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    • 激光雷达的感知优势
    • 十年磨一剑,激光雷达2022年批量“上车”
    • Luminar激光雷达的差异化优势是什么?
    • 在中国的发展战略
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1550nm激光雷达进入量产时代,Luminar全面拥抱中国机会

10/01 22:24 作者:张慧娟
阅读需 13 分钟
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Yole预测,到2025年,全球范围内安装激光雷达的汽车规模将达到150万辆。到2030年,有望逼近1200万辆,这意味着大约每8辆车中就会有1辆搭载了激光雷达。一旦到达这个产能级别,激光雷达的普及有望继续提速。

从近期各大车企发布的新车型来看,已经纷纷体现出了对激光雷达的青睐。小米首款汽车、理想L9、 蔚来ES7、小鹏G9……激光雷达迎来了一波“上车”小高潮。

9月27日,上汽集团旗下的飞凡汽车正式上市,搭载了Luminar 的1550nm激光雷达。这进一步释放出激光雷达加速“上车”的讯号,也拉开了1550nm激光雷达量产的大幕。

9月15日,Luminar宣布了前哈曼国际大中华区总裁陈钰博士(Jackie Chen)加入Luminar并出任中国区负责人的消息。陈博士履新后,日前首次接受了<与非网>等媒体采访,就激光雷达在汽车市场的机遇、前景,以及Luminar在中国市场的战略规划等等,进行了全面深入的沟通。

激光雷达的感知优势

陈博士表示,随着汽车走向电动化、智能化,自动驾驶将极大程度地提升未来安全出行的效率。自动驾驶主要有三大要素:感知、决策、控制,对周围环境精确周密的感知是所有决策的基础,也是未来自动驾驶汽车的安全保障。

由于行车自动驾驶,一般运行工况是中高速,所以在选择传感器方面,需要检测距离比较远的传感器。目前,这些传感器主要是摄像头毫米波雷达和激光雷达。在数据处理上进行一些数据的融合,能够充分发挥不同类型传感器的各自优势。

激光雷达本身是由激光探测和激光测距两方面组成,它能够实时接收反馈,保持对外界敏感的感知率,具有分辨率较高、抗干扰能力强、受外界环境影响小、定向性好、测量距离远、测量时间短等优点。通过多条线进行旋转扫描,可以获得物体三维空间的深度信息,能够了解物体及障碍物的基本特征与局部细节,达到高精度、可靠性强的测量方式。

因此,激光雷达可以在很大程度上提升感知系统的探测能力、增加感知系统的冗余性。主要优势是能够通过优质的探测能力构建三维立体的环境,解决目前很多自动驾驶系统中无法解决的一些边缘场景问题,比如车辆cut in、检测车后的突出物、道路中的异形物等。

十年磨一剑,激光雷达2022年批量“上车”

据了解,Luminar激光雷达系统主要包括几大核心零部件:高效能的激光器、敏感高范围接收能力的接收器、动态的二维扫描方式。通过将Optogration的InGaAs光电探测器芯片与BFE(Black Forest Engineering)生产的硅ASIC相结合,Luminar打造了激光雷达接收器和处理芯片,据称是同类产品中灵敏度最高、动态范围最高的InGaAs接收器,能够每秒获取和处理千兆位的精确数据,以产生最佳的激光雷达数据。

一个激光雷达本身离不开核心零部件技术的开发和技术的掌握,包括专利、未来供应链、批量生产、成本和质量的控制。陈博士介绍,Luminar作为全球汽车激光雷达头部企业,成立于2012年,通过十年的磨炼开发,在1550nm的高效激光器、铟镓砷探测器,包括接收器和扫描方式等,形成了核心零部件技术的积累。最近几年,通过对一些核心零部件企业的垂直整合收购,进一步掌握了1550nm激光雷达的核心技术,并保证了供应链的稳固和安全。

推出Iris激光雷达产品后,Luminar逐步获得了商业伙伴主要客户的量产定点项目,包括沃尔沃、上汽、戴姆勒等。除了与OEM主机厂的合作,Luminar与行业其他生态伙伴也建立了联系,给Mobileye提供的激光雷达今年年底量产,用于Mobileye自动驾驶出租车;英伟达的自动驾驶系统解决方案中也搭载了Luminar的激光雷达。

到目前为止,Luminar已经实现了突破性的传感器技术和性能。并在此之上进行了软硬件整合,包括激光雷达感知软件、全栈式解决方案等,目标是帮助客户扩大汽车主动安全和自动驾驶汽车量产的规模。Luminar的产品主要用于乘用车和卡车,帮助客户实现安全、先进的自动驾驶量产车辆。

陈博士透露,Luminar接下来的目标就是帮助客户实现量产定点项目的批量生产,未来18个月内,要支持客户推出三款面向消费者的激光雷达乘用车。激光雷达和感知软件于2022年进入批量生产,与此同时,也将不断开拓商用汽车、卡车及自动驾驶出租车领域的业务。

Luminar激光雷达的差异化优势是什么?

谈及Luminar激光雷达的技术路线和差异化优势,陈博士表示,在Luminar成立初期,激光雷达的波长在当时一般是采用905nm,这样的纳米波长虽然属于人眼不可见的范围,但如果功率足够大会伤害人眼,存在一定的安全问题。既要提高激光雷达的激光功率,又不伤害人眼,就要使用1550nm的波长。

但是,这就需要从检测器、接收器等核心部件从零开始研究,因为当时硅基材料的接收器无法实现1550nm波长,只能换作铟镓砷接收器。因此,在开发激光雷达的过程中,除了激光器要实现高功率的激光脉冲、高质量的光速,还要能够研究铟镓砷的接收器。

转镜+摆镜双轴扫描

在扫描方式方面,Luminar采用双轴扫描,其中横轴采用转镜、纵轴采用摆镜的方式。通过双轴同时扫描的方式,能够覆盖整个激光雷达的视场角。其优势在于在垂直方向进行扫描的过程中,可以优化垂直扫描不同区域的精度;在汽车视野范围内,Luminar定义了ROI(Region  of  Interest),即感兴趣的驾驶空间,在感兴趣的区域通过增加扫描的线束来提升激光雷达的扫描密度,实现高精度扫描以及对远距离物体的识别。这与传统机械式激光雷达采取阵列的方式不同,Luminar采用的是点光束,而传统激光雷达更多使用线光束,只能实现一维的扫描方式,在垂直方向无法实现扫描精度的优化。

陈博士强调,Luminar的扫描方式是转镜、摆镜以及电机驱动的结合,并非所谓的微振镜的扫描方式。他进一步解释,采用微振镜的扫描方式是通过高频震动的微振镜来实现的,能够覆盖的转角非常有限,并不能覆盖整个视场角的全范围。而要实现全范围的视角,需要通过多个激光器形成多个激光束,对一定范围内的视场角通过微振镜进行扫描,然后还需要对局部的扫描范围进行拼接,处理方式较为复杂。此外,硅基微振镜扫描方式需要悬臂梁,高频震动时,这种结构比较脆弱。也就是说,其拼接方式以及结构问题,导致激光雷达制造过程中,安装、调试非常复杂且耗时。Luminar为了实现激光雷达的量产,采用了更可靠、更成熟的转镜加摆镜相结合的扫描方式。

1550nm vs. 905nm

至于1550nm与905nm激光雷达的主要区别,陈钰表示,相比905nm,1550nm激光束的能量能够达到数倍以上。根据人眼安全激光能量的要求,理论上1550nm比905nm激光雷达发射的激光能量可以高出十倍以上,但目前Luminar开发的产品仅采用了几倍能量的提升,未来的开发和产品性能还有很大的提升空间。

陈博士解释说,与905nm相比,由于激光束能量达到了数倍提升,因此在测距方面,1550nm和905nm有本质区别。905nm针对10%的反射度大约可以检测到150米左右;而1550nm激光雷达能够达到两倍性能,即300米左右。第二,1550nm激光束的能量比较集中,对远处小障碍物(20x30厘米)的识别能力较强,在50米外可以检测到16-21个点,150米外仍能达到1-4个点的检测能力。而905nm激光束散射率较高,在更远距离且物体比较小的情况下,可能会无法进行识别。

差异化卖点

Luminar激光雷达的独特卖点还包括:第一,最大探测距离可达600米,在小于10%的反射率对目标障碍物的检测和识别能够达到250米的探测范围。第二,除了物体检测外,激光雷达另外一个重要性能是车道跟踪和车道线检测,Luminar能够达到150米远距离的探测和检测范围。第三,Luminar提供感知软件支持,能够根据汽车前方道路检测情况,动态调整感兴趣的区域。例如有时候上下坡、通过地面障碍物等等,可以根据汽车姿态动态识别汽车可驾驶的空间,从而优化感兴趣区域的扫描精度,保持对前方视野的高精度扫描和探测。

在中国的发展战略

谈及在中国的发展战略,陈博士表示,我们的目标是赋能中国自动驾驶领域的快速发展,希望Luminar在这一历史机遇中扮演重要的角色。如何实现这一目标?主要有三大战略:

一是差异化,通过掌握激光雷达的核心技术及核心零部件技术,实现优异的产品性能;通过激光雷达软硬件结合,在应用过程中发挥最优效能,并给客户带来增值服务;与全球的汽车客户合作开发量产项目,达到车规质量的标准,通过这些方面的差异化为客户创造独特的价值。

二是落地中国,加强本土化建设。包括团队能力的建立及团队搭建、生产、供应链、供应商在中国的本土化,以及提高本土化的服务等。

三是合作伙伴,和行业中多个类型的客户建立长期合作的关系。Luminar的客户覆盖全球,希望运用在国际汽车市场积累的硬件、软件经验与能力,帮助中国客户走出中国市场,进入全球自动驾驶汽车市场。 
 

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