车身内，无需破坏车辆的整体设计美感。公司还与日本照明设备供应商小糸制作所（Koito）展示旗下的S 激光雷达是如何无缝装到车辆车头灯内的。将激光雷达放在车头灯的下方还能避免该装备遭到沙尘、污渍及水的侵害。

　　大多数车企、技术公司及初创公司都在大力研发自动驾驶车辆，这类公司将在未来 -5年投放其自动驾驶车辆，这意味着激光雷达供应商们只有数年时间改进其现有产品，克服本钱、重量、尺寸、设计及无缝供应上的诸多挑战和困难。据IHS Markit预测，截止至2025年，自动驾驶车辆的销量将到达60万辆。截止至20 5年，其数量还将继续增长，或将到达2100万辆。假定，平均每辆自动驾驶车辆使用两个激光雷达传感器，那末这意味着未来数年内，激光雷达供应商们将面临海量的需求。