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雷射雷達的前世今生和高成本魔咒四大解法

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第5課由鐳神智能創始人兼CEO胡小波講解, 主題為《雷射雷達在輔助駕駛和無人駕駛中的應用》。

在車東西公眾號對話方塊回復“自動駕駛”, 獲取系列課資料下載。

本課乾貨以及胡小波所述精彩觀點,

智東西摘錄如下, 一分鐘概覽課程。

要點速覽

1、雷射雷達技術原理

雷射雷達原本用於測繪, 從技術原理分, 主要有三角法雷射雷達、TOF系列雷射雷達、相位法雷射雷達三種。

三角法雷射雷達主要應用三角測距原理工作, 成本較低, 多用於掃地機器人、服務機器人之上。 也有少數車廠用此類雷射雷達替代超聲波雷達實現自動泊車。

TOF(Time Of Flight, 飛行時間)雷射雷達目前是主流, 機械旋轉式和固態雷射雷達中的大多數都屬於此列。 它通過計算鐳射光源到被測物體的飛行時間來進行測距。 這一技術方向中的單線雷射雷達因為成本低, 最有希望在汽車市場先行落地, 用於輔助駕駛。

相位法雷射雷達通過檢測內外光路鐳射信號的相位差來測距,

其精度可達毫米級。 但難點在於單位時間內測量點數待提高, 製作多線雷射雷達難度較大。

2、雷射雷達在自動駕駛的應用

具體而言, 在自動駕駛中, 單線與多線雷射雷達的應用略有不同, 多線雷射雷達可以和其他感測器融合, 進行三維重建、對被測物體進行識別判斷, 完成無人駕駛(高等級自動駕駛)的環境感知;單線雷射雷達可用於ADAS功能, 輔助車輛尤其是大型貨車實現前後向碰撞預警和盲區監測等功能, 提高道路安全等級。

3、雷射雷達面臨的挑戰及應對

雷射雷達要應用於自動駕駛中, 主要是難點在於:1、其工作情景無法滿足所有需求;2、價格太高, 通常在萬元美金以上(最高為8-10萬美金)。

對於雷射雷達功能短板(霧天難以工作、物體識別能力有限),

可採用多感測器融合的方式解決, 用攝像頭的圖像識別能力和毫米波雷達的全天候工作能力補足。

對雷射雷達大規模應用形成最大阻礙的價格問題, 目前有兩個主要解決途徑:

一是在機械旋轉式雷射雷達的產品中, 實現電子元器件的高度集成化與晶片化, 因此自研雷射雷達ASIC晶片是一條可行的道路。

二是研發固態雷射雷達, 它們分為

1、MEMS雷射雷達。 2、3D Flash雷射雷達。 3、光學相控陣雷射雷達。

其中MEMS雷射雷達為了測量距離與人眼安全, 會應用1.5微米波長的光纖雷射器。 而3D Flash雷射雷達通過與國外先進技術合作, 可以在解析度與價格上取得很好的平衡。 解析度達到640X480的同時, 最終成本有望控制在200美金以內。

它可能會是固態雷射雷達中最好的一個方向。 而相控陣雷射雷達的難度與資金風險較大, 需要國家做一些研究扶持。

主講實錄

胡小波:很榮幸今天晚上能跟大家在這裡相聚, 一起來探討雷射雷達在無人駕駛和輔助駕駛裡的應用以及行業發展趨勢。

1、雷射雷達常用技術原理

先跟大家簡單介紹一下幾種常用雷射雷達的技術原理, 常用的雷射雷達有3種:三角法雷射雷達、TOF系列雷射雷達和相位法雷射雷達。

三角法雷射雷達

三角法雷射雷達原理比較簡單,鐳射發出去之後,通過光學系統檢測發射點打到物體上的光斑在CCD或者CMOS上面成像點,利用相似三角形原理來反推距離。

三角法的主要應用跟汽車沒有太多關係,目前主要用於掃地機器人、服務機器人等消費電子領域裡面,但是現在我們也有一些車廠的客戶,用固定角度(90°)的低成本三角法雷射雷達(相當於固態雷射雷達),取代超聲波來實現自動泊車的功能。

TOF雷射雷達

TOF(Time of flight)就是時間飛行法,實際上就是把半導體雷射器調成納秒級的光脈衝,光源發出去,打在目標上後,通過APD(雪崩光電二極體)檢測返回來的光,再通過計算,把時間乘以光速除以二得到距離,然後再把半導體雷射器旋轉起來,加上編碼盤中的角度資訊,最後就得到掃描雷射雷達,也就是我們說的單線多線!現在大部分說的都是TOF雷射雷達。包括MEMS固態雷射雷達、flash雷射雷達以及相控陣雷射雷達都屬於TOF的基本原理。大家也比較清楚,就國外而言,德國西科和日本北洋等公司基本上壟斷了單線雷射雷達的市場,單線雷射雷達主要用在AGV防撞和導航,以及服務機器人導航,當然在汽車輔助駕駛上面也有用。

我們基於單線的雷射雷達,做了一款基於雷射雷達和攝像頭融合的汽車ADAS系統,並且可以識別很小很細微的物體,比如馬路邊上的欄杆以及給樹加固支撐的鋼條,在十米左右的地方2cm直徑範圍內的鋼條,我們就可以很清楚的識別出來。對於我們來說,是希望能夠盡可能地在無人駕駛到來之前通過很低的成本和售價,能夠讓單線的雷射雷達盡可能快並批量的用到車上,所以單線在100米到150米範圍內的雷射雷達。我們以後在汽車上面的批量售價,應該是在1000-1500元人民幣之間。

這樣就能讓所有的車都用得起,其實特斯拉的自動駕駛就是用毫米波和超聲波視覺來實現的,其實他們在自動駕駛功能方面已經做的很好了,但還是會出事。其中最重要一個原因,我想就是因為他們沒有裝雷射雷達。過去在國外,單線的雷射雷達價格也非常貴,sick的單線雷射雷達,一台一百米距離的雷射雷達,差不多也要五六萬塊錢,所以他們想裝也裝不起。

我們開發的基於單線雷射雷達和攝像頭多感測器融合的ADAS系統,通過雷射雷達得到的點雲陣列結合攝像頭獲取的資料,來做車道線的識別、車的識別以及車道偏離預警,同時可以把車的距離很精准地測出來。這樣,其他車廠可以根據我們開發的ADAS系統,去做一個比較簡單的資料冗餘對比。

我們開發的基於雷射雷達和視覺融合的輔助駕駛系統,測出來車道線的偏離可以給出曲率資料。另外,車的距離也可以很精准地顯示出來,這個資料可能比較簡單,因為很多資料對於目前車廠來說,如果讓他們去處理資料量這麼大的相關點雲資料,包括信號的傳輸都是很難實現的。通過這樣的處理之後,實際上我們可以把這些資料進行大大的簡化,相當於進行了分散式處理,在處理完資料之後,可以直接通過can匯流排發到中央控制器,然後車廠在這裡就可以做一個很好的決策。

相位法雷射雷達

這張圖片講的是相位法雷射雷達的基本原理,相位法實際上是通過對雷射器進行調製,把內光路和外光路結合起來,然後把兩個雷射器的信號通過接觸器進行混頻,得到混頻的信號後監測相位差,具體的操作過程可能會比較複雜,裡面會用到好幾把尺子,用來鑒別相位的偏移量。相位法雷射雷達,其精度可以達到毫米級,它的難點在於如何把單位時間裡測量的點數提高。我們已經突破了這個技術難關,基本樣機已經做出來了,相位法的成本也可以做的比較低,但是我認為做單線雷射雷達會比較好,如果是做多線的,並不是很好做,但是對於三維掃描測量,相位法是可以做的。

2、自動駕駛在感知層面的挑戰

對於自動駕駛,我認為要多感測器相互融合才能把感知工作做到位。因為每一種感測器都有自己的優勢和劣勢。把所有的壓力都放在任意一種單個的感測器上,都是不靠譜的,也是不現實的。如果是線數很多的雷射雷達當然可以嵌入,多線雷射雷達基本上可以把自動駕駛需要的感知都實現了,但是它的成本會非常高。Velodyne的16線雷射雷達售價是8000美元以上,而且價格不知道什麼時候能降下來,32線和64線的雷射雷達更貴,基本上是8萬美金左右,現在還沒有聽說有降價的趨勢。而且感測器的體積太大,就64線而言,需要放在車頂,而且車頂上頂著那麼大的一個東西,會有一些弊端,一是風的阻力會很大;另外外觀會比較難看,所以我們認為雷達本身的體積要做小,這是一方面;另一方面就是成本一定要降低,大家才能用得起來。16線的雷射雷達成本,我相信以後會降下來。當然單線的雷射雷達是可以把成本做到很低的。

我個人認為無人駕駛至少還有5-10年的發展歷程。在這個過程中,攝像頭肯定會變得越來越聰明,而且它能夠實現的功能肯定也會越來越強大。當然,攝像頭也有一些弱點,比如夜間工作會受影響,下雨天以及有大霧時都會受影響。而雷射雷達在雨天,影響不會太大,我們做過測試,基本上還可以,但距離會受一些影響,另外可能會有一些噪點。而霧對雷射雷達影響會比較大,但是它的優勢是遠距離探測能力比較強,角度分配率高,可以辨別出很多的細節,另外在晚上工作它也不受影響,白天工作且在強光下受的影響也不是太大。

如果雷射雷達線數比較多,其成像就會比較清楚,但是它最大的問題就是價格太貴。如果沒有原理性的一些突破,那麼16線以上的雷射雷達,成本肯定都會比較高。毫米波目前成本比較低,但毫米波弱點是其波束比較寬,對物體的角度分辯率很差,一些細節是分辨不出來的。而它的優點是受天氣影響比較小,不受雨霧影響,同時晚上也可以正常工作。

我認為影響雷射雷達在車上應用最大的因素就是價格。有報導說特斯拉也有車頂著Velodyne的雷射雷達在做測試,說明他們也認識到單靠攝像頭和毫米波雷達可能不是最終的解決方案,還是需要加上雷射雷達。但是雷射雷達最大的問題就是成本太高,怎樣把雷射雷達的成本降下來呢,可能是我們這些做雷射雷達的廠家以後要重點去做的事情了。

當然鐳神智能為了降低雷射雷達的成本,也做了很多工作,比如我們搭建了專用的晶片設計團隊,自行設計雷射雷達裡面專用的積體電路,我們第一款晶片已經在6月6號去流片了,預計在9月底會做出來,現在在做封裝,國慶之後我們就可以拿到晶片來做測試了。

3、雷射雷達在自動駕駛的應用

雷射雷達ASIC晶片

因為雷射雷達是需要很多路的,如果每一路都用單片的方式去做,那就需要單個的跨組放大和後面的高頻運放,然後通過集成運放進行放大,但是我們目前做的晶片可以通過一個晶片,把這些東西全部集成進去,這樣成本就可以做得很低;另外,我們一個晶片可以做成很多路,比如我們已經在測試的64路和16路的晶片,不僅能夠將它的體積降下來,性能也得到提升,同時成本也可以大幅度下降,所以這個是我們鐳神在這方面跑在其他公司前面的一個地方。

這張圖片就是我們自己設計的一些晶片,這只是第一款,在未來我們可能還會有四五款專用的雷射雷達晶片,同時我們也會陸陸續續研發出來,為此我們也搭建了一個很強的晶片設計團隊。

遠距離雷射雷達

上圖展示的是我們目前正在研發的遠距離雷射雷達,大概500米到1.5公里,當然一般的車是用不到這麼遠的,通過瞭解,我們認為重型卡車,需要300米以上的測量距離,因為卡車慣性比較大,所以刹車距離會比較遠,在這方面我們是有核心的優勢的,因為對於這麼遠的距離,雷射雷達要想做好,必須得用光纖雷射器做光源,可能有的朋友比較清楚,我可以算是國內最大的光纖雷射器廠家的創始人,所以我們的雷射器做出來成本會很低,這款雷射雷達在未來的成本也不會太高,應該是可以給車上用的。

固態雷射雷達

這張圖是我們正在做的幾種固態雷射雷達的研發規劃,MEMS掃描雷射雷達,也是同樣的道理,要用MEMS掃描雷射雷達,肯定得用光纖雷射器做光源,如果用905納米的半導雷射器做光源,是很難實現的,因為目前905的管子,它的重頻是做不高的,如果重頻高,平均功率就會過大,對鐳射管的壽命會有影響,但是光纖雷射器不存在這個問題,特別是1.5微米的,它對人眼安全也有保障。

雷射器的重頻可以做到很高,通過MEMS掃描之後可以把每秒的增率做上去,另外每一幀雷射脈衝的點數(即圖元)也是可以做上去的。它的距離是可以測得很遠,因為雷射器的功率可以做得很大,而且即使這個光纖雷射器在功率很大的情況下,它對人眼也不會存在危害,因為1.5微米波段是人眼安全的波段,我們目前也正在研發。

另外一款就是3D FLASH固態雷射雷達,對於固態雷射雷達,我個人認為,以色列一個做晶片的公司在ITOF晶片技術,即感光的技術領域裡,無論在國內,還是在全世界,我相信都是做得最好的。我們就是用以色列這家公司的晶片去實現三角法的雷射雷達,然後發現以色列的晶片技術真的非常厲害,感光靈敏度相比原來我們用美國廠家的產品可以提高十倍。另外我們目前的這個線陣CMOS晶片,它在第一款晶片的時候就已經涉及到ITOF的驗證功能,所以我們今年下半年已經開始在跟以色列那邊一起去驗證ITOF的功能,預計到明年3月份,第一款真正的固態640*480圖元的FLASH晶片就會出來,我們計畫是到6月份把樣機做出來,明年年底定型。

相控陣雷射雷達,我們覺得這個坑可能會比較大,當然我們也有跟國內的一些高校合作在研發這一塊,跟他們一起在做一些前期探索性的研發工作。對相控陣的態度,我們是覺得不用那麼急著下判斷,另外就是這塊需要投入的資金量可能太大,可以讓國家做一些基礎的研究,也不是我們初創的公司能夠去承擔的一個成本,風險也太大,因此對於這塊,我們可能不會作為重點的研究方向。

這張圖片展示的是我們跟以色列一起研發的固態雷射雷達的基本原理,也就是ITOF的原理。ITOF是漸進式的TOF。這種雷達做出來之後,距離應該可以支持0.3-200米的探測範圍,640*480的圖元可以說是非常高的,而且成本會非常低,我們預估成本應該在150美金到200美金之間,如果大批量生產不會超過150美金,我認為這應該是固態雷射雷達最好的一個方案。

環境感知

對於多線雷射雷達,我們目前在做的就是用多線的雷射雷達和攝像頭進行融合,對道路環境進行重構,即三維立體的重構;還有就是結合多線的雷射雷達跟攝像頭對車、人或者其他一些物體做更精准 的判斷。

ADAS

剛才那幾張圖片是對雷射雷達在自動駕駛和輔助駕駛裡所起作用的簡單介紹,因為我們本身只是做雷射雷達這一塊,最想做的還是硬體方面的東西,在軟體演算法這一塊,我們有一個將近30人的團隊在做這方面的事情,但是對我本人來講,對軟體演算法並不擅長,所以我說的可能也不是很清楚,因此這塊我就簡單的過一下。我想在這裡跟大家強調的是多線雷射雷達的成本還沒有降下來,我認為可以把單線雷射雷達盡可能往車上先用起來,可以做前向防碰撞和周圍的盲區檢測,以及後向的防撞或者自動泊車等,這些功能都是很好的應用,而且單線雷射雷達成本很低。

今年7月份,北京有一個關於汽車安全的研討會,我相信群裡很多的朋友都去聽了,後面他們有給我回饋一個資訊,主要是關於現在很多車出事故,比如側面碰撞,特別是大貨車或者大客車這樣的大型車輛,出現側面碰撞的比例大概占了40%多,前向碰撞占8%點多,後向碰上占70%多,還有20%多是由於車拐彎時屬於盲區,檢測不到,可能會把人、自行車、摩托車卷到車輪子底下,每年喪命於此的大概有十幾萬人。

實際上只要把成本並不高的單線雷射雷達裝上去,應該可以減少80%以上的事故幾率,所以我認為如果誰把這個事做了,應該是一個功德無量的事情,因為每年可以救下十幾萬人的命,而且無人駕駛的發展沒那麼快,在發展沒那麼快的情況下,難道我們這些從業人員就什麼事都不做了嗎?如果真正的無人駕駛要6-8年之後才出現,難道從現在開始到6-8年之間每年十幾萬人都束手無策嗎?明明有很好的一些解決辦法,但就是不去執行,我覺得這對我來講是不可原諒的。這是我個人的一點看法,可能不對,但是我們會想辦法向業界去推動這個概念。目前一些車廠也開始接受我們這些想法,已經開始在測試我們的單線雷射雷達。而且從測試的結果來看,效果還是挺好的。

4、雷射雷達技術短板及解決方案

最後再跟大家講一下,雷射雷達也不是萬能的,也需要跟其他的感測器進行結合,才能做到更好的應用以及更少的出錯幾率。對鐳神來講,我覺得我們的使命很簡單,就是把雷射雷達做便宜、做可靠、做穩定並把性能做好,讓所有的汽車,不管是大車、小車、卡車還是客車都可以用上雷射雷達,讓車禍發生幾率減少。不管是ADAS系統、輔助駕駛還是無人駕駛,哪個可以先用起來就先用上去,我們就會往這個方向去推廣我們的雷射雷達方案。鐳神的目標是讓機器更智慧,讓駕駛更安全,讓生活更美好。我們會盡可能把單線雷射雷達的成本售價做低,最低到一千塊錢左右,對於多線的,比如16線的,在我們大批的量產之後,以後有機會我相信可以做到5000塊錢左右的售價,當然是在很大批量的情況下。

之所以我會成立鐳神去做雷射雷達,是因為我在2015年春節之前出了車禍,當時撿了一條命回來,所以才選擇去做雷射雷達,此後我的一個理想是:未來要讓雷射雷達用在每一台車上,讓這些車更好、更安全地駕駛。謝謝大家。

問答實錄

提問一

李毅隆-深圳布穀鳥科技-演算法工程師

1、你們的雷射雷達的鐳射光源用的是多少納米(nm)的或者是在什麼範圍內的鐳射?為什麼這麼選擇,出於什麼原因?

2、目前在技術上,雷射雷達要做到長距離與寬視野存在哪些技術挑戰?如果想把體積做的更小的話,有哪些現實難度?

3、點雲演算法也是自己開發嗎?可否介紹下你們演算法的一些技術優勢?

胡小波:

1、選用多少納米的鐳射光源是根據不同的技術方案選用的。我們的車用雷射雷達基本上和大家一樣,都是採用905納米,一方面原因可能是905納米的光源比較好,另一方面主要是因為器械比較成熟。而在MEMS固態的雷射雷達上,我們基本上會選用1.5微米的光纖雷射器,因為對人眼來說比較安全,功率也比較大,可以測得很遠,曝出的品質好。

2、在長距離方面,首先發射功率需要儘量增大,提高接收端的電路靈敏度,這樣才能測得遠,但是我們也不可能無限制的提高功率和靈敏度,畢竟這些都是有限制的。至於寬視野方面,挑戰可能在於光學系統的方案設計,需要一些比較特殊的設計,目前每一家公司在方案上都有自己的辦法,也沒辦法說得更具體。而將體積做得更小肯定也是有難度的。我們目前也在嘗試把體積做小,最主要的就是我們自己開發的核心的、專用的雷射雷達S口晶片。

3、點雲演算法當然是我們自己開發的。我們有一個比較強的、將近30人的演算法團隊,已經將單線雷射雷達、點雲資料處理以及與攝像頭的融合做得非常好了。而我們目前也正在做多線雷射雷達的融合演算法,相信很快也會做出來的。

提問二

馮國安 邁測科技 雷射雷達軟體工程師

請問當鐳射遇到過不同反面時,低反射率 高反射率 甚至鏡面反射時,鐳射系統怎麼做出快速有效的反應?

胡小波:

這是一個很具體的問題。在雷射雷達領域也是一個很難處理的事情。每家的設計方案不一樣,而要解決這個問題肯定要綜合各方面的因素,包括光學系統和電路的設計,演算法、鐳射點雲等各方面的因素都要考慮進去。因為牽涉到核心技術以及公司機密問題,就不再做更深入的回答。

提問三

張偉偉 深圳中科龍智 總經理

1、多線雷達什麼時候能有樣品?

2、千元之內的雷射雷達有機會實現麼?如果有,時間大概要多久?

胡小波:

1、實際上我們公司的多線雷射雷達已經開始在接單了。今年11、12月份就會開始給客戶發貨,而樣品也要到時候才有,快的話十月底也有可能發貨。

2、千元以內的雷射雷達肯定有機會實現,這是沒有任何疑問的。關鍵要看需求量,如果需求量上去了,千元以內的雷射雷達很快就會實現。目前需求量達不到的主要原因其實很簡單,目前機器人應用或者工業自動化應用對雷射雷達的需求量達不到汽車的需求量,而掃地機的行駛距離基本上是很近的,不算在汽車內。關鍵還是看市場,包括前裝和後裝,至於什麼時候能啟動起來。具體的時間我也很難判斷。

提問四

李毅隆 深圳布穀鳥科技 演算法工程師

1、雷射雷達的產能現在該怎麼提上來?現在你們的產能能達到多少?成本方面的問題你們是如何解決的?

2、如果做市場的話,你們的產品跟Quanergy以及Velodyne這樣的公司競爭,有哪些自己的優勢?

胡小波:

1、關於雷射雷達產能,比如我們的單線雷射雷達,在產品定型的時候,我們基本上已經建好了單線雷射雷達的自動化產線,所以產能不是問題。關鍵是需求的問題,如果需求量上來了我們產能也 可以跟上。實際上我們自己設計的產線一天基本上可以做50台,而一條几萬塊的產線的成本不是太高,搭一百條產線,也就是幾百萬的成本。關鍵是需求量可能不會上升得這麼快。因為雷射雷達在車載方面還沒有真正地用起來,而掃地機又用不了這麼高端的雷射雷達,所以我認為需求量要達到幾十萬,甚至上百萬台會比較費時間的。而多線雷射雷達其實除了調試更費勁一些,整體與單線雷射雷達差不多,我們可以通過優化工藝和產線自動化來實現量產。

成本方面,我們有自己的一些解決辦法。我剛才已經說了最主要一個辦法,我們會在核心的、專用的ASIC晶片上花很大的力氣,做好這個之後,我們的體積可以縮小,性能可以提升,成本就可以大幅度下降,所以成本不會有什麼問題。

2、Quanergy和Velodyne分別代表了兩種技術路線。Quanergy宣傳的是相控陣,但是我不知道國內有哪一家公司拿到了他的相控陣雷射雷達並做了適用,所以我們不做評價。目前在多線雷射雷達公司裡面,Velodyne應該是技術最好且產量最大的。但是有句話,中國是發達國家的粉碎機。這麼多中國公司開始做雷達,而且每個公司也融了不少錢,我相信會給他們一個意外驚喜。就像原來我們做脈衝的光纖雷射器,我們從10年開始做到14年,就做到了國內老大,基本上占了國內百分之六七十的市場份額。不過因為在技術、市場等整體實力上的差距,在剛開始做的時候,一些人會感覺到絕望,但我覺得這些都不是問題。只要一步一步的去做,憑著中國人的智慧和苦幹巧幹的精神,再加上我們的方向和戰略佈局,我相信是有機會趕超國外的公司。在這一點上,我是充滿自信的。

提問五

石朗晶-百度-地圖產品經理

我想請問下: 雷射雷達的測量範圍有限並且成本昂貴,作為感知模組純攝像頭的方案未來是否能夠替代雷射雷達的功能?或者二者誰更為主要,多少線的雷達能夠完全滿足自動駕駛的需求?怎麼組合會使得自動駕駛方案更安全經濟。

胡小波:

我還是堅持我的觀點,首先我相信雷射雷達測量範圍比攝像頭更遠,成本其實不是問題,特別是鐳神智做了之後,成本更不是問題。最後我認為雷射雷達、攝像頭和毫米波,甚至包括超聲波,不是誰取代誰,而是相互補充的。自動駕駛是一個人命關天的事情,車速開到百公里以上,如果哪個感測器出了問題或者沒有冗餘的話,這是一個不可想像的事情。

關於多少線的雷射雷達能夠完全滿足自動駕駛的需求,我認為自動駕駛以後要盡可能多地發揮攝像頭的作用。我剛才也提了一個看法,真正自動駕駛可能還要五到十年的時間。在這幾年的時間裡面,人工智慧發展得這麼迅猛,我相信深度學習等各方面的發展會讓攝像頭變得更加智慧,自動化程度更高。實際上特斯拉原來沒有使用雷射雷達,只用了攝像頭跟毫米波雷達也做到了汽車的半自動駕駛。如果再加上多線的雷射雷達,我認為線數不一定需要很多,4線、8線或者16線可能就夠了。有些人認為可能要64線,甚至128線,才能滿足自動駕駛的要求,但是我認為這樣成本會極高,線數高到這樣的程度,很難把成本降下來。

如果固態出來之後,是有可能把成本降下來的,但我相信固態鐳射雷發肯定也會有其自身的問題。另一方面而言,機械旋轉就沒用嗎?我一貫認為固態不一定能夠取代360°機械旋轉雷射雷達,而機械旋轉一定不可靠是一個荒謬的觀點。一部汽車裡面有多少個旋轉的部件?大家可以去統計一下汽車裡有多少個小發電機,這些都是旋轉的,而且是高速旋轉的,難道他們一轉就不可靠了嗎?我不這麼認為,我一直堅持機械旋轉作為目前最成熟、最可靠的方案到後面還會持續用下去。面陣的也好,MEMS雷射雷達也好,相控陣雷射雷達也好,我相信後面肯定也會有各種各樣的應用和應用組合。我並不認為固態雷射雷達或者號稱固態雷射雷達能夠完全取代機械旋轉式雷射雷達,其實我關注更多的是機械式雷射雷達成本能不能儘快降下來,儘快地佔領市場,我認為這才是最關鍵的。

提問六

閔瑞 北汽 重點運動控制與系統集成工程師

什麼途徑可以使雷射雷達大批量量產並降低成本?可以真正意義上在ADAS系統中應用?

胡小波:

其實剛才在我的介紹裡面已經回答了。需要從好幾個方面進行努力,首先最重要的是得有足夠大的用量;第二是方案設計要考慮如何降低真正的大批量生產的的物料成本、調試測試成本、生產成本和人工成本;第三是盡可能將雷射雷達生產過程中的步驟變成自動化,而不是通過產量較低、成本較高的人工方式;第四個是自主研發晶片,因為從國外晶片廠家購入專用的晶片的成本很高,特別是量產的時候。

提問七

李揚 程度配天智慧技術有限公司 總經理

制約雷射雷達成本的是ADC嗎?64線雷達的ADC釆樣頻率需要多少呢?

胡小波:

ADC是制約雷射雷達成本的一個方面,而64線雷達的ADC釆樣頻率不好泛泛而論,需要考慮到每一家公司的演算法、信號處理水準,所需要的採樣頻率也不同,並且光源發射也是相關的。我們目前用的是國外的ADC,但是我們自己做的ADC也很快會出來。

提問八

陸海峰 上海戴世智慧 慣性導航和高精度定位

希望主講人點評一下國內外,現在幾個比較火熱的雷射雷達生產公司的技術水準的差距,或者是技術的不同點。

胡小波:

再簡單闡述一下我的觀點。我的觀點不一定正確,大家可以批評指正。目前做得最好的是Velodyne,Velodyne在機械旋轉雷達方面的方案做得最成熟最可靠。國內的許多公司都有借鑒Velodyne,但也有自我的特點。有些公司借鑒出了自己的特色,但也有些廠家有些急於求成。

國外做固態雷射雷達的也有數家公司,但並沒有看到實際產品。和機械旋轉的機械振動一樣,固態的鏡片其實也是會動的。其實不管什麼技術,只要過了車規的衝擊振動要求就可以,通過車規才是核心。

另外美國有一家做相控陣雷達的公司,我沒法對它做出太大的評價,僅僅可以提供一些資訊給大家。2016年12月,美國的DARPA(美國國防高級研究計畫局)和MIT(麻省理工學院)做出的相控陣雷達的測量距離是1.5米,而這家公司的測量距離是150米。另一方面,這家公司一直對外聲稱要量產相控陣雷達,但是我不知道它是否已經量產,也沒有聽說國內有哪家車廠拿到了他的相控陣雷達。我們公司也在做相控陣雷達的預演,發現了許多技術問題,美國的半導體基礎可能比較好,能夠解決一些問題,但是我認為相控陣雷達應該遠未達到成熟的階段。各家廠商技術方案都不一樣,但我認為最重要的還是性價比,第一是產品性能是否符合車規要求;第二是價格能否降下來,如果性能不達標,價格降不下來,到最後都會是一地雞毛。

提問九

鄧警 長沙市交警支隊 大資料分析方向

自動駕駛給未來交通管理帶來的影響,以及交通效率優化應該採用什麼樣的路徑?

胡小波:

這個問題有點大,我有點不知道怎麼回答。但我認為自動駕駛一定會減輕交警的工作量,同時通過更智慧化的演算法會降低出車禍的幾率,使交通系統運轉得更加順暢,而自動駕駛什麼時候能夠實現還不能定論。

三角法雷射雷達原理比較簡單,鐳射發出去之後,通過光學系統檢測發射點打到物體上的光斑在CCD或者CMOS上面成像點,利用相似三角形原理來反推距離。

三角法的主要應用跟汽車沒有太多關係,目前主要用於掃地機器人、服務機器人等消費電子領域裡面,但是現在我們也有一些車廠的客戶,用固定角度(90°)的低成本三角法雷射雷達(相當於固態雷射雷達),取代超聲波來實現自動泊車的功能。

TOF雷射雷達

TOF(Time of flight)就是時間飛行法,實際上就是把半導體雷射器調成納秒級的光脈衝,光源發出去,打在目標上後,通過APD(雪崩光電二極體)檢測返回來的光,再通過計算,把時間乘以光速除以二得到距離,然後再把半導體雷射器旋轉起來,加上編碼盤中的角度資訊,最後就得到掃描雷射雷達,也就是我們說的單線多線!現在大部分說的都是TOF雷射雷達。包括MEMS固態雷射雷達、flash雷射雷達以及相控陣雷射雷達都屬於TOF的基本原理。大家也比較清楚,就國外而言,德國西科和日本北洋等公司基本上壟斷了單線雷射雷達的市場,單線雷射雷達主要用在AGV防撞和導航,以及服務機器人導航,當然在汽車輔助駕駛上面也有用。

我們基於單線的雷射雷達,做了一款基於雷射雷達和攝像頭融合的汽車ADAS系統,並且可以識別很小很細微的物體,比如馬路邊上的欄杆以及給樹加固支撐的鋼條,在十米左右的地方2cm直徑範圍內的鋼條,我們就可以很清楚的識別出來。對於我們來說,是希望能夠盡可能地在無人駕駛到來之前通過很低的成本和售價,能夠讓單線的雷射雷達盡可能快並批量的用到車上,所以單線在100米到150米範圍內的雷射雷達。我們以後在汽車上面的批量售價,應該是在1000-1500元人民幣之間。

這樣就能讓所有的車都用得起,其實特斯拉的自動駕駛就是用毫米波和超聲波視覺來實現的,其實他們在自動駕駛功能方面已經做的很好了,但還是會出事。其中最重要一個原因,我想就是因為他們沒有裝雷射雷達。過去在國外,單線的雷射雷達價格也非常貴,sick的單線雷射雷達,一台一百米距離的雷射雷達,差不多也要五六萬塊錢,所以他們想裝也裝不起。

我們開發的基於單線雷射雷達和攝像頭多感測器融合的ADAS系統,通過雷射雷達得到的點雲陣列結合攝像頭獲取的資料,來做車道線的識別、車的識別以及車道偏離預警,同時可以把車的距離很精准地測出來。這樣,其他車廠可以根據我們開發的ADAS系統,去做一個比較簡單的資料冗餘對比。

我們開發的基於雷射雷達和視覺融合的輔助駕駛系統,測出來車道線的偏離可以給出曲率資料。另外,車的距離也可以很精准地顯示出來,這個資料可能比較簡單,因為很多資料對於目前車廠來說,如果讓他們去處理資料量這麼大的相關點雲資料,包括信號的傳輸都是很難實現的。通過這樣的處理之後,實際上我們可以把這些資料進行大大的簡化,相當於進行了分散式處理,在處理完資料之後,可以直接通過can匯流排發到中央控制器,然後車廠在這裡就可以做一個很好的決策。

相位法雷射雷達

這張圖片講的是相位法雷射雷達的基本原理,相位法實際上是通過對雷射器進行調製,把內光路和外光路結合起來,然後把兩個雷射器的信號通過接觸器進行混頻,得到混頻的信號後監測相位差,具體的操作過程可能會比較複雜,裡面會用到好幾把尺子,用來鑒別相位的偏移量。相位法雷射雷達,其精度可以達到毫米級,它的難點在於如何把單位時間裡測量的點數提高。我們已經突破了這個技術難關,基本樣機已經做出來了,相位法的成本也可以做的比較低,但是我認為做單線雷射雷達會比較好,如果是做多線的,並不是很好做,但是對於三維掃描測量,相位法是可以做的。

2、自動駕駛在感知層面的挑戰

對於自動駕駛,我認為要多感測器相互融合才能把感知工作做到位。因為每一種感測器都有自己的優勢和劣勢。把所有的壓力都放在任意一種單個的感測器上,都是不靠譜的,也是不現實的。如果是線數很多的雷射雷達當然可以嵌入,多線雷射雷達基本上可以把自動駕駛需要的感知都實現了,但是它的成本會非常高。Velodyne的16線雷射雷達售價是8000美元以上,而且價格不知道什麼時候能降下來,32線和64線的雷射雷達更貴,基本上是8萬美金左右,現在還沒有聽說有降價的趨勢。而且感測器的體積太大,就64線而言,需要放在車頂,而且車頂上頂著那麼大的一個東西,會有一些弊端,一是風的阻力會很大;另外外觀會比較難看,所以我們認為雷達本身的體積要做小,這是一方面;另一方面就是成本一定要降低,大家才能用得起來。16線的雷射雷達成本,我相信以後會降下來。當然單線的雷射雷達是可以把成本做到很低的。

我個人認為無人駕駛至少還有5-10年的發展歷程。在這個過程中,攝像頭肯定會變得越來越聰明,而且它能夠實現的功能肯定也會越來越強大。當然,攝像頭也有一些弱點,比如夜間工作會受影響,下雨天以及有大霧時都會受影響。而雷射雷達在雨天,影響不會太大,我們做過測試,基本上還可以,但距離會受一些影響,另外可能會有一些噪點。而霧對雷射雷達影響會比較大,但是它的優勢是遠距離探測能力比較強,角度分配率高,可以辨別出很多的細節,另外在晚上工作它也不受影響,白天工作且在強光下受的影響也不是太大。

如果雷射雷達線數比較多,其成像就會比較清楚,但是它最大的問題就是價格太貴。如果沒有原理性的一些突破,那麼16線以上的雷射雷達,成本肯定都會比較高。毫米波目前成本比較低,但毫米波弱點是其波束比較寬,對物體的角度分辯率很差,一些細節是分辨不出來的。而它的優點是受天氣影響比較小,不受雨霧影響,同時晚上也可以正常工作。

我認為影響雷射雷達在車上應用最大的因素就是價格。有報導說特斯拉也有車頂著Velodyne的雷射雷達在做測試,說明他們也認識到單靠攝像頭和毫米波雷達可能不是最終的解決方案,還是需要加上雷射雷達。但是雷射雷達最大的問題就是成本太高,怎樣把雷射雷達的成本降下來呢,可能是我們這些做雷射雷達的廠家以後要重點去做的事情了。

當然鐳神智能為了降低雷射雷達的成本,也做了很多工作,比如我們搭建了專用的晶片設計團隊,自行設計雷射雷達裡面專用的積體電路,我們第一款晶片已經在6月6號去流片了,預計在9月底會做出來,現在在做封裝,國慶之後我們就可以拿到晶片來做測試了。

3、雷射雷達在自動駕駛的應用

雷射雷達ASIC晶片

因為雷射雷達是需要很多路的,如果每一路都用單片的方式去做,那就需要單個的跨組放大和後面的高頻運放,然後通過集成運放進行放大,但是我們目前做的晶片可以通過一個晶片,把這些東西全部集成進去,這樣成本就可以做得很低;另外,我們一個晶片可以做成很多路,比如我們已經在測試的64路和16路的晶片,不僅能夠將它的體積降下來,性能也得到提升,同時成本也可以大幅度下降,所以這個是我們鐳神在這方面跑在其他公司前面的一個地方。

這張圖片就是我們自己設計的一些晶片,這只是第一款,在未來我們可能還會有四五款專用的雷射雷達晶片,同時我們也會陸陸續續研發出來,為此我們也搭建了一個很強的晶片設計團隊。

遠距離雷射雷達

上圖展示的是我們目前正在研發的遠距離雷射雷達,大概500米到1.5公里,當然一般的車是用不到這麼遠的,通過瞭解,我們認為重型卡車,需要300米以上的測量距離,因為卡車慣性比較大,所以刹車距離會比較遠,在這方面我們是有核心的優勢的,因為對於這麼遠的距離,雷射雷達要想做好,必須得用光纖雷射器做光源,可能有的朋友比較清楚,我可以算是國內最大的光纖雷射器廠家的創始人,所以我們的雷射器做出來成本會很低,這款雷射雷達在未來的成本也不會太高,應該是可以給車上用的。

固態雷射雷達

這張圖是我們正在做的幾種固態雷射雷達的研發規劃,MEMS掃描雷射雷達,也是同樣的道理,要用MEMS掃描雷射雷達,肯定得用光纖雷射器做光源,如果用905納米的半導雷射器做光源,是很難實現的,因為目前905的管子,它的重頻是做不高的,如果重頻高,平均功率就會過大,對鐳射管的壽命會有影響,但是光纖雷射器不存在這個問題,特別是1.5微米的,它對人眼安全也有保障。

雷射器的重頻可以做到很高,通過MEMS掃描之後可以把每秒的增率做上去,另外每一幀雷射脈衝的點數(即圖元)也是可以做上去的。它的距離是可以測得很遠,因為雷射器的功率可以做得很大,而且即使這個光纖雷射器在功率很大的情況下,它對人眼也不會存在危害,因為1.5微米波段是人眼安全的波段,我們目前也正在研發。

另外一款就是3D FLASH固態雷射雷達,對於固態雷射雷達,我個人認為,以色列一個做晶片的公司在ITOF晶片技術,即感光的技術領域裡,無論在國內,還是在全世界,我相信都是做得最好的。我們就是用以色列這家公司的晶片去實現三角法的雷射雷達,然後發現以色列的晶片技術真的非常厲害,感光靈敏度相比原來我們用美國廠家的產品可以提高十倍。另外我們目前的這個線陣CMOS晶片,它在第一款晶片的時候就已經涉及到ITOF的驗證功能,所以我們今年下半年已經開始在跟以色列那邊一起去驗證ITOF的功能,預計到明年3月份,第一款真正的固態640*480圖元的FLASH晶片就會出來,我們計畫是到6月份把樣機做出來,明年年底定型。

相控陣雷射雷達,我們覺得這個坑可能會比較大,當然我們也有跟國內的一些高校合作在研發這一塊,跟他們一起在做一些前期探索性的研發工作。對相控陣的態度,我們是覺得不用那麼急著下判斷,另外就是這塊需要投入的資金量可能太大,可以讓國家做一些基礎的研究,也不是我們初創的公司能夠去承擔的一個成本,風險也太大,因此對於這塊,我們可能不會作為重點的研究方向。

這張圖片展示的是我們跟以色列一起研發的固態雷射雷達的基本原理,也就是ITOF的原理。ITOF是漸進式的TOF。這種雷達做出來之後,距離應該可以支持0.3-200米的探測範圍,640*480的圖元可以說是非常高的,而且成本會非常低,我們預估成本應該在150美金到200美金之間,如果大批量生產不會超過150美金,我認為這應該是固態雷射雷達最好的一個方案。

環境感知

對於多線雷射雷達,我們目前在做的就是用多線的雷射雷達和攝像頭進行融合,對道路環境進行重構,即三維立體的重構;還有就是結合多線的雷射雷達跟攝像頭對車、人或者其他一些物體做更精准 的判斷。

ADAS

剛才那幾張圖片是對雷射雷達在自動駕駛和輔助駕駛裡所起作用的簡單介紹,因為我們本身只是做雷射雷達這一塊,最想做的還是硬體方面的東西,在軟體演算法這一塊,我們有一個將近30人的團隊在做這方面的事情,但是對我本人來講,對軟體演算法並不擅長,所以我說的可能也不是很清楚,因此這塊我就簡單的過一下。我想在這裡跟大家強調的是多線雷射雷達的成本還沒有降下來,我認為可以把單線雷射雷達盡可能往車上先用起來,可以做前向防碰撞和周圍的盲區檢測,以及後向的防撞或者自動泊車等,這些功能都是很好的應用,而且單線雷射雷達成本很低。

今年7月份,北京有一個關於汽車安全的研討會,我相信群裡很多的朋友都去聽了,後面他們有給我回饋一個資訊,主要是關於現在很多車出事故,比如側面碰撞,特別是大貨車或者大客車這樣的大型車輛,出現側面碰撞的比例大概占了40%多,前向碰撞占8%點多,後向碰上占70%多,還有20%多是由於車拐彎時屬於盲區,檢測不到,可能會把人、自行車、摩托車卷到車輪子底下,每年喪命於此的大概有十幾萬人。

實際上只要把成本並不高的單線雷射雷達裝上去,應該可以減少80%以上的事故幾率,所以我認為如果誰把這個事做了,應該是一個功德無量的事情,因為每年可以救下十幾萬人的命,而且無人駕駛的發展沒那麼快,在發展沒那麼快的情況下,難道我們這些從業人員就什麼事都不做了嗎?如果真正的無人駕駛要6-8年之後才出現,難道從現在開始到6-8年之間每年十幾萬人都束手無策嗎?明明有很好的一些解決辦法,但就是不去執行,我覺得這對我來講是不可原諒的。這是我個人的一點看法,可能不對,但是我們會想辦法向業界去推動這個概念。目前一些車廠也開始接受我們這些想法,已經開始在測試我們的單線雷射雷達。而且從測試的結果來看,效果還是挺好的。

4、雷射雷達技術短板及解決方案

最後再跟大家講一下,雷射雷達也不是萬能的,也需要跟其他的感測器進行結合,才能做到更好的應用以及更少的出錯幾率。對鐳神來講,我覺得我們的使命很簡單,就是把雷射雷達做便宜、做可靠、做穩定並把性能做好,讓所有的汽車,不管是大車、小車、卡車還是客車都可以用上雷射雷達,讓車禍發生幾率減少。不管是ADAS系統、輔助駕駛還是無人駕駛,哪個可以先用起來就先用上去,我們就會往這個方向去推廣我們的雷射雷達方案。鐳神的目標是讓機器更智慧,讓駕駛更安全,讓生活更美好。我們會盡可能把單線雷射雷達的成本售價做低,最低到一千塊錢左右,對於多線的,比如16線的,在我們大批的量產之後,以後有機會我相信可以做到5000塊錢左右的售價,當然是在很大批量的情況下。

之所以我會成立鐳神去做雷射雷達,是因為我在2015年春節之前出了車禍,當時撿了一條命回來,所以才選擇去做雷射雷達,此後我的一個理想是:未來要讓雷射雷達用在每一台車上,讓這些車更好、更安全地駕駛。謝謝大家。

問答實錄

提問一

李毅隆-深圳布穀鳥科技-演算法工程師

1、你們的雷射雷達的鐳射光源用的是多少納米(nm)的或者是在什麼範圍內的鐳射?為什麼這麼選擇,出於什麼原因?

2、目前在技術上,雷射雷達要做到長距離與寬視野存在哪些技術挑戰?如果想把體積做的更小的話,有哪些現實難度?

3、點雲演算法也是自己開發嗎?可否介紹下你們演算法的一些技術優勢?

胡小波:

1、選用多少納米的鐳射光源是根據不同的技術方案選用的。我們的車用雷射雷達基本上和大家一樣,都是採用905納米,一方面原因可能是905納米的光源比較好,另一方面主要是因為器械比較成熟。而在MEMS固態的雷射雷達上,我們基本上會選用1.5微米的光纖雷射器,因為對人眼來說比較安全,功率也比較大,可以測得很遠,曝出的品質好。

2、在長距離方面,首先發射功率需要儘量增大,提高接收端的電路靈敏度,這樣才能測得遠,但是我們也不可能無限制的提高功率和靈敏度,畢竟這些都是有限制的。至於寬視野方面,挑戰可能在於光學系統的方案設計,需要一些比較特殊的設計,目前每一家公司在方案上都有自己的辦法,也沒辦法說得更具體。而將體積做得更小肯定也是有難度的。我們目前也在嘗試把體積做小,最主要的就是我們自己開發的核心的、專用的雷射雷達S口晶片。

3、點雲演算法當然是我們自己開發的。我們有一個比較強的、將近30人的演算法團隊,已經將單線雷射雷達、點雲資料處理以及與攝像頭的融合做得非常好了。而我們目前也正在做多線雷射雷達的融合演算法,相信很快也會做出來的。

提問二

馮國安 邁測科技 雷射雷達軟體工程師

請問當鐳射遇到過不同反面時,低反射率 高反射率 甚至鏡面反射時,鐳射系統怎麼做出快速有效的反應?

胡小波:

這是一個很具體的問題。在雷射雷達領域也是一個很難處理的事情。每家的設計方案不一樣,而要解決這個問題肯定要綜合各方面的因素,包括光學系統和電路的設計,演算法、鐳射點雲等各方面的因素都要考慮進去。因為牽涉到核心技術以及公司機密問題,就不再做更深入的回答。

提問三

張偉偉 深圳中科龍智 總經理

1、多線雷達什麼時候能有樣品?

2、千元之內的雷射雷達有機會實現麼?如果有,時間大概要多久?

胡小波:

1、實際上我們公司的多線雷射雷達已經開始在接單了。今年11、12月份就會開始給客戶發貨,而樣品也要到時候才有,快的話十月底也有可能發貨。

2、千元以內的雷射雷達肯定有機會實現,這是沒有任何疑問的。關鍵要看需求量,如果需求量上去了,千元以內的雷射雷達很快就會實現。目前需求量達不到的主要原因其實很簡單,目前機器人應用或者工業自動化應用對雷射雷達的需求量達不到汽車的需求量,而掃地機的行駛距離基本上是很近的,不算在汽車內。關鍵還是看市場,包括前裝和後裝,至於什麼時候能啟動起來。具體的時間我也很難判斷。

提問四

李毅隆 深圳布穀鳥科技 演算法工程師

1、雷射雷達的產能現在該怎麼提上來?現在你們的產能能達到多少?成本方面的問題你們是如何解決的?

2、如果做市場的話,你們的產品跟Quanergy以及Velodyne這樣的公司競爭,有哪些自己的優勢?

胡小波:

1、關於雷射雷達產能,比如我們的單線雷射雷達,在產品定型的時候,我們基本上已經建好了單線雷射雷達的自動化產線,所以產能不是問題。關鍵是需求的問題,如果需求量上來了我們產能也 可以跟上。實際上我們自己設計的產線一天基本上可以做50台,而一條几萬塊的產線的成本不是太高,搭一百條產線,也就是幾百萬的成本。關鍵是需求量可能不會上升得這麼快。因為雷射雷達在車載方面還沒有真正地用起來,而掃地機又用不了這麼高端的雷射雷達,所以我認為需求量要達到幾十萬,甚至上百萬台會比較費時間的。而多線雷射雷達其實除了調試更費勁一些,整體與單線雷射雷達差不多,我們可以通過優化工藝和產線自動化來實現量產。

成本方面,我們有自己的一些解決辦法。我剛才已經說了最主要一個辦法,我們會在核心的、專用的ASIC晶片上花很大的力氣,做好這個之後,我們的體積可以縮小,性能可以提升,成本就可以大幅度下降,所以成本不會有什麼問題。

2、Quanergy和Velodyne分別代表了兩種技術路線。Quanergy宣傳的是相控陣,但是我不知道國內有哪一家公司拿到了他的相控陣雷射雷達並做了適用,所以我們不做評價。目前在多線雷射雷達公司裡面,Velodyne應該是技術最好且產量最大的。但是有句話,中國是發達國家的粉碎機。這麼多中國公司開始做雷達,而且每個公司也融了不少錢,我相信會給他們一個意外驚喜。就像原來我們做脈衝的光纖雷射器,我們從10年開始做到14年,就做到了國內老大,基本上占了國內百分之六七十的市場份額。不過因為在技術、市場等整體實力上的差距,在剛開始做的時候,一些人會感覺到絕望,但我覺得這些都不是問題。只要一步一步的去做,憑著中國人的智慧和苦幹巧幹的精神,再加上我們的方向和戰略佈局,我相信是有機會趕超國外的公司。在這一點上,我是充滿自信的。

提問五

石朗晶-百度-地圖產品經理

我想請問下: 雷射雷達的測量範圍有限並且成本昂貴,作為感知模組純攝像頭的方案未來是否能夠替代雷射雷達的功能?或者二者誰更為主要,多少線的雷達能夠完全滿足自動駕駛的需求?怎麼組合會使得自動駕駛方案更安全經濟。

胡小波:

我還是堅持我的觀點,首先我相信雷射雷達測量範圍比攝像頭更遠,成本其實不是問題,特別是鐳神智做了之後,成本更不是問題。最後我認為雷射雷達、攝像頭和毫米波,甚至包括超聲波,不是誰取代誰,而是相互補充的。自動駕駛是一個人命關天的事情,車速開到百公里以上,如果哪個感測器出了問題或者沒有冗餘的話,這是一個不可想像的事情。

關於多少線的雷射雷達能夠完全滿足自動駕駛的需求,我認為自動駕駛以後要盡可能多地發揮攝像頭的作用。我剛才也提了一個看法,真正自動駕駛可能還要五到十年的時間。在這幾年的時間裡面,人工智慧發展得這麼迅猛,我相信深度學習等各方面的發展會讓攝像頭變得更加智慧,自動化程度更高。實際上特斯拉原來沒有使用雷射雷達,只用了攝像頭跟毫米波雷達也做到了汽車的半自動駕駛。如果再加上多線的雷射雷達,我認為線數不一定需要很多,4線、8線或者16線可能就夠了。有些人認為可能要64線,甚至128線,才能滿足自動駕駛的要求,但是我認為這樣成本會極高,線數高到這樣的程度,很難把成本降下來。

如果固態出來之後,是有可能把成本降下來的,但我相信固態鐳射雷發肯定也會有其自身的問題。另一方面而言,機械旋轉就沒用嗎?我一貫認為固態不一定能夠取代360°機械旋轉雷射雷達,而機械旋轉一定不可靠是一個荒謬的觀點。一部汽車裡面有多少個旋轉的部件?大家可以去統計一下汽車裡有多少個小發電機,這些都是旋轉的,而且是高速旋轉的,難道他們一轉就不可靠了嗎?我不這麼認為,我一直堅持機械旋轉作為目前最成熟、最可靠的方案到後面還會持續用下去。面陣的也好,MEMS雷射雷達也好,相控陣雷射雷達也好,我相信後面肯定也會有各種各樣的應用和應用組合。我並不認為固態雷射雷達或者號稱固態雷射雷達能夠完全取代機械旋轉式雷射雷達,其實我關注更多的是機械式雷射雷達成本能不能儘快降下來,儘快地佔領市場,我認為這才是最關鍵的。

提問六

閔瑞 北汽 重點運動控制與系統集成工程師

什麼途徑可以使雷射雷達大批量量產並降低成本?可以真正意義上在ADAS系統中應用?

胡小波:

其實剛才在我的介紹裡面已經回答了。需要從好幾個方面進行努力,首先最重要的是得有足夠大的用量;第二是方案設計要考慮如何降低真正的大批量生產的的物料成本、調試測試成本、生產成本和人工成本;第三是盡可能將雷射雷達生產過程中的步驟變成自動化,而不是通過產量較低、成本較高的人工方式;第四個是自主研發晶片,因為從國外晶片廠家購入專用的晶片的成本很高,特別是量產的時候。

提問七

李揚 程度配天智慧技術有限公司 總經理

制約雷射雷達成本的是ADC嗎?64線雷達的ADC釆樣頻率需要多少呢?

胡小波:

ADC是制約雷射雷達成本的一個方面,而64線雷達的ADC釆樣頻率不好泛泛而論,需要考慮到每一家公司的演算法、信號處理水準,所需要的採樣頻率也不同,並且光源發射也是相關的。我們目前用的是國外的ADC,但是我們自己做的ADC也很快會出來。

提問八

陸海峰 上海戴世智慧 慣性導航和高精度定位

希望主講人點評一下國內外,現在幾個比較火熱的雷射雷達生產公司的技術水準的差距,或者是技術的不同點。

胡小波:

再簡單闡述一下我的觀點。我的觀點不一定正確,大家可以批評指正。目前做得最好的是Velodyne,Velodyne在機械旋轉雷達方面的方案做得最成熟最可靠。國內的許多公司都有借鑒Velodyne,但也有自我的特點。有些公司借鑒出了自己的特色,但也有些廠家有些急於求成。

國外做固態雷射雷達的也有數家公司,但並沒有看到實際產品。和機械旋轉的機械振動一樣,固態的鏡片其實也是會動的。其實不管什麼技術,只要過了車規的衝擊振動要求就可以,通過車規才是核心。

另外美國有一家做相控陣雷達的公司,我沒法對它做出太大的評價,僅僅可以提供一些資訊給大家。2016年12月,美國的DARPA(美國國防高級研究計畫局)和MIT(麻省理工學院)做出的相控陣雷達的測量距離是1.5米,而這家公司的測量距離是150米。另一方面,這家公司一直對外聲稱要量產相控陣雷達,但是我不知道它是否已經量產,也沒有聽說國內有哪家車廠拿到了他的相控陣雷達。我們公司也在做相控陣雷達的預演,發現了許多技術問題,美國的半導體基礎可能比較好,能夠解決一些問題,但是我認為相控陣雷達應該遠未達到成熟的階段。各家廠商技術方案都不一樣,但我認為最重要的還是性價比,第一是產品性能是否符合車規要求;第二是價格能否降下來,如果性能不達標,價格降不下來,到最後都會是一地雞毛。

提問九

鄧警 長沙市交警支隊 大資料分析方向

自動駕駛給未來交通管理帶來的影響,以及交通效率優化應該採用什麼樣的路徑?

胡小波:

這個問題有點大,我有點不知道怎麼回答。但我認為自動駕駛一定會減輕交警的工作量,同時通過更智慧化的演算法會降低出車禍的幾率,使交通系統運轉得更加順暢,而自動駕駛什麼時候能夠實現還不能定論。

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