雷射雷達價格大幅下降,能否在自動駕駛應用中普及?

2020-11-22 電子工程專輯

雷射雷達（LiDAR）因其360°的全視野而被許多自動駕駛車輛開發商青睞，被用於構建車輛周圍環境的三維地圖，但大規模部署仍充滿新的挑戰和壓力。Q5bEETC-電子工程專輯

汽車雷射雷達的起源可以追溯到美國國防高級研究計劃局（DARPA）發起的挑戰賽（Grand Challenge），那是一場旨在促進全自動地面車輛發展的AV競賽，雷射雷達在2005年的第二屆比賽中暫露頭角。兩年後，完成比賽的六輛車中有五輛都配有頂裝式LiDAR裝置。根據法國市場研究公司Yole的調查，自此雷射雷達的創新迭代進展迅速，預計在未來五年內，汽車應用將成為其主要推動力。Q5bEETC-電子工程專輯

Yole技術和市場分析師Alexis Debray表示：「高級駕駛輔助系統（ADAS） 的LiDAR市場將實現114％的年增長率，從2019年的1900萬美元增長到2025年的17億美元。」(如圖1) 期望如此之高，但雷射雷達市場面臨阻礙，急需大膽創新。Q5bEETC-電子工程專輯

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價格下降，但銷量仍然上不來

從歷史上看，雷射雷達系統過於昂貴，無法大量生產用於消費類汽車。現在，這個趨勢正在逆轉，雷射雷達製造商們制定了積極的策略，使其價格在過去三年內有了大幅下降。Q5bEETC-電子工程專輯

去年，Luminar發布了價格不到1000美元的LiDAR解決方案。而2005年首推實時3D LiDAR的Velodyne公司則計劃到2024年將平均售價從2017年的17,900美元降至600美元。中國LiDAR製造商的價格通常是其他公司的五分之一，他們已經開始生產低於1000美元的產品，而且正在獲得更多市場份額。Q5bEETC-電子工程專輯

但是，價格下降並不一定意味著銷量的增加。迄今為止，銷量並未見顯著增長，並且尚未大規模採用。「雷射雷達必須滿足市場需求，」 Debray說。 「在包括製造和物流在內的工業市場中，自動化趨勢非常明顯，雷射雷達在其中發揮著關鍵作用。但在汽車領域，與平均80美元的ADAS攝像頭相比，600美元的汽車傳感器價格仍然過於昂貴。因此，現在已經出現了用於短程汽車應用的雷射雷達，價格大約為100美元。」Q5bEETC-電子工程專輯

Debray表示，儘管Velodyne的計劃存在一定風險，「但降低價格對汽車和工業市場而言是必要的，他們需要做出改變。」Q5bEETC-電子工程專輯

協作與壓力俱增

Yole對雷射雷達製造商與汽車製造商之間的多個合作項目進行了跟蹤，並預測到2025年，將有3.2％的私家車集成LiDAR單元。Q5bEETC-電子工程專輯

奧迪和法雷奧從2017年就開始合作，將法雷奧的SCALA LiDAR集成到奧迪A8中。現在，雷射雷達也出現在其它車型中，如奧迪A6、A7、Q7和Q8。法雷奧與梅賽德斯（Mercedes）也有合作，最近剛剛發布的S-Class車型即採用了法雷奧第二代LiDAR SCALA 2。Q5bEETC-電子工程專輯

其他合作項目還包括Innoviz與寶馬、Luminar與沃爾沃、Velodyne與現代，以及Ibeo與長城汽車。Yole技術和市場分析師Pierrick Boulay表示：「這只是開始，預計未來會有更多的合作夥伴關係。」Q5bEETC-電子工程專輯

整個行業都在整合。除了在製造商、Tier 1供應商和OEM之間進行合作，Tier 1供應商還收購雷射雷達公司。大陸集團於2016年收購了Advanced Scientific Concepts的子公司ASCar，自動駕駛汽車初創公司Aurora Innovation於2019年收購了Blackmore。還有一些元器件公司的收購行為，如2018年安森美半導體收購了SensL Technologies，Luminar收購了Black Forest Engineering。Q5bEETC-電子工程專輯

ADAS LiDAR發展路線圖Q5bEETC-電子工程專輯

但Debray發出了警告，他指出「技術的不確定性和未來市場規模導致了這些收購行為。」Q5bEETC-電子工程專輯

全球汽車行業確實面臨越來越大的壓力。聯網、自動駕駛、共享和電氣化（CASE）技術的引入為車企帶來了一系列新的選擇。每家企業都需要確定一個正確的方向，以優先滿足客戶的偏好和需求。Boulay說，「目前正在推動汽車行業發展的兩個主要趨勢是電氣化和自動駕駛」。自2009年以來，歐盟立法為新車設定了強制性排放目標：到2025年平均碳排放必須下降15％，到2030年必須下降37.5％。轉化為具體數值，即2021年的目標碳排放值為95g/km，2025年的目標值為81g/km。Boulay認為，「電氣化需要時間進行大量研發，而這可能會延遲或減少一些OEM的自動駕駛開發項目。」Q5bEETC-電子工程專輯

需要注意的是，雷射雷達並不是唯一需要完善和改進的傳感器技術。Boulay指出，雷達正朝著超高解析度的方向發展，熱像儀也可能會加入戰局。「雷射雷達現在仍然很昂貴，其價格是攝像頭或雷達的十倍以上。如果OEM可以找到性能與雷射雷達相似，但價格更便宜的解決方案，他們一定會採用。」Q5bEETC-電子工程專輯

有部分汽車OEM廠商卻完全擯棄雷射雷達，而押注於傳感器和人工智慧計算的結合，以實現高級別自動駕駛等級。其中最引人注目的就是特斯拉，其CEO 埃隆·馬斯克（Elon Musk）在2019年4月的首次「自動駕駛日」（Autonomy Day）活動中，宣稱雷射雷達是「傻子的選擇」。Musk 說道，「任何依賴雷射雷達的人都將註定失敗，完全沒必要選擇這樣昂貴的傳感器。」Q5bEETC-電子工程專輯

Boulay承認，特斯拉採用的方法的確值得關注。「他們基於車輛周圍放置的攝像頭，採用一種偽LiDAR法來生成汽車周圍環境的精確3D圖像。」 AI計算被用於分析車道標記，並預測其他車輛的行為。「它不僅分析圖像，還分析圖像中的單個像素，以預測每個像素的深度。」 Boulay補充說。豐田汽車也正在研究類似的方法。Q5bEETC-電子工程專輯

毫無疑問，Musk是一位有影響力的思想家，他的言論可能會對整個行業產生影響。特斯拉Model S是第一款具有自動駕駛功能的汽車。Boulay將特斯拉的Autopilot稱為「邁向自動駕駛的一大步」。但他也補充說，「自發布以來，由於誤用該功能引發了許多事故，駕駛員過於依賴這個ADAS系統了。」Q5bEETC-電子工程專輯

Boulay說：「2018年，一位名叫Elaine Herzberg的行人被一輛Uber自動駕駛汽車撞死，這確實喚醒了OEM、一級和二級零配件供應商。''他們意識到，實現自動駕駛將會比預期的要複雜得多，並且需要「數十年才能達到真正的自動駕駛」。Q5bEETC-電子工程專輯

Debray指出，Musk並非在所有應用中都反對雷射雷達， Musk的另一家公司SpaceX，就在其Dragon和Crew Dragon航天飛行器中採用了DragonEye LiDAR。Debray也由此對Musk提出質疑：「為什麼地球人不能享有與太空人一樣的安全性？」Q5bEETC-電子工程專輯

市場在變化，但用例仍然不多

目前的雷射雷達市場由兩家傳統的測繪技術公司Trimble和Hexagon主導。由於擁有特定的技術和商業模式，這些成熟的公司不會面臨來自新晉者的太大壓力。Debray相信，當情況變得更加明朗時，他們甚至可能收購雷射雷達公司。Q5bEETC-電子工程專輯

德國公司Sick在面向工廠自動化的LiDAR系統方面處於領先地位。Debray說：「Sick更可能面臨來自新公司的壓力，不過他們仍然擁有許多產品，非常適合許多工業應用。新的雷射雷達公司需要提供更低的價格或更好的性能，才能挑戰Sick的地位。」當被問及誰在這個行業最有影響力時，Debray提到了舊金山的LiDAR初創公司Ouster。該公司於2017年12月正式成立，到目前為止其總融資額達到1.4億美元。Ouster的與眾不同之處在於，它基於消費者市場技術（垂直腔表面發射雷射器和單光子雪崩二極體），而開發出工業級的雷射雷達。而同樣是新晉者的法雷奧，也開始公布其雷射雷達的營收。Q5bEETC-電子工程專輯

Velodyne和Luminar宣布計劃於今年年底之前公開上市。Debray表示：「上市將迫使這兩家公司儘早產生收入，而這將極大地影響雷射雷達的市場格局。」Q5bEETC-電子工程專輯

中國的雷射雷達製造商們（比如禾賽科技、速騰聚創和北科天繪）也在持續發展並不斷擴張其產品線。他們不僅得益於較低的LiDAR單價，還從眾多的AV公共項目獲益。Q5bEETC-電子工程專輯

同時，許多自動駕駛汽車開發商都對雷射雷達技術表現出了濃厚的興趣。英特爾子公司Mobileye正在開發自己的LiDAR技術，而Waymo是目前唯一一家將雷射雷達投入商用的公司。Q5bEETC-電子工程專輯

總體而言，雷射雷達的格局正在發生變化。售價下降，而且在未來幾年將繼續下降，這將促進雷射雷達在新的汽車應用中的普及。Q5bEETC-電子工程專輯

這位Yole分析師認為，我們必須鼓勵多元化，而且需要具有專用規格的新型LiDAR模型。Q5bEETC-電子工程專輯

Boulay最後說道：「雷射雷達的開發與OEM想要實現的用例密切相關。現在還沒有一款雷射雷達可用於多種場景。只有應用或用例才能明確雷射雷達在車輛中的規格和重要性。」 他舉例說，高速公路駕駛需要具有狹窄視野和位於車輛中心位置的遠程LiDAR；而在停車場或城市應用場合，將需要具有較大視野並位於車輛角落的短距LiDAR」。Q5bEETC-電子工程專輯

（參考原文：LiDAR Market Promising, But Caution Needed）Q5bEETC-電子工程專輯

責編：Amy GuanQ5bEETC-電子工程專輯

本文將刊登於《電子工程專輯》2020年1２月 刊雜誌文章，版權所有，禁止轉載。點擊申請免費雜誌訂閱  Q5bEETC-電子工程專輯

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