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作者 | 科技物語
編輯 | 科技物語
圖片來源 | 網絡
簡單地說,激光雷達就是一種傳感器,被譽為“機器人的眼睛”,是一種集激光、GPS定位和慣性測量裝置為一體的重要傳感器,其目前的發展脈絡是國產化漸行漸近,應用范圍越來越來廣,而技術水平則一天比一天成熟。
一、國產,漸行漸近
激光雷達的國產化,可借用業內權威人士李遠先生的比喻:將公司分為國外與國內兩個類別,那么前期天平較重的一側明顯是國外企業,而現在國內公司正在天平的另一邊不斷加碼,已逐漸平衡。
2019年,對于國產激光雷達企業而言,是一個至關重要的分水嶺,市場應用逐漸進入到實際的項目案例中。
近年來興起自動駕駛浪潮,使本土激光雷達廠商逐步入局,國產工業級激光雷達產品已漸成氣候。在國內智能電動車上,本土激光雷達公司已陸續登場,蔚來ET7上已經搭載了圖達通,小鵬也選用了livox激光雷達,而廣汽埃安搭載RoboSense(速騰聚創)第二代智能固態激光雷達。
據資料,目前國產雷達企業應該有二三十家,如速騰聚創、禾賽科技、北科天繪、鐳神智能等,還有大疆、華為等電子硬件巨頭及傳統汽車零部件巨頭。
目前可分為兩個流派,一類研發機械式激光雷達,另一類則直接鎖定固態激光雷達產品。在高速自動駕駛領域,禾賽市場占有率較高;而在低速自動駕駛領域,速騰聚創則是主要廠家。
至于大疆,華為,手筆更不同凡響。大疆在2020年8月就宣布實現了車用自動駕駛激光雷達量產供應,并且價格降到千元級別。而華為,2016年進行激光雷達的技術預研,2017年做原型驗證,2020年實現量產。國產雷達企業經過多年的堅持投入和經驗積累,在各自的細分市場深度耕耘,呈現出百花齊放的市場格局。
進口激光雷達采購成本較高,因此,國產激光雷達低成本化,是其占領市場的抓手,也是國產替代的重要動力,說白了就是要價格低。
在今天成本為王的年代,高價雷達從來不是主流市場的選擇,尤其在L3自動駕駛的應用上,國外雷達高成本依然是其落地最大障礙,國產雷達實現進口替代勢在必行。
過去,激光雷達動輒數萬美元,如今,國內數百美元的雷達逐漸規模化量產。當然,成本下降空間、量產成熟度等諸多現實問題仍然擺在國內企業面前,真正成熟的可用資源仍然較為稀缺,未來2-3年內國內激光雷達功能成熟落地依然需要面對很多挑戰。
此外,和進口雷達相比,國內企業在供貨及時性、功能定制化、服務配合度及渠道合理性等方面都有優勢。特別是服務,是國產雷達的強項,由于距離近,服務方便,了解國情,沒有語言障礙,一般來說,國產雷達的服務質理較高,能夠及時排查和解決遇到的突發情況,保證項目的穩定運行。
因此,國產雷達企業,除了其本身的技術因素外,還需要培養綜合能力,包括技術研發體系、穩定的供應鏈與量產能力,尤其是售后質保能力。
需要注意的是,由于低成本需求,導致一些廠家犧牲性能降低成本來迎合客戶需求,因此,國內有的低成本激光雷達解決方案,是價廉,但在場景落地上存在隱患。
同時,激光雷達企業還面臨如下風險:需求量存在不確定性、采用者量產規模化需要較長的爬坡時間、作為供應商,激光雷達要產生實際收入還需要更長的時間。
誠然,激光雷達海外廠商在上游和中游都存在著領跑的優勢,在技術和客戶群等方面都領先于國內廠商,但在《中國制造2025》的契機下,國內廠商近年來奮起直追,取得了許多突破性的進展。目前,國產化正處于機遇和挑戰格外分明的時期,是激光雷達進口替代打基礎階段。
二、應用,越來越廣
激光雷達是一種利用激光來實現精確測距的傳感器,在廣義上可以認為是帶有3D深度信息的攝像頭,其主要應用,可分為車用激光雷達和智慧物流運輸激光雷達兩大類。
無人化是智慧物流最重要特征,智慧物流的運輸和配送環節,將會大量應用無人化技術——移動物流機器人和無人快遞車,其主要核心元件就是激光雷達。
自動駕駛汽車本質是移動的四輪機器人,車載雷達主要用于自動駕駛或輔助駕駛。在自動駕駛這件事上,中國車企集體站在了特斯拉的對立面,力挺激光雷達導航,而不是視覺導航。
目前,部分汽車制造商陸續已經或宣布在新車上搭載激光雷達,自動駕駛行業的爆發,為激光雷達帶來新機遇。小鵬、蔚來、極狐、R 汽車等多家汽車品牌都將帶來搭載激光雷達的自動駕駛量產車型。
相較于視覺 SLAM,激光 SLAM是目前最穩定,最主流的定位導航方式,地圖精度高,無累積誤差,從2019年開始,越來越多的國產雷達在客戶的實際項目中應用起來,而不是只在車間進行樣機測試。
由于激光雷達下游智能汽車,智慧物流市場需求相對集中,同行壓價成為常態,因此,企業必須另辟蹊徑,拓展更為廣闊的應用場景和范圍,尋求多元化市場,成為企業共同的選擇。
在智慧物流領域,激光雷達應用范圍也是與日俱增。不管是從搬運到倉儲還是到物流,激光雷達都能夠全面覆蓋,并推廣到智能港口,智能交通,智慧安防,智慧服務、城市智慧治理等領域。
在港口等物流場景,激光雷達能保證貨物抓取的準確性,降低人員操作難度。在交通方面,激光雷達可以助力高速收費站口檢測,保障通行車輛符合要求。在安防方面,激光雷達可以成為各種安全監控設備的眼睛。
激光雷達作為終端傳感器設備,擁有更為廣闊的應用空間,除了AGV、無人小車、自動駕駛等新興行業,還可以用在傳統工業上,并且傳統行業客戶需求較穩定,價格空間好。在工業制造領域,激光雷達價值在不斷凸顯,在生產線上,其能釋放物料監視作用,保障自動化運行。
激光雷達(激光探測及測距)是一項光學遙感技術,正日益成為替代傳統測量技術(如攝影測量)的具有成本效益的新技術。近年來激光雷達與無人機常常以組合拳的姿態出現在各種應用領域,往往產生1+1>2的效應。
法國激光雷達新產品與無人機配合,可提供端到端的激光雷達測量服務,實現常規地勢項目設計任務,特別適合于土木工程、電力線路、林業和考古任務。
我國在這方面的應用也較廣泛,激光可以穿透樹葉的縫隙并生成顯示樹冠、較低的植被和地面三維點云,并且能夠檢測到單個樹木和查看樹冠以及植被的垂直剖面,用于森林火災風險預測,森林察看等任務。
激光雷達+無人機還可以開展水域探測、生態系統分析、生物多樣性檢測、文物古跡修復等項目。大疆通過機載激光雷達建立高精度實景三維模型,為文物古跡數字化提供技術支持,在重建山西大同懸空寺的項目中發揮了重要作用。
但要注意,沒有一種通用的激光雷達架構能夠滿足所有不同應用的需求,許多不同的應用都有不同的外形體積、視場、距離分辨率、功耗以及成本要求。
隨著技術的發展,激光雷達將會在許多我們意想不到的應用領域施展手腳,給我們帶來更多別樣的驚喜。
三、技術,一天比一天成熟
激光雷達技術一直在發展完善中,從激光器發明之初的單點激光雷達到后來的單線掃描激光雷達,以及在無人駕駛技術中獲得廣泛認可的多線掃描激光雷達,再到技術方案不斷創新的固態式激光雷達、FMCW激光雷達,以及近年來朝向芯片化、陣列化持續發展,激光雷達一直以來都是新興技術發展及應用的代表。
激光雷達技術作為近年來高熱度的新興技術,其實有很大的技術壁壘。技術,不僅對于想入場的企業是挑戰,就是對于浸潤其中多年的企業,也是挑戰。技術成熟與否,關系到落地應用,量產推廣。技術成熟不只是可用,還要符合經濟成本、適應不同場景,以及足夠安全。
在業界,有激光雷達導航與視覺導航之爭,其實,激光雷達有其優勢,但怎樣把優勢以最大化發揮出來,需要技術的支持,目前部分項目被機器視覺方案取代,原因還是激光雷達傳感器技術不成熟。
隨著國內智能物流的發展需要,在激光雷達領域已有多年積累的國內企業都將在各自的細分市場深度耕耘,但要想占領更多的市場份額,就要結合自身的技術積累,深挖核心技術,在研發,提高產品質量及穩定性上下功夫。
打破局限性是技術成熟的一個重要標志,例如,在兩邊都是墻壁的長而直的走廊,或者在動態變化很大的環境中,僅依靠激光雷達容易失去定位。再例如倉儲機器人,激光雷達實現定位,存在成本高、只能實現二維地圖下的定位導航、不能與人協作等等缺陷。
有許多場景,技術理論上可行,實際上卻很難被規模應用,這個局限性怎么打破,需要企業去突破。也許萬集科技推出的工業防撞激光雷達WLR-718可作為范例,其可以較好地應用到智能駕駛、車路協同、室外巡檢等市場上。技術成熟,除了產品性能需要滿足客戶要求外,還需要考量產品匹配度、未來數據應用開發和功能升級等多方面因素。
激光雷達產業自誕生以來,呈現出了技術水平高的突出特點。從目前行業進展來看,基本上沿著兩條清晰的落地路線,一條是將激光雷達作為感知冗余,在兼顧成本的前提下,犧牲一部分性能指標,同時重點彌補攝像頭和毫米波雷達的性能盲區,率先規模量產;另一條則是芯片集成等路線,尋求遠距離感知的技術突破,并且大幅提升性能。
激光雷達技術的發展,是一個不斷試錯的過程,每種激光雷達系統中采用的技術通常不僅光源不同,而且「測距」和「成像」方法也不同,只要從芯片化架構、混合固態激光雷這兩大方向出發,結合企業的規模,多年的積累,走適宜于自己的技術路線,才是王道。
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