如今,Velodyne 已经成为自动驾驶汽车激光雷达的黄金标准,几乎所有主要的自动驾驶汽车生产商都开始使用 Velodyne 的激光雷达。虽然摄像头和雷达可以在未来的系统中发挥作用,但大多数人都认为激光雷达仍将是自动驾驶汽车的关键部分。“没有安装激光雷达的自动驾驶汽车,安全性是无法保证的。”Velodyne 亚太区总监翁炜在 9 月 7 日的“光+”汽车电子应用高峰论坛上说道。

这就引发了一个价值数十亿美元的问题:一家公司的领先优势是否能在不断增多的竞争对手面前依然保持领先地位?

翁炜表示,Velodyne 之所以有现在的成绩,得益于长时间在领域内沉淀的优势,并且及时抓住了机会,产品占据整个市场的 80%。激光雷达集中爆发的时间为 2021 年甚至更晚,2021 年-2025 年主要还是以机械旋转式多线激光雷达为主,量产产品的首个应用将是自动驾驶出租车。

自动驾驶出租车三年后“引爆”激光雷达?Velodyne 正潜心打造 ASIC 版车规级-黑科技

车规级激光雷达的量产规划

Velodyne 在激光雷达界的地位,正如其官方所言,凡涉及自动驾驶研发投入的主机厂、地图厂商以及自动驾驶运营项目几乎都是 Velodyne 激光雷达产品的客户。

据雷锋网新智驾了解,2015 年,Velodyne 激光雷达的出货量达到 3000 个,2016 年,Velodyne 激光雷达的出货量则激增至 2 万个。

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不过,翁炜表示,现在真正用于自动驾驶车辆的激光雷达采购订单并非主力,围绕自动驾驶形成的图商、机器人以及安保产业链才是 Velodyne 的主要订单来源,到 2019 年初,来自自动驾驶车辆的订单将会迅速增多,在未来 2021 年到 2025 年,订单的来源主要是自动驾驶出租车。

翁炜援引华尔街数据报告显示,2017 年全年的出行里程约为 10.8 万亿英里,按照每英里一美元计算,预计 2017 年有 11 万亿美元的汽车市场。此外,和 Velodyne 合作的几十家企业,无论是传统车企,还是科技公司,项目大都集中在自动驾驶共享出行领域。因此,自动驾驶出租车基本涵盖了 2021 年到 2025 年的订单来源。

在演讲过程中,翁炜主要介绍了 Velodyne 三款主力产品,VLP-32C 、VLS-128 和 Velarray。

1、VLP-32C

Velodyne 32 线激光雷达已经历 A、C 两轮迭代,去年 6 月份第三代的 VLP-32C 开始在 Velodyne 圣何塞新工厂“Megafactory”进行正式量产,配合纯机械全自动化生产线,Velodyne 在今年预计实现百万级的产能,主要采购方都是整车 OEM 企业及智能驾驶初创公司。

尽管激光雷达的车规标准还没明确有出台,但企业却需要一款现阶段可用的车规级产品用来测试自动驾驶技术,VLP-32C 便应运而生。这款 32 线 激光雷达 在成本上较老款产品大幅降低,测试距离可达到 200 米,水平视角 360 °,垂直可视角 40 °,最小分辨率 0.333 °,出点速度为 600000 点/每秒。

VLP-32C 的优势在于利用矩阵式扫描替换了之前的等距扫描线束,提升了扫描密度。随着量产化的普及,Veldoyne 预计未来价格将控制在 500 至 1000 美金之间。

2、VLS-128

2017 年 11 月 7 日,Velodyne 实验室正式宣布推出 128 线激光雷达 VLS-128,这款高性能激光雷达可以看作是 HDL-64 的替代产品,点云数据量是 64 线的四倍,更加适用于全自动驾驶车辆。

VLS-128 线激光雷达扫描的真实度和精度比 64 线更高,探测距离为 200 米,未来探测距离将达到 300 米,水平测角 360°,垂直测角 40°。工作温度为 -40℃ 到 85℃(ASIC)。VLS-128 的激光线束是非线性、不均匀分布,局部垂直角分辨率达到了 0.17°。

按照 Velodyne 的产品路线图,VLS-128 在 2018 年第四季度才能实现车规级,预计将于 2021 年第三季度推向市场。未来 Velodyne 可以根据汽车厂商的需求开发 32 线、64 线、128 线不等的芯片级激光雷达。

3、Velarray

今年 7 月份,Velodyne 在雷锋网的闭门会议上首次展示了一款可供定制的非旋转式固态激光雷达 Velarray,水平视角 60°~120°,尺寸类似一个 iphone 6。这款产品线数上限为 32,同时会往下推出 16 线和 8 线版。

确认进入车规量产的 Velarray 主要用于 ADAS 和 L3 级自动驾驶,并且针对没有将自动驾驶以及共享出行作为目前主要商业模式的公司,例如整车厂。

Velarray 是一款在物体反射率 10% 条件下探测距离可达到 200 米,视场角 120°(水平)X35°(垂直),角分辨率 0.1°-0.2° 的固态激光雷达。

翁炜称,Velarray 的主要属性为长探测距离和高分辨率,体积小巧、可以嵌入车身内,预计 2019 年上半年,Velarray 交予主机厂测试、进行自动驾驶功能的相关开发,2019 年下半年,推出车规级的 Velarray。

车规级激光雷达的量产进度

据了解,激光雷达包括发射部分(光学镜头)和接收部分,激光发射镜头部分采用准直透镜和衍射透镜结合的方式,反射式和透射式准直镜被用在光束传递系统中,以维持激光谐振腔和聚焦光学元件之间的光束的准直性,接收部分主要是接收镜头和光电二极管阵列。

具体来看,激光发射阵列发射多组激光,PIN 型光电二极管接收激光反射回来的光波,类似于 CCD 或 CMOS 图像传感器的原理,最终得到一张3D图像。

不同于手机和电脑,汽车若出现零部件问题很可能会引起致命事故,危及用户安全。因此,汽车行业严格要求零部件和生产过程达到车规级。激光雷达在感知环境方面有精确度高、测距测速能力强、适合极端光线条件的特点,对实现自动驾驶至关重要。但是,为了保障消费者安全,汽车厂商对量产车上的激光雷达的可靠性期望非常高,必须严格要求达到车规级。

激光雷达经过 FPGA 平台,可以达到车规级的标准。但是由于激光雷达的部件太多,采取此方式达到车规级的标准,困难重重。

相比于 FPGA,ASIC 是公认的实现车规级的捷径,结合 ASIC 的优势,长远看激光雷达的车规级会以 ASIC 为解决方案,主要有以下几个原因:

  • 由于处理的传感器信息需要大量冗余,自动驾驶对终端运算能力要求极高,并且车速越快,对算力要求越高;
  • 若能耗低,会使车辆续航降低,影响驾驶体验,因此对能耗要求高。
自动驾驶出租车三年后“引爆”激光雷达?Velodyne 正潜心打造 ASIC 版车规级-黑科技

翁炜表示,Velodyne 为了达到车规级的标准,截至目前已经进行了 40 个月的 ASIC 开发。具体规划,今年 9 月份完成第 3 代产品设计,2019 年上半年完成附加功能的设计,最后完成车规级产品。

生产方面,从今年 6 月份开始,Velodyne 位于加州圣何塞的新工厂会逐步把所有的流水线换成机器生产,预计 2020 年实现无人的全自动化生产。

最后,翁炜表示, Velodyne 的主要收入来源还是传统地图、无人机、安保、机器人等行业,自动驾驶还没有给公司带来可观的收益。这个新兴产业还处于发展阶段,相关法规和配套设施等客观条件尚不健全,距离真正的商业运用还有很长的距离,但是技术产品创新道路会依然走下去,因为只有抢占了制高点才能为以后的市场普及铺路。

来源:雷锋网