編輯|科學故事
簡單來說,激光雷達是壹種傳感器,被稱為“機器人的眼睛”,是集激光、GPS定位、慣性測量器件於壹體的重要傳感器。它目前的發展脈絡是國產化越來越近,應用範圍越來越廣,技術水平日趨成熟。
壹、國內,漸行漸近
激光雷達的國產化可以借用業內權威人士李源先生的比喻:公司分國外和國內兩類,所以之前天平較重的壹方明顯是國外公司,現在天平的另壹方國內公司也在不斷增加,已經逐漸平衡。
2019是國內激光雷達企業至關重要的分水嶺,市場應用逐漸進入實際項目案例。
近年來,自動駕駛浪潮使得本土激光雷達廠商逐漸進入市場,國內工業級激光雷達產品漸成氣候。在國內的智能電動車中,本土的激光雷達公司已經陸續出現。途達通已安裝在蔚來ET7上,livox激光雷達已選擇小鵬,RoboSense第二代智能固態激光雷達安裝在廣汽愛安。
資料顯示,目前國內雷達企業應該有二三十家,如速騰聚創、沃賽科技、北科天匯、鐳智等。以及DJI、華為等電子硬件巨頭和傳統汽車零部件巨頭。
目前可以分為兩派,壹派是研發機械激光雷達,壹派是直接鎖定固態激光雷達產品。在高速自動駕駛領域,何塞的市場占有率很高;在低速自動駕駛領域,速騰聚創是主要廠商。
至於DJI和華為,他們的手筆更是不同凡響。2020年8月,DJI宣布實現車載自動駕駛激光雷達量產供貨,價格降至千元。而華為將在2016年進行激光雷達的技術預研,2017年進行樣機驗證,2020年量產。國內雷達企業經過多年的持續投入和經驗積累,在各自的細分市場中努力耕耘,呈現出百花齊放的市場格局。
進口激光雷達采購成本高,所以國產激光雷達成本低是其占領市場的起點,也是國產替代的重要動力。說白了就是價格要低。
在當今這個成本為王的時代,高價雷達從來都不是主流市場的選擇。尤其是在L3自動駕駛儀的應用上,國外雷達的高成本仍然是其落地的最大障礙,國產雷達實現進口替代勢在必行。
在過去,激光雷達需要幾萬美元。現在幾百塊錢的國產雷達逐漸量產。當然,成本降低空間、量產成熟度等諸多現實問題依然擺在國內企業面前,真正成熟的可用資源依然稀缺。未來2-3年,國產激光雷達功能仍需面臨諸多挑戰。
此外,與進口雷達相比,國產企業在供貨及時性、功能定制化、服務協調性、渠道合理性等方面更具優勢。特別是服務,是國產雷達的強項。由於距離短、服務方便、了解國情、無語言障礙,總體來說,國產雷達的服務質量較高,能夠及時排查和解決突發情況,確保項目穩定運行。
所以國內雷達企業,除了自身的技術因素,還需要培養綜合能力,包括技術研發體系、穩定的供應鏈和量產能力,尤其是售後質量保障能力。
需要註意的是,由於低價需求,壹些廠商犧牲性能來降低成本以滿足客戶的需求。所以國內壹些低成本的激光雷達方案雖然便宜,但是場景落地存在隱患。
同時,激光雷達企業還面臨以下風險:需求不確定,用戶量產規模需要較長的爬坡時間,作為供應商,激光雷達產生實際收入需要更長的時間。
誠然,激光雷達的海外廠商具有上遊和中遊領先的優勢,在技術和客戶群方面領先於國內廠商。但在《中國制造2025》的契機下,國內廠商近幾年奮起直追,取得了不少突破。目前國產化正處於機遇和挑戰特別明確的時期,是激光雷達進口替代的基礎階段。
第二,應用越來越廣。
激光雷達是壹種利用激光實現精確測距的傳感器。從廣義上來說,它可以被視為壹個具有3D深度信息的相機。其主要應用可分為兩大類:車載激光雷達和智慧物流激光雷達。
無人化是智慧物流最重要的特征。在智慧物流的運輸和配送中,無人技術——移動物流機器人和無人快遞車將得到廣泛應用,其主要核心部件是激光雷達。
自動駕駛汽車本質上是壹個移動的四輪機器人,車載雷達主要用於自動駕駛或輔助駕駛。在自動駕駛問題上,中國車企集體站在特斯拉的對立面,支持激光雷達導航,而不是視覺導航。
目前,壹些汽車廠商已經陸續或宣布在新車上安裝激光雷達,自動駕駛行業的爆發為激光雷達帶來了新的機遇。許多汽車品牌,如小鵬、蔚來、Polar Fox和R Auto,將帶來配備激光雷達的自動駕駛量產車型。
與視覺SLAM相比,激光SLAM是目前最穩定、最主流的導航方式,地圖精度高,無累積誤差。從2019開始,越來越多的國產雷達應用在客戶的實際項目中,而不僅僅是在車間裏測試樣機。
因為激光雷達下遊的智能汽車、智慧物流需求相對集中,同行降價成為常態。因此,企業必須另辟蹊徑,拓展更廣闊的應用場景和範圍,尋求多元化的市場,成為企業不變的選擇。
在智慧物流領域,激光雷達的應用範圍也與日俱增。無論是從搬運到倉儲還是物流,激光雷達都可以全面覆蓋並延伸到智慧港口、智慧交通、智慧安防、智慧服務、智慧城市治理等領域。
在港口等物流場景中,激光雷達可以保證貨物抓取的準確性,降低人員操作的難度。在交通方面,激光雷達可以幫助檢測高速收費站,保證過往車輛符合要求。在安防方面,激光雷達可以成為各種安防監控設備的眼睛。
激光雷達作為壹種終端傳感設備,有著更廣闊的應用空間。除了AGV、無人車、自動駕駛等新興行業,也可以用於傳統行業,傳統行業客戶需求穩定,價格空間好。在工業制造領域,激光雷達的價值日益凸顯。在生產線上,可以釋放物料監控功能,保證自動化運行。
激光雷達(Lidar,laser detection and ranging)是壹種光學遙感技術,越來越成為替代傳統測量技術(如攝影測量)的高性價比新技術。近年來,激光雷達和無人機經常以組合拳的形式出現在各個應用領域,往往會產生1 1 2的效果。
法國lidar的新產品可以提供端到端的lidar測量服務,實現常規地形工程的設計任務,特別適用於土木工程、電力線路、林業和考古任務。
中國在該領域也有廣泛應用。激光可以穿透樹葉的縫隙,生成顯示樹冠、低矮植被和地面的三維點雲,可以探測單個樹木,查看樹冠和植被的垂直剖面,用於森林火險預測、森林巡查等任務。
激光雷達無人機還可以開展水體探測、生態系統分析、生物多樣性探測、文物修復等項目。DJI利用機載激光雷達建立了高精度的三維實景模型,為文物古跡數字化提供了技術支持,在大同懸空寺重建中發揮了重要作用。
但需要註意的是,沒有通用的激光雷達架構可以滿足所有不同應用的需求,許多不同的應用對外部體積、視場、距離分辨率、功耗和成本都有不同的要求。
隨著技術的發展,激光雷達將會在很多意想不到的應用領域施展手腳,帶給我們更多不壹樣的驚喜。
第三,技術日趨成熟。
激光雷達技術壹直在發展和完善,從激光發明之初的單點激光雷達,到後來的單線掃描激光雷達,以及無人駕駛技術中廣泛認可的多線掃描激光雷達,再到技術方案創新的固態激光雷達和FMCW激光雷達,以及近年來不斷向芯片和陣列發展,激光雷達壹直是新興技術發展和應用的代表。
激光雷達技術作為近年來炙手可熱的新興技術,其實有很大的技術壁壘。技術不僅對想要進入市場的企業是壹種挑戰,對已經滲透多年的企業也是壹種挑戰。技術成熟與否,關系到落地應用和量產推廣。成熟的技術不僅可用,而且經濟,適應不同場景,足夠安全。
在業內,激光雷達導航和視覺導航存在爭議。其實激光雷達有它的優勢,但是如何最大化的發揮它的優勢,需要技術的支持。目前,壹些項目被機器視覺解決方案取代,因為激光雷達傳感器技術不成熟。
隨著國內智能物流的發展,在lidar領域有多年積累的國內企業會在各自的細分市場下功夫,但要想占據更多的市場份額,必須結合自身的技術積累,深挖核心技術,在研發方面下功夫,提高產品質量和穩定性。
打破局限是技術成熟的壹個重要標誌,比如在壹條長而直、兩邊有墻的走廊裏,或者在動態的環境中,僅僅依靠激光雷達很容易丟失位置。再比如倉庫機器人和激光雷達,其缺點是成本高,只能在二維地圖下定位導航,不能與人合作。
有很多場景,技術在理論上是可行的,但在實踐中很難大規模應用。如何打破這種局限,需要企業去突破。或許可以以萬基科技推出的工業防撞激光雷達WLR-718為例,更好地應用於智能駕駛、車路協同、戶外巡檢等市場。成熟的技術,除了產品性能需要滿足客戶要求外,還需要考慮產品匹配、未來數據應用開發和功能升級等因素。
激光雷達產業自誕生以來,就表現出技術水平高的突出特點。從目前的行業進展來看,基本遵循兩條清晰的落地路線。壹種是利用激光雷達作為感知冗余,兼顧成本的同時犧牲部分性能指標,同時著力彌補相機和毫米波雷達的性能盲區,率先量產;另壹種是芯片集成的路線,尋求遙感的技術突破,大幅提升性能。
激光雷達技術的發展是壹個試錯的過程。每個激光雷達系統使用的技術通常不僅光源不同,而且測距和成像方法也不同。只要從芯片架構和混合固體激光礦兩大方向出發,結合企業規模和多年積累,走適合自己的技術路線才是王道。