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激光雷达昏聩,让自动驾驶很纠结
//suihua.dbw.cn  2018-05-11 10:32:05

  亟待攻克的核心技术⑩

  人靠眼睛看路,无人车也是。激光雷达就是无人车的“眼睛”。

  伴随自动驾驶的落地,原来主要用于三维扫描的激光雷达,成为自动驾驶汽车的必备,甚至决定着自动驾驶行业的进化水平。但在这个切中行业要害的领域,国货几乎没有话语权。

  激光雷达不可取代

  激光雷达是个传感器,自带光源,主动发出激光,感知周围环境,像蝙蝠通过超声波定位一样。

  按照自动驾驶L1—L5的等级划分,L3及以下属辅助驾驶或低级别自动驾驶,L4、L5才算得上高级别自动驾驶甚至无人驾驶。目前的自动驾驶都处于L3以下阶段,毫米波雷达甚至摄像头都能够满足汽车的视觉需求,特斯拉就应用了前者。但要想发展到高级别自动驾驶阶段,受测距、分辨率、精度、信息全面性的影响,激光雷达不可替代。

  激光雷达可以精准测距:通过获取激光打在物体上并返回接收器的时间,乘以光速即可获得。由于打出的每一束光都带有相对位置信息,激光雷达可以利用算法实时生成汽车周围环境的高清数字地图,进行目标跟踪和识别。国内主流激光雷达企业北科天绘总经理张智武向科技日报记者介绍,激光雷达的扫描精度高、没有畸变,毫米波雷达只知道前方有障碍物,并不能准确描述大小和形状。

  激光数据是矢量数据,计算机可以分类、提取、处理,自动辨别车道线、挡车柱、交通标识牌、树木等,这也是其他传感器做不到的。

  激光雷达常以线数区分,并通常设计为2的指数级,如4线、8线、16线、32线、64线及问世不久的128线顶级测试产品。线数是指激光发射光源数,16线产品有16个光源,以此类推。目前能上路的自动驾驶汽车中,凡涉及激光雷达者,使用的几乎都是美国Velodyne的产品。这家公司成立于1983年,位于硅谷,其激光雷达产品是行业标配,占八成以上市场份额。

  “芯片化”才能瘦身降价

  线数决定激光雷达的分辨率。激光雷达以旋转扫描的方式工作,一个光源扫一圈,得到一条360度的水平环形视线,这也是为什么无人车顶的“大花盆”都要不停旋转。光源越多,视线越密集,实时地图的分辨率越高。张智武以素描类比:素描由线条构成,线条越密,画越清晰。

  最早的国产16线产品于2016年推出,目前最高40线。

  制造多线数激光雷达,国内厂商普遍面临工艺繁琐的问题。以传统方式增加激光雷达线数就像拼接越来越宽的暖气片,造成产品体积成倍放大,同时极大增加量产难度。据激光雷达企业饮冰科技CEO金元浩介绍:“现有工艺条件下,提高线数需要增加印制电路板的数量,激光雷达的体积也会随之大幅增加。尺度和集成度必须兼顾。”

  国外厂商之所以能做出64甚至128线的激光雷达,内部元件的芯片化起到决定作用:缩减激光雷达的体积、减少散热、有助于量产。

  这需要容量大、传输速度快、信息处理高效的专用芯片。目前国内激光雷达企业一般购买德国osram发射器。对此,国内智能汽车研究专家黄武陵强调“核心芯片,尤其是发射器和探测器,国产化程度、抗干扰等方面需要提高”。

  不同于手机芯片,接收芯片不追求单位面积晶体管数量最多,但对分辨率有更高要求。原来需求少,一年几万片,这两年风口突然转向高分辨率的高质量传感器,接收芯片生产工艺不成熟,技术能力不足。“激光信号的接收对集成度要求很高,原来做1×1的单点传感器,现在汽车对分辨率要求高,要1064×768。”金元浩说。按自主工艺生产这个分辨率的产品,与半块汽车前挡风玻璃大小相当,用起来不现实。因此,国货正在从分辨率没那么高的芯片起步追赶。

  自主研发备战量产市场

  国内有研究所、激光雷达厂商正在自主研发发射芯片和接收芯片,但都处在初级阶段,产品尚未定型。“车载激光雷达是小众行业,近几年随着国内L2级自动驾驶的发展才有市场,行业技术储备不够,人力投入不足。”金元浩说。他所在的公司就在做16线激光雷达的发射芯片,但也是用低价产品抢占市场份额。

  线数相同,不同产品的效果也不尽相同。据金元浩介绍,精度、稳定性、分辨率等参数与主流产品还有差异。尤其国产激光雷达的稳定性相对不足,汽车行业又对安全性要求极高,测试时间长,本来不大的市场,更难觅国货踪迹。

  激光雷达贵,一在必需,二在紧俏。这是一个完全意义上的卖方市场。Velodyne 16线产品年初价格减半后仍达4000美元,百度智能车搭载的64线产品(也是目前市场适用的最高级)约8万美元,比一般汽车都贵。价格是无人车量产和商业化的拦路虎。

  正因如此,国产激光雷达才要攻关。据张智武介绍,北科天绘的16线产品去年卖价5万元人民币,今年不到3万元,和Velodyne 16线的折扣相当,“一旦做出来,售价就腰斩”。议价空间之外,自动驾驶一旦从测试走到量产,激光雷达市场巨大,国货不能拱手让人。

  新的技术方案也在出现,“激光雷达正往固态化方向发展,国内厂商需要抓住新的方向,与国外同行同步发展。”黄武陵说。相对于传统的360度机械旋转激光雷达,固态激光雷达基于电子部件进行数据读写,去除了机械旋转部件,是革命性技术。这条新赛道上,国内厂商可与国外同行站上同一起跑线。 (实习记者崔 爽)

 
作者:    来源:新华网    编辑:刘申
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