禾賽科技李一帆：別讓無(wú)人車(chē)的未來(lái)被一個(gè)小傳感器憋死

激光雷達是無(wú)人車(chē)的“眼睛”，而自動(dòng)駕駛行業(yè)的進(jìn)化史就是半部激光雷達的產(chǎn)品演變史。

“聽(tīng)起來(lái)不可思議卻真正存在的是，無(wú)人車(chē)這個(gè)萬(wàn)億行業(yè)，全世界幾百家公司，竟然會(huì )卡在一個(gè)小小的傳感器上，而且一卡就是好幾年，所有人都被逼瘋了。”

——禾賽科技CEO李一帆

禾賽科技于4月10號推出最新激光雷達Pandar 40，混合固態(tài)40線(xiàn)，超小體積，150米有效距離。專(zhuān)為自動(dòng)駕駛優(yōu)化的線(xiàn)束分布讓最小角分辨率達到了史無(wú)前例的0.33°，等效于一個(gè)83線(xiàn)的傳統激光雷達。

禾賽科技Pandar 40

激光雷達 —— 無(wú)人車(chē)的“眼睛”

激光雷達（LiDAR）是自動(dòng)駕駛和機器人行業(yè)用來(lái)做激光三維掃描的傳感器，是無(wú)人車(chē)上最重要的元件之一。隨著(zhù)自動(dòng)駕駛近年來(lái)的快速增長(cháng)，激光雷達的需求也出現了井噴，并極大地影響著(zhù)無(wú)人車(chē)的發(fā)展。業(yè)內流傳一種觀(guān)點(diǎn)，自動(dòng)駕駛行業(yè)的進(jìn)化史就是半部激光雷達的產(chǎn)品演變史。

在自動(dòng)駕駛的研發(fā)上，激光雷達發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用，但它同時(shí)有著(zhù)讓人心碎的硬傷。

貴 —— 8萬(wàn)美金

一輛造價(jià)大約200萬(wàn)人民幣的無(wú)人車(chē)，其預算中激光雷達的成本就有大約10萬(wàn)美元（一臺Velodyne 64線(xiàn)8萬(wàn)美元，兩臺Velodyne 16線(xiàn)各近一萬(wàn)美元）。

同樣的，IBEO的4線(xiàn)激光雷達售價(jià)也在10萬(wàn)人民幣。今年初，谷歌無(wú)人車(chē)團隊宣稱(chēng)其自主開(kāi)發(fā)的激光雷達可以降低90%的成本后，依然需要每臺7500美元。對于成本7500美元的產(chǎn)品，即使谷歌考慮作為第三方產(chǎn)品銷(xiāo)售，其對外售價(jià)應該也會(huì )達到數萬(wàn)美元。

缺玩家 —— 只有2家供應商

盡管激光雷達是一個(gè)龐大的市場(chǎng)，但全球真正能夠量產(chǎn)出貨的激光雷達公司卻屈指可數，這其中還包括了壟斷地位的硅谷公司Velodyne和專(zhuān)注低線(xiàn)數雷達的法雷奧/IBEO。

由于自動(dòng)駕駛行業(yè)極其依賴(lài)高線(xiàn)數的激光雷達，Velodyne成為了絕大多數公司的唯一選擇。在業(yè)界中，大部分無(wú)人車(chē)采用的都是Velodyne的16/32/64線(xiàn)激光雷達，而往往一臺車(chē)需要多個(gè)激光雷達來(lái)保證精確度，這仍舊使得價(jià)格居高不下。

鑒于激光雷達的不可替代性和市場(chǎng)有限的選擇，即使Velodyne價(jià)格高昂也沒(méi)有擋住眾多無(wú)人車(chē)公司火一般的熱情，Velodyne的銷(xiāo)售額高達數億美元。

缺貨 —— 6個(gè)月等待期

鑒于激光雷達的不可替代性，價(jià)格昂貴和有限的選擇并沒(méi)有擋住眾多無(wú)人車(chē)公司火一般的熱情，也為Velodyne帶來(lái)了數億美金的銷(xiāo)售。然而，由于Velodyne 產(chǎn)品設計和裝調工藝的限制性（其旗艦產(chǎn)品64線(xiàn)激光雷達依然是2007年的設計），嚴重的供求比例失調對產(chǎn)能提出了巨大的挑戰。2017年初，多數客戶(hù)反映其交貨周期為付款后6個(gè)月，三個(gè)月后，這個(gè)數字變成了9個(gè)月。“一機難求”的現狀讓絕大多數自動(dòng)駕駛公司陷入了絕望。2016年底，百度和福特不惜重資1.5億美元入股Velodyne，以確保自己的自動(dòng)駕駛計劃不被激光雷達產(chǎn)能影響，但卻不能改變Velodyne半年以上交貨周期的現狀。

“自動(dòng)駕駛必須用激光雷達”

按理說(shuō)，有如此多硬傷的激光雷達應該早就被淘汰，但事實(shí)卻恰好相反。兩年前，還有不少公司對不采用激光雷達的廉價(jià)自動(dòng)駕駛方案抱有幻想。然而，伴隨著(zhù)大量路測數據的積累和對事故的分析，激光雷達的不可或缺，已經(jīng)成為行業(yè)的蓋棺定論。相比攝像頭和毫米波雷達，激光雷達可以檢測距離和行人，因而在各種復雜環(huán)境中都有較高的可靠性。

激光雷達與毫米波雷達和攝像頭相比的優(yōu)缺點(diǎn)

采用激光雷達作為自動(dòng)駕駛方案的典型企業(yè)

除了頻繁導致事故的特斯拉Autopilot，包括谷歌Waymo、百度、UBER、Cruise、nuTonomy、馭勢科技、智行者等頂尖自動(dòng)駕駛公司都堅定地采用了激光雷達方案。畢竟相比攝像頭對分析和算法的依賴(lài)，激光雷達這種簡(jiǎn)單直接的測量辦法可以極大地提高自動(dòng)駕駛的可靠性。

“做到99%的準確度對于車(chē)輛駕駛而言并不夠，我們需要的是99.99999%的準確。激光雷達就是小數點(diǎn)后幾位的最強保障。”

——Google自動(dòng)駕駛咨詢(xún)顧問(wèn) Brad Templeton

“從最初想做自主駕駛汽車(chē)以來(lái)，激光雷達技術(shù)就是一個(gè)關(guān)鍵的核心。它能夠補充毫米波雷達和攝像頭的不足。”

——Ford副總裁、產(chǎn)品發(fā)展和首席技術(shù)官Raj Nair

“在自動(dòng)駕駛模式下，價(jià)格昂貴的激光雷達必不可少，是確保高速駕駛時(shí)安全的重要保證。“

——采埃孚CEO Stefan Sommer

“基于激光雷達的主動(dòng)視覺(jué)，加上多攝像頭的機器視覺(jué)，將一舉超越人類(lèi)的感知和世界建模能力，成為3級以上自動(dòng)駕駛的標配”。

——馭勢科技聯(lián)合創(chuàng )始人&CEO 吳甘沙

2016年中國國際工業(yè)博覽會(huì )上展出國內首款32線(xiàn)激光雷達

產(chǎn)品化——一項浩大的系統工程

創(chuàng )立于硅谷圣何塞的禾賽科技，自2013年創(chuàng )立以來(lái)一直致力于頂尖的激光傳感器開(kāi)發(fā)，此前曾積累了多年開(kāi)發(fā)激光遙測傳感器的經(jīng)驗。在2016年10月，禾賽科技率先發(fā)布了一款32線(xiàn)混合固態(tài)的原型，并主動(dòng)公開(kāi)了自己的路測視頻。用實(shí)際的數據和產(chǎn)品說(shuō)話(huà)，一改激光雷達行業(yè)“有PPT有外觀(guān)設計，無(wú)現場(chǎng)demo無(wú)公開(kāi)測試結果”的怪現狀。

一個(gè)完美的激光雷達的開(kāi)發(fā)基本原理很簡(jiǎn)單，但其中的每一個(gè)細節都有超大量的工作需要做。能測5米距離的雷達和能測100米的雷達完全不是一個(gè)概念，能在光線(xiàn)昏暗的室內測的雷達和在戶(hù)外陽(yáng)光直射加上各種環(huán)境光情況下測試不是一個(gè)概念，而能跑5分鐘的原型到可以可靠地在汽車(chē)上連續工作上萬(wàn)個(gè)小時(shí)不故障的工業(yè)產(chǎn)品更不是一個(gè)概念。為了保證人眼安全，必須嚴格控制激光的功率，又給研發(fā)又加上了一層困難。

一臺激光雷達包含上上千個(gè)精密部件，它在高速旋轉情況下的機械穩定性問(wèn)題，幾十個(gè)激光器帶來(lái)的散熱問(wèn)題，各種風(fēng)霜雨雪惡劣天氣的影響，巨大的溫差（-15C到85C）的影響，高強度震動(dòng)的影響，濕度和防水的影響，元器件之間串擾的影響，還有無(wú)線(xiàn)供電，無(wú)線(xiàn)數據傳輸等等，每一個(gè)細節的不完美都會(huì )導致產(chǎn)品的徹底失敗。開(kāi)發(fā)這樣一款產(chǎn)品，需要聚集在光學(xué)，精密機械，模擬電路，數字電路，FPGA ，深度學(xué)習等各個(gè)領(lǐng)域最頂尖的專(zhuān)家，通力合作，才有可能完成。禾賽有一支豐富的激光傳感器開(kāi)發(fā)團隊，有設計過(guò)四代蘋(píng)果手機電子系統的電子工程師，有在卡爾蔡司設計過(guò)鏡頭的光學(xué)工程師，也有在斯坦福大學(xué)從事激光傳感器研究的科學(xué)家，和數十位一線(xiàn)硬件公司工作經(jīng)驗豐富的工程師。

一年多來(lái)憋出的“大招” – 40線(xiàn)混合固態(tài)激光雷達

Pandar 40最小角分辨率達0.33°

2017年4月，經(jīng)過(guò)一年多的開(kāi)發(fā)，以及大量的內部測試和早期客戶(hù)共同測試，禾賽終于發(fā)布了這款40線(xiàn)混合固態(tài)產(chǎn)品 – Pandar 40。其中，Pandar=Panda+LiDAR。Pandar中前半個(gè)詞是Panda，不僅代表了國寶熊貓，還與新款激光雷達黑白相間的配色恰好完美吻合，禾賽希望這個(gè)萌萌噠的名字讓大家對這個(gè)100%的“國貨”充滿(mǎn)期待。

Pandar 40集各家激光雷達的優(yōu)勢于一身：遠遠超越任何競爭對手的超小體積，世界一流的測量距離以及測量精度，還有專(zhuān)門(mén)為自動(dòng)駕駛優(yōu)化的掃描線(xiàn)分布，創(chuàng )造了市面上所有激光雷達的最小垂直角分辨率（0.33°，等效于一個(gè)傳統83線(xiàn)雷達）。

為什么是40線(xiàn)？

為什么沒(méi)有循規蹈矩做2的整數次冪？禾賽表示是為了滿(mǎn)足自動(dòng)駕駛中對中間線(xiàn)的高密度要求。

禾賽在產(chǎn)品化激光雷達的過(guò)程中，收到了來(lái)自世界各地近百家自動(dòng)駕駛公司的超過(guò)千臺的意向訂單。通過(guò)和客戶(hù)的深度交流，總結了兩個(gè)沒(méi)有意識到的問(wèn)題：

1：市場(chǎng)上之所以只有16、32、64這樣線(xiàn)數的產(chǎn)品，只是因為Velodyne最早定義了這個(gè)產(chǎn)品形態(tài)，于是大家就默認了這個(gè)定義。但這并不是一個(gè)必須遵守的定理。

2：自動(dòng)駕駛對激光雷達的需求可以抽象化成一個(gè)最典型的的場(chǎng)景：在50米開(kāi)外，盡可能捕捉到行人和車(chē)輛的更多細節。

絕大多數客戶(hù)選擇64線(xiàn)產(chǎn)品的原因，是因為它在50米以外的精細的掃描結果。而這部分功能我們可以通過(guò)產(chǎn)品定義來(lái)優(yōu)化實(shí)現——Pandar 40打破了傳統激光雷達均勻分布的限制，把每條線(xiàn)的作用發(fā)揮到了極致。在接近0°范圍附近的25線(xiàn)的角分辨率達到了0.33°，可以充分捕捉行駛過(guò)程中遠處物體的細節特征。

這意味著(zhù)，相比于傳統16線(xiàn)的2°角分辨率，在50米外的一個(gè)1.7米高的行人，他身上的線(xiàn)可以從1條上升到6條，甚至超過(guò)了64線(xiàn)的5條（0.4°角分辨率），大大提升了激光雷達掃描數據的質(zhì)量。

并且，不同角分辨率的激光雷達，在50米處能投射在行人身上的線(xiàn)數不同。禾賽40線(xiàn)激光雷達人身上會(huì )有6條線(xiàn)，Velodyne 64線(xiàn)會(huì )產(chǎn)生5條線(xiàn)，而Velodyne 16線(xiàn)只會(huì )產(chǎn)生1條線(xiàn)。

從禾賽40線(xiàn)和Velodyne 64線(xiàn)的模擬點(diǎn)云圖里能清楚地辯認出人形，但在Velodyne 16線(xiàn)上則完全看不出人形。

客戶(hù)測試評估結果

禾賽40線(xiàn)激光雷達路測數據

禾賽40線(xiàn)激光雷達三維地圖生成

在嚴格的內部測試的同時(shí)，禾賽也邀請了一些行業(yè)最前沿的下游客戶(hù)進(jìn)行了大量的共同測試。百度無(wú)人車(chē)，蔚來(lái)汽車(chē)，小鵬汽車(chē)，馭勢科技，智行者，四維圖新等頂級自動(dòng)駕駛和高精地圖公司在測試過(guò)第一批樣品后都給予了很高的評價(jià)：

“禾賽40線(xiàn)雷達的掃描結果已經(jīng)非常接近Velodyne 64線(xiàn)激光雷達的點(diǎn)云質(zhì)量，且在機電特性、體積等方面已優(yōu)于Velodyne。我認為不出兩年，中國的車(chē)載激光雷達水平要超過(guò)美國。”

——張德兆 智行者創(chuàng )始人&CEO

“從點(diǎn)云上看是我接觸過(guò)的所有激光雷達中最好的之一。”

——姜巖 馭勢科技聯(lián)合創(chuàng )始人

Pandar 40在馭勢科技的無(wú)人車(chē)上實(shí)時(shí)路測

今年初，某德國頂級整車(chē)廠(chǎng)商的二十多位全球副總裁（SVP）從德國慕尼黑專(zhuān)程來(lái)訪(fǎng)禾賽科技，這也是他們此行訪(fǎng)問(wèn)唯一的一家科技公司。行業(yè)頂尖專(zhuān)家們逐個(gè)上車(chē)體驗激光雷達在行駛過(guò)程中的環(huán)境感知、障礙物識別的效果后，對中國本土汽車(chē)配件供應商在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域所取得的成就大加贊賞。

2017年某德國頂級整車(chē)廠(chǎng)商高管蒞臨禾賽

激光雷達的未來(lái)——一切才剛剛開(kāi)始

It’s just the beginning.

“激光雷達在自動(dòng)駕駛上的應用，就像電子郵件中在互聯(lián)網(wǎng)中起到的作用一樣，只能算得上冰山一角，還有很多更有意思的應用等著(zhù)我們發(fā)掘，探索。

我們大膽地想象20年后的世界，人類(lèi)需要從事的工作種類(lèi)大大減少，無(wú)人車(chē)，無(wú)人機，和各種五花八門(mén)的機器人變得像充電寶一樣充斥在我們的生活中。

而這其中的每個(gè)獨立運動(dòng)的機器人都會(huì )面臨復雜的定位和避障的問(wèn)題，激光雷達是迄今我們能找到的最穩定最可靠的傳感器。

我們的愿景是，讓每一個(gè)機器人，擁有屬于他們自己的眼睛。“

——禾賽科技聯(lián)合創(chuàng )始人&CEO李一帆

產(chǎn)品視頻：

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