激光雷达（LiDAR）因其360°的全视野而被许多自动驾驶车辆开发商青睐，被用于构建车辆周围环境的三维地图，但大规模部署仍充满新的挑战和压力。
激光雷达（LiDAR）因其360°的全视野而被许多自动驾驶车辆开发商青睐，被用于构建车辆周围环境的三维地图，但大规模部署仍充满新的挑战和压力。
汽车激光雷达的起源可以追溯到美国国防高级研究计划局（DARPA）发起的挑战赛（Grand Challenge），那是一场旨在促进全自动地面车辆发展的AV竞赛，激光雷达在2005年的第二届比赛中暂露头角。两年后，完成比赛的六辆车中有五辆都配有顶装式LiDAR装置。根据法国市场研究公司Yole的调查，自此激光雷达的创新迭代进展迅速，预计在未来五年内，汽车应用将成为其主要推动力。
Yole技术和市场分析师Alexis Debray表示：“高级驾驶辅助系统（ADAS） 的LiDAR市场将实现114％的年增长率，从2019年的1900万美元增长到2025年的17亿美元。”(如图1) 期望如此之高，但激光雷达市场面临阻碍，急需大胆创新。
图1
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价格下降，但销量仍然上不来
从历史上看，激光雷达系统过于昂贵，无法大量生产用于消费类汽车。现在，这个趋势正在逆转，激光雷达制造商们制定了积极的策略，使其价格在过去三年内有了大幅下降。
去年，Luminar发布了价格不到1000美元的LiDAR解决方案。而2005年首推实时3D LiDAR的Velodyne公司则计划到2024年将平均售价从2017年的17,900美元降至600美元。中国LiDAR制造商的价格通常是其他公司的五分之一，他们已经开始生产低于1000美元的产品，而且正在获得更多市场份额。
但是，价格下降并不一定意味着销量的增加。迄今为止，销量并未见显著增长，并且尚未大规模采用。“激光雷达必须满足市场需求，” Debray说。 “在包括制造和物流在内的工业市场中，自动化趋势非常明显，激光雷达在其中发挥着关键作用。但在汽车领域，与平均80美元的ADAS摄像头相比，600美元的汽车传感器价格仍然过于昂贵。因此，现在已经出现了用于短程汽车应用的激光雷达，价格大约为100美元。”
Debray表示，尽管Velodyne的计划存在一定风险，“但降低价格对汽车和工业市场而言是必要的，他们需要做出改变。”
协作与压力俱增
Yole对激光雷达制造商与汽车制造商之间的多个合作项目进行了跟踪，并预测到2025年，将有3.2％的私家车集成LiDAR单元。
奥迪和法雷奥从2017年就开始合作，将法雷奥的SCALA LiDAR集成到奥迪A8中。现在，激光雷达也出现在其它车型中，如奥迪A6、A7、Q7和Q8。法雷奥与梅赛德斯（Mercedes）也有合作，最近刚刚发布的S-Class车型即采用了法雷奥第二代LiDAR SCALA 2。
其他合作项目还包括Innoviz与宝马、Luminar与沃尔沃、Velodyne与现代，以及Ibeo与长城汽车。Yole技术和市场分析师Pierrick Boulay表示：“这只是开始，预计未来会有更多的合作伙伴关系。”
整个行业都在整合。除了在制造商、Tier 1供应商和OEM之间进行合作，Tier 1供应商还收购激光雷达公司。大陆集团于2016年收购了Advanced Scientific Concepts的子公司ASCar，自动驾驶汽车初创公司Aurora Innovation于2019年收购了Blackmore。还有一些元器件公司的收购行为，如2018年安森美半导体收购了SensL Technologies，Luminar收购了Black Forest Engineering。
ADAS LiDAR发展路线图
但Debray发出了警告，他指出“技术的不确定性和未来市场规模导致了这些收购行为。”
全球汽车行业确实面临越来越大的压力。联网、自动驾驶、共享和电气化（CASE）技术的引入为车企带来了一系列新的选择。每家企业都需要确定一个正确的方向，以优先满足客户的偏好和需求。Boulay说，“目前正在推动汽车行业发展的两个主要趋势是电气化和自动驾驶”。自2009年以来，欧盟立法为新车设定了强制性排放目标：到2025年平均碳排放必须下降15％，到2030年必须下降37.5％。转化为具体数值，即2021年的目标碳排放值为95g/km，2025年的目标值为81g/km。Boulay认为，“电气化需要时间进行大量研发，而这可能会延迟或减少一些OEM的自动驾驶开发项目。”
需要注意的是，激光雷达并不是唯一需要完善和改进的传感器技术。Boulay指出，雷达正朝着超高分辨率的方向发展，热像仪也可能会加入战局。“激光雷达现在仍然很昂贵，其价格是摄像头或雷达的十倍以上。如果OEM可以找到性能与激光雷达相似，但价格更便宜的解决方案，他们一定会采用。”
有部分汽车OEM厂商却完全摈弃激光雷达，而押注于传感器和人工智能计算的结合，以实现高级别自动驾驶等级。其中最引人注目的就是特斯拉，其CEO 埃隆·马斯克（Elon Musk）在2019年4月的首次“自动驾驶日”（Autonomy Day）活动中，宣称激光雷达是“傻子的选择”。Musk 说道，“任何依赖激光雷达的人都将注定失败，完全没必要选择这样昂贵的传感器。”
Boulay承认，特斯拉采用的方法的确值得关注。“他们基于车辆周围放置的摄像头，采用一种伪LiDAR法来生成汽车周围环境的精确3D图像。” AI计算被用于分析车道标记，并预测其他车辆的行为。“它不仅分析图像，还分析图像中的单个像素，以预测每个像素的深度。” Boulay补充说。丰田汽车也正在研究类似的方法。
毫无疑问，Musk是一位有影响力的思想家，他的言论可能会对整个行业产生影响。特斯拉Model S是第一款具有自动驾驶功能的汽车。Boulay将特斯拉的Autopilot称为“迈向自动驾驶的一大步”。但他也补充说，“自发布以来，由于误用该功能引发了许多事故，驾驶员过于依赖这个ADAS系统了。”
Boulay说：“2018年，一位名叫Elaine Herzberg的行人被一辆Uber自动驾驶汽车撞死，这确实唤醒了OEM、一级和二级零配件供应商。''他们意识到，实现自动驾驶将会比预期的要复杂得多，并且需要“数十年才能达到真正的自动驾驶”。
Debray指出，Musk并非在所有应用中都反对激光雷达， Musk的另一家公司SpaceX，就在其Dragon和Crew Dragon航天飞行器中采用了DragonEye LiDAR。Debray也由此对Musk提出质疑：“为什么地球人不能享有与太空人一样的安全性？”
市场在变化，但用例仍然不多
目前的激光雷达市场由两家传统的测绘技术公司Trimble和Hexagon主导。由于拥有特定的技术和商业模式，这些成熟的公司不会面临来自新晋者的太大压力。Debray相信，当情况变得更加明朗时，他们甚至可能收购激光雷达公司。
德国公司Sick在面向工厂自动化的LiDAR系统方面处于领先地位。Debray说：“Sick更可能面临来自新公司的压力，不过他们仍然拥有许多产品，非常适合许多工业应用。新的激光雷达公司需要提供更低的价格或更好的性能，才能挑战Sick的地位。”当被问及谁在这个行业最有影响力时，Debray提到了旧金山的LiDAR初创公司Ouster。该公司于2017年12月正式成立，到目前为止其总融资额达到1.4亿美元。Ouster的与众不同之处在于，它基于消费者市场技术（垂直腔表面发射激光器和单光子雪崩二极管），而开发出工业级的激光雷达。而同样是新晋者的法雷奥，也开始公布其激光雷达的营收。
Velodyne和Luminar宣布计划于今年年底之前公开上市。Debray表示：“上市将迫使这两家公司尽早产生收入，而这将极大地影响激光雷达的市场格局。”
中国的激光雷达制造商们（比如禾赛科技、速腾聚创和北科天绘）也在持续发展并不断扩张其产品线。他们不仅得益于较低的LiDAR单价，还从众多的AV公共项目获益。
同时，许多自动驾驶汽车开发商都对激光雷达技术表现出了浓厚的兴趣。英特尔子公司Mobileye正在开发自己的LiDAR技术，而Waymo是目前唯一一家将激光雷达投入商用的公司。
总体而言，激光雷达的格局正在发生变化。售价下降，而且在未来几年将继续下降，这将促进激光雷达在新的汽车应用中的普及。
这位Yole分析师认为，我们必须鼓励多元化，而且需要具有专用规格的新型LiDAR模型。
Boulay最后说道：“激光雷达的开发与OEM想要实现的用例密切相关。现在还没有一款激光雷达可用于多种场景。只有应用或用例才能明确激光雷达在车辆中的规格和重要性。” 他举例说，高速公路驾驶需要具有狭窄视野和位于车辆中心位置的远程LiDAR；而在停车场或城市应用场合，将需要具有较大视野并位于车辆角落的短距LiDAR”。
（参考原文：LiDAR Market Promising, But Caution Needed）
责编：Amy Guan
本文将刊登于《电子工程专辑》2020年1２月 刊杂志文章，版权所有，禁止转载。点击申请免费杂志订阅
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