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固態激光雷達量產前夜

瀏覽次數:3111 發布日期:2020-01-13

關上研究室的門,他看了看有些雜亂的辦公臺,顧不得整理,轉身拍下電梯按鈕。LeiLei Shinohara想趕緊跳進街中,呼吸一口新年的空氣。

辦公室沒有了持續幾個月的燈火通明,2019年的最后一天,同事們都趕著去跨年,團隊群里嘰嘰喳喳。大家似乎很久沒有這么放松了。

“新年快樂”,他對自己說。新年的禮物,已經收下。

一份“新年禮物”

新年收假第一天,隨著公司對外宣布固態激光雷達RS-LiDAR-M1 Simple(Simple Sensor Version)以1898美元正式接受訂購的消息,整個團隊再次進入忙碌的工作節奏中,然而每個人的狀態卻是肉眼可見的輕松起來。

眼瞅著這年輕研發團隊的抗壓能力,一早就坐在工位上的LeiLei Shinohara內心五味雜陳。

RS-LiDAR-M1

2018年11月11日凌晨,RoboSense(速騰聚創)COO Mark在朋友圈發了一條信息:披星戴月回來。今年雙十一剁了一次大的。

兩個月后,RoboSense宣布,前法雷奧激光雷達項目核心人員LeiLei Shinohara加盟,這位深度參與全球首臺量產車規激光雷達的資深專家,將出任研發副總裁與德國辦公室總經理。他的任務,官方報道描述得很明確:負責激光雷達產品車規級量產推進。

彼時,作為鮮有在固態激光雷達大量投入的創業公司,RoboSense已經付出了許多努力:

  • 2017年下半年,完成并對外公開第一個Demo;

  • 2018年1月9日,拉斯維加斯,M1pre作為全球唯二MEMS固態激光雷達亮相CES;

  • 2019年1月8日,再次沖刺CES,A樣機登陸,并摘下“CES創新獎得主”的榮譽。

在公司看來,這款M1接下來最艱巨的任務就是完成量產工作。

而對同期加入的LeiLei博士來說,他看中的則是RoboSense算法、芯片與激光雷達硬件三位一體的布局:“其實我本身就看好MEMS激光雷達的前景。但是最先打動我的,是我以法雷奧雇員身份與RoboSense交流時,看到團隊在算法方面的積累,那真的是蠻不錯的。當時和我同行的法雷奧研發總監,也評論稱:VERY VERY VERY AMAZING。連用三個‘VERY’。“

強勢發展的創業公司,資深的德國行業專家——甜蜜的聯姻。

危機爆發

為了加速量產節奏,LeiLei和公司管理層商量推行敏捷開發的方式,來實現產品的快速更新迭代:即改傳統串行研發為并行,改大團隊為小團隊并跑。

“3個月一個版本迭代“在汽車領域是一件幾乎不可能實現的事情。而這個年輕的團隊竟然順利推行了幾個版本。

事實上,為了爭分奪秒完成迭代且兼顧客戶對于高性能、低成本、高穩定性、可生產制造性的多方位需求,這套敏捷開發的系統某種程度上確實取得了一些可喜的進展:

  • 光學模組實現高度的集成化,使得M1整機零件數由傳統機械式激光雷達的幾百個降低至20個以內,以此降低M1的物料及裝配成本,并使加工時間縮短數個量級。

  • 考慮到大規模生產能力,團隊開始在“自動標定”這件事上做文章:將過去幾個小時的標定時間縮短到幾分鐘,并將在最后量產時縮短到1分鐘以內。相比之下,傳統機械旋轉式產品需要數小時且一致性也無法得到保證。

  • 性能從每次迭代都有著很大的飛躍,測距能力從80m到150m、精度從±20cm縮短到±10cm,再到±5cm。

一切都和計劃當中一樣美好。

就在意氣風發的團隊埋頭沖刺車規量產設計凍結的時候,危機轉瞬到來。

“確實經歷非常難過的時光。“談及最深的感慨,LeiLei坦言:”前面太順了。三年以來這個項目沒有過一次delay(延遲),卻在最后一次迭代時翻車了。”現在回想,LeiLei說那時團隊幾乎是開發出了一款新的產品——尺寸縮小一半、探測距離需要提升一倍、精度提升一倍、頻率提升1/3.而且必須集成算法芯片。“三個月的時間就要求出機器,我們真的自信過頭了。”

隨著客戶交付時間逐步逼近,團隊內部開始彌漫著焦慮的氣息。每一個成員神經高度緊繃,直到原定交付時間的前一周,產品的某幾項性能卻仍舊無法達標。市場團隊每天催著項目團隊按計劃時間向客戶交付迭代產品,后者拼命加班加點,卻又遭遇質量和功能安全團隊壓著流程不放松。

“大家都鉚足這一股勁:這產品成了就牛X,不成就是笑話。“LeiLei笑著說道:“還好,努力有回報,玩笑沒有開太大。雖然有些小delay,但是客戶都特別理解,我們也非常感謝他們的耐心。”

有可能是革命性的產品

2020年1月2日。元旦回來的第一天,RoboSense通過官方公眾號公布進展——

  • 125線的固態激光雷達 RS-LiDAR-M1 Simple,以1898美元的價格開售:體積尺寸再次減半,硬件性能再度大幅突破;經過3年多的投入,這款車規級固態激光雷達完成了SOP前的主體設計凍結,性能上與OEM量產車型定制供應的產品趨于一致。

  • 同步在CES上正式亮相全球首個固態激光雷達RS-LiDAR-M1 Smart:

    基于MEMS固態激光雷達方案的智能激光雷達RS-LiDAR-M1 Smart(Smart Sensor Version),革命性的將激光雷達點云算法嵌入LiDAR硬件主體,將激光雷達能力徹底激活。它顛覆傳統激光雷達硬件“信息收集器”的定義,升級為“信息理解者”,成為軟硬一體化的智能傳感器,實時處理外部信息并輸出目標列表。

在官方介紹中,新的產品有以下幾大亮點:

  • 視場角最大:RS-LiDAR-M1視場角為120°*25°,是目前全球已發布產品中,視場角最大的MEMS固態激光雷達;

  • 探測距離最遠:RS-LiDAR-M1探測能力為[email protected]%,是目前全球已發布產品中,探測距離最遠的MEMS固態激光雷達;

  • 垂直125線:RS-LiDAR-M1在25°的垂直視場角擁有125線的掃描效果,線束上媲美目前全球已發布產品中,最高線束(128線)的機械式激光雷達;

  • 尺寸最小:RS-LiDAR-M1結構緊湊,相比前版本,體積再度縮小一半,只有傳統64線機械式激光雷達體積的十分之一。目前已發布產品中,M1是全球最小的MEMS固態激光雷達;

  • 最智能:RS-LiDAR-M1 Smart版本建立了由傳感器硬件到AI點云算法到芯片的完整系統閉環,能夠端到端實現客戶環境感知的功能需求,輸出目標列表與原始數據兩路信號;

至于性能細節方面,新品的宣傳重點放在了“高度穩定可靠性”——

其中,MEMS振鏡作為最核心的器件,參照AEC-Q100標準,結合MEMS振鏡的特性,設計了共計十組的驗證測試,涵蓋了溫度、濕度、封裝工藝、電磁兼容、機械振動/沖擊、壽命等各個方面的驗證,目前所有樣機累計測試時間已超過十萬小時。

官方稱,目前運行最長的樣機已經持續運行超過300天,所有樣機路測總里程超過15萬公里,并進行了不同光照和風速條件下的雨霧特性測試,各項功能指標未發現衰減。

作為固態激光雷達,RS-LiDAR-M1最大程度減少了例如電機、軸承等可動機械結構帶來磨損,同時也消除了光電器件因為機械旋轉可能造成故障。更加合理的排布內部結構,使整體散熱及穩定性相比于機械式激光雷達有了一定提升。

官方還公布了在奧地利維也納,對RS-LiDAR-M1進行了不同光照和風速條件下的雨霧特性測試的圖片。并表示:當前RS-LiDAR-M1主體設計目標達到標準,而最終量產的RS-LiDAR-M1將具備全氣候條件及工況的適應性。

上面的故事還僅僅是一個縮影。整場行業大戲從15年前開始,如今正奔向高潮 ……

被推向風口的激光雷達

2005年10月8日,第二屆DARPA挑戰賽上,借助激光雷達的加持,參賽者第一次跑完了整個比賽里程,也宣告自動駕駛的發展從此走出”蠻荒時代”。獲得冠軍的Stanley車隊選擇了4臺單線激光雷達作為“細微操作(當時有效測距只有10米)”的保障,正式拉開自動駕駛與激光雷達緊密配合的序幕。

Velodyne的創始人David Hall受到DARPA挑戰賽啟發,這家來自美國的老牌音響公司搖身一變成為機械式激光雷達先行者,在自動駕駛開枝散葉的時間里,賺得盆滿缽滿。

如果說在DARPA挑戰賽,自動駕駛與激光雷達“一見鐘情”,Waymo的出現,讓二者迎來蜜月期。“自動駕駛大牛”由最初僅僅采購Velodyne雷達單品,逐步轉向自研整套激光雷達組合。特斯拉的小插曲,也讓雙方深刻明白彼此的重要性。

在自動駕駛高速發展的路上,歷經全球數以百計的研發團隊風雨兼程,激光雷達的地位得到初步確立,且常常被從業者視作“自動駕駛皇冠上的明珠”,人們對其委以重任:將無人車的安全指數從“99%提升到99.9999%”,履行自動駕駛對人類安全的最后一道承諾。

Velodyne機械式激光雷達一度成為市場上的“孤品”。時值2016年,恰逢中國自動駕駛爆發的風口,需求量激增。4月底,Velodyne就已經完成了當年亞太區的銷售目標。后來百度為了在自動駕駛取得硬件優勢,甚至在同年豪擲千金,聯手福特向這家老牌音響公司投資1.5億美元,只為換取優先供貨權。

然而壟斷本身,就是一個非常難的命題。特別是之于一個全新的、瘋狂成長的領域,之于一個需求遠大于供給的市場,之于一項尚處初代且十年來幾乎不做基礎性更新的技術。

當這些“特別”的因素湊在一起時,就是撬動前人堅硬壁壘的最好時機。精密如激光雷達,亦是如此。

2019年8月,Velodyne在美國以“侵權”為由正式起訴兩家中國激光雷達創始公司:禾賽科技與速騰聚創;

2019年12月,Velodyne正式確定裁掉中國北京辦公室超過20名員工,包括直銷團隊與部分技術支持團隊,同時有傳言稱其IPO已經終止;

熟悉而又敏感的看官自然有所察覺,另外一股力量正在悄然崛起。

中國激光雷達廠商,以無法拒絕的性價比優勢搶占了大量的市場份額。吉利、一汽、上汽、菜鳥、AutoX、文遠知行、京東、百度、圖森、新石器、高仙、Nuro、Zoox、lyft、……一個個閃閃發光的團隊,都紛紛換上了國產激光雷達。

“一機難求”的強勢局面被徹底打破。五年時間里,中國創業公司的加入攪翻了市場格局,而競爭又實實在在地推動著行業的發展。

市場尚處前期階段時,絕大多數玩家仍舊在觀望,只有當激光雷達價格與毫米波雷達、攝像頭持平,他們才愿意出手買單。主機廠從“奧迪A8加裝激光雷達”的腦熱中冷靜下來,開始小心翼翼地試水激光雷達產品,將其逐步加入自動駕駛系統及各種應用場景中,測算這臺昂貴傳感器對于安全冗余的加成,規避特斯拉出現的各種安全事故。在“跨越式”發展陣容中,以RoboTaxi等高級自動駕駛玩家為主的主流選手,更傾向于選擇傳統的機械式產品。

可無論是站在價格還是車規可靠性的角度,機械式注定只能作為前期開發版本,市場總會飽和。

兩年間,大家為MEMS、Flash、OPA路線爭論不休。對于車隊的大規模擴張來說,堅持使用機械旋轉式激光雷達方案,勢必要面臨高昂的裝車成本,以及后續穩定可靠性低帶來的安全風險和維護成本。對于推進L3級乘用車的廣大OEMs而言,接受高昂成本和潛在風險的可能更是微乎其微。

如果這時選擇轉向固態激光雷達,就意味著需要重新開發新一代方案,徹底告別此前投入巨大的舊方案。更糟的是,如果轉向晚了,新方案的進度將會落后于行業的腳步。

于是,“什么時候上固態”、“上多少固態”、“固態何時能取代機械式的市場主力地位”又成了待解的難題。

故事中的RoboSense,選擇在2016年底申請MEMS固態激光雷達立項,同期其余選手也陸續加入“固態陣營”。在前沿技術發展方向尚未明晰時作出判斷,確實需要智慧和勇氣,但又更像是一場賭博——早在2012年入局的OPA方案先行者Qunergy隨后被爆“面臨商業化困境”,可當時業界卻鮮有討論雙棱鏡方案(Livox的方案)。

直到2019年中期,市場上出現近百家專研激光雷達產品的公司。擁擠的賽道意味著只有搶在競品之前,才有機會去角逐新時代排位。

所有激光雷達創新者都在經歷這場九死一生的挑戰,其野心無不指向老一代產品的局限,試圖從傳感器上游幫助解決自動駕駛量產難題。

科技的美妙,在于創新的力量無窮無盡。當變革如潮水般涌現時,無論既往產品的地位何等領先,優勢或許都將無法延續。

進入大變革時期

新舊勢力的更迭,卻遠不僅僅存在于機械式激光雷達的“老大哥”和“新貴”之間。盤踞已久的”巨頭”開始殺入正面戰場,立場在“機械式激光雷達時代”和“固態激光雷達時代”之間來回搖擺。

2019年底,隨著Velodyne的撤離,機械式激光雷達的競爭風暴初歇。可新年第一天的鐘聲剛剛敲響,激光雷達行業又迎來了新一輪更猛烈的顛覆。當大家還沒從機械式激光雷達硝煙彌漫的戰場中緩過神來,高舉著“革命性”旗幟的固態激光雷達產品就已經揮起大刀直奔前線。

從2020年1月2日到1月8日,CES開幕前后,固態激光雷達的”大新聞”撲面而來:

  • 2020年1月2日,RoboSense宣布其智能固態激光雷達RS-LiDAR-M1開售;

  • 2020年1月4日,博世宣布即將發布其固態激光雷達;

  • 2020年1月6日,大疆旗下激光雷達品牌Livox宣布推出新的固態激光雷達;Innovusion宣布推出新款激光雷達Falcon;

  • 2020年1月8日,Velodylne發布新款固態激光雷達Velabit;

激光雷達行業“新貴”、全球第一大Tier1、消費級無人機領導者、舊時代的“老大哥”……多方勢力同時“開火”。短短7天,新的戰場狼煙四起。戰場的邊上,還有一位令所有人都無法忽視的“通信巨頭”正在厲兵秣馬。

激光雷達市場即將進入群雄割據的局面,沉寂一整年的自動駕駛領域再度暗流涌動。

以市場成交現狀來看,中高速領域單筆訂單激光雷達數量破百,低速領域早已破千。激光雷達加入自動駕駛乘用車已近乎“板上釘釘”,車企項目浮出水面恐怕也只是時間問題。

隨著自動駕駛量產大門的正式打開,來自車企、Tier1、自動駕駛科技公司、商業機器人等各個領域的需求方都在發出召喚。而技術的發展是否誠如所期,跟隨新產品的到來而加速邁向量產?在固態激光雷達真正推向市場的第一年,動蕩的行業局勢又將走向何方?

在這場戰爭中,大廠的深厚積淀是禮物,也是負擔。車企在進軍電動化領域之后,整車開發時間已經由傳統的5-10年壓縮到兩三年時間,零部件的開發時間同樣要縮短。按照慣常開發周期,傳統零部件供應商推出一臺樣機或是研發一款產品,常常要花費幾年時間,而本土初創企業卻可以無所顧忌地將這個周期盡可能縮短。更重要的是,相比成熟期稍早的毫米波雷達,激光雷達的技術難度決定著科技公司在技術方面的主導地位,這也自然形成其參與競爭的底牌。

對于手握固態激光雷達的新秀們而言,眼下固態激光雷達剛剛推向市場,價格比機械16線還低,性能接近機械128線,客戶為“第一波嘗鮮”買單的意愿高漲。可面對幾十上百的訂單量,處于產能爬坡階段的固態雷達廠商將大概率無法負擔前幾個月內猛然爆發的供給量。而這之后的市場需求量才能成為真正的決定因素,關鍵性能的提升也左右著每家廠商分屬的細分市場。

在相當長的一段時間內,科技巨頭與初創廠商以分庭抗禮的形勢盤踞在行業兩端,開始形成狀似毫米波雷達那樣“七分天下”的格局。期間或正面對抗,或牽手聯姻,或直到某一方決心收購,頭部力量又匯聚到個別幾位玩家手中,結束這個競合時代。

來源:車云網


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