汽车“电动化、智能化、网联化、共享化”的趋势已经成为行业共识。其中,智能化技术包括搭载先进传感器等装置提高智能驾驶水平、运用AI增强人机交互体验等。智能化的普及推动汽车由传动的出行工具向智能移动空间演进,是当前汽车产业发展的主要方向。汽车智能化升级的边际成本递减使得自动驾驶在L3以后升级的速度将加速,要实现高级别自动驾驶技术(L4以上),最关键的零部件非“激光雷达”莫属。这几乎已经成了一个自动驾驶工程界默认的“公理”。
为何激光雷达可以更快实现自动驾驶
感知作为智能驾驶的先决条件,其探测精度、广度与速度直接影响智能驾驶的行驶安全。环境感知是自动驾驶的基础,提高感知能力是自动驾驶的必修课。自动驾驶的基础原理与流程在于:首先由感知层的传感器获取与构建精确路况信息(包含物体建模与车辆定位等),再由感知层输出的信息进行决策规划,向执行端发出指令,最后由执行端对车辆行为进行实际操控。从L2到L3级别自动驾驶的升级,意味着从辅助驾驶到无人驾驶的跃进,对于高精度建模、海量实时运算的要求指数级增长,背后的技术难度随之大幅增长,其中关键环节就在于前端感知,即如何感知与构建路况的完整模型。
激光雷达具备高精度和高适用性等诸多特性,加入激光雷达加强感传感器硬件的增加可 以显著提升环境感知的效果。目前传感器主要包括摄像头、毫米波雷达和激光雷达等,激光雷达在所有传感器中精度最高且对算法依赖较低。视觉系智能驾驶从Mobileye的史开先河到特斯拉的发扬光大,视觉系仍是当下智能驾驶主流,但对于是否完全能胜任L3级以上自动驾驶仍有争议。激光雷达早期高成本导致一直应用于Robotaxi等,但本身能达到的效果和成熟应用却能超越视觉系。激光雷达作为核心传感器,能打破视觉系先行者构建的算法、数据壁垒,有望成为后来者居上的核心传感器,从商业上具有极大的市场潜力。
激光雷达通过主动探测技术,可直接构建路况模型,降低分析难度。通过主动探测的方式直接实现物体、路况建模,极大降低了视觉方案当中的分析难度。激光雷达的核心原理在于运用蝙蝠测距用的回波时间测量法,由激光二极管发出红外脉冲光,脉冲光照射到物体表面后发射回一部分光束,光束被激光雷达上搭载的光子探测器接收并记录,通过计算发射和探测的时间差就可以计算出目标物表面与激光雷达探测器之间的距离。由于激光雷达可在一秒内发射大量的脉冲光,因此可以形成庞大的位置点信息,绘制出物体的精确轮廓,从而构建出周围环境的三维模型。除了测量距离以外,激光雷达还可以初步识别物体的材料成分等其他特征,其中运用的特性包括诱导多普勒频移等。
激光雷达量产在即市场广阔亟待挖掘
激光雷达融合高精地图方案可有效弥补视觉方案环境依赖度高、算力需求大、探测距离短的缺陷,其性能优势十分贴合整车厂追求高阶自动驾驶的需求。激光雷达方案即在原有感知器件的基础上增加激光雷达以完成对道路、车辆信息的探测。激光雷达通过发射激光束来测量视场中物体轮廓边沿与设备间的相对距离,进而将捕捉到的轮廓信息组成点云,并绘制出3D环境地图再传输到系统进行分析并下达车辆行驶指令。激光雷达有效弥补了视觉方案环境依赖度高、算力需求大、探测距离短的缺陷,实现了全天监测,其性能优势贴合整车厂迫切追求高阶自动驾驶的需求,大多整车厂已将激光雷达归为面向L3及以上不可或缺的感知器件。
与此同时,激光雷达3D构建能力与准确的深度知觉,决定了激光雷达在工业勘测与自动驾驶界不可撼动的重要地位。2017年,“激光雷达”得到第一波广泛关注,得益于L4自动驾驶商业化市场。2021年有配激光雷达的车型就会有23款,一位激光雷达市场经理感慨说,沉寂了这么久,激光雷达在汽车市场的元年终于来了。到2025年可能会有会有18至20%的新车型搭配激光雷达。当下节点,多家整车厂也宣布未来几年车型上将搭载激光雷达产品。例如传统主机厂的大众业已携手激光雷达制造商Aeva,赋能旗下保时捷、奥迪两个高端品牌。造车新势力方面,小鹏与大疆孵化的全资子公司览沃Livox合作,打造的激光雷达浩界Horiz已前装上车,探测距离可达150米。
随着自动驾驶汽车在全球布局,美国、中国、德国、加拿大等国家在激光雷达技术上走在世界前列。当下激光雷达市场竞争格局,全球激光雷达市场整体都处于研究发展阶段,OEM、零部件巨头和科技公司都在以不同的方式提前进行市场布局。在人人都在喊“软件定义汽车”,汽车自动驾驶领域自然也吸引了众多互联网厂商和手机厂商等纷纷入局。“抓住自动驾驶窗口上喷期”的时代,同时软件定义汽车带来的软件收费模式以及汽车软件生态圈的逐步建立使得汽车行业由传统制造业向科技行业转型升级。
微美全息3D激光雷达打造千亿蓝海商用方案
作为全球AI计算机视觉全息AR代表的企业,微美全息以技术创新之名勇闯自动驾驶和车载市场。相比原有市场的头部玩家们更加清醒地意识到,激光雷达市场广阔的发展节点已经到来。微美全息在激光雷达领域紧追其上,预期产品和大量车企合作伙伴击中了大众汽车市场的兴奋点。据悉,微美全息成立于2015年,2020年4月在美国纳斯达克成功上市,纳斯达克股票代码:WiMi。上市一年整个全息业务收入突破7亿,还获得微博等投资机构数亿战略投资金。
微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR广告技术、全息AR娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息通讯等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。在半导体、云计算、人工智能、大数据、5G等领域的应用研究与开发。自2020年7月起,公司开始发展其半导体业务,并向企业客户提供计算机芯片产品和中央处理算法及相关服务的全面解决方案以及软件和半导体业务。2020年,公司的全息AR业务和半导体业务分别产生约44%和约56.0%的收入。
微美全息宣布获得光学全息用的波形发生处理装置的专利后,辅助3D全息脉冲激光雷达行业应用,也将场景应用覆盖到自动驾驶领域。微美全息开发3D全息脉冲激光雷达产品“WiMi HoloPulse LiDAR”,进一步扩充公司的全息产品组合矩阵。WiMi HoloPulse LiDAR是一款多功能全息脉冲3D固态激光雷达,目标是达到超过200m的检测长距离,并且能捕捉高分辨率的3D全息图像。LiDAR采用MEMS微振镜,以提供高分辨率、长检测范围和宽视场。灵活调整垂直分辨率和帧速率,例如允许动态定义聚焦区域;可靠检测远距离物体的弱反射和近距离物体的强反射;通过滤波、关联性和统计分析确定三维空间中的精确位置;LiDAR传感器所产生的点云以3D的形式映射传感器环境,通过深度神经网络控制将命令传输给执行器并进行3D全息数据呈现。
微美全息这款多功能全息脉冲激光雷达传感器,探测视野大,探测距离远,具有独特的扫描模式 ,尺寸小且重量轻。自带点云接口,操作时不需要额外连接适配器盒。WiMi HoloPulse LiDAR激光雷达方案提供与硬件产品配套的软件开发包,包括目标检测、分类和计数等功能。结合软件识别算法,可为众多领域(自动驾驶、环境感知、3D全息成像、先进的驾驶员辅助系统(ADAS)、交通管理、3D打印等)提供解决方案,快速拓展全息技术应用市场。在让这个与自动驾驶密切相关的零部件市场,自动驾驶界的新兴事物,在中国自动驾驶市场和新势力造车的推波助澜下,微美全息激光雷达还在某种程度上成为了一种汽车营销利器。
微美全息作为全息AR行业上市公司,拥有较高的全球知名度。微美全息展望预测激光雷达市场规模,随着自动驾驶驱动激光雷达传感器渗透率提升,L3级别及以上高等级自动驾驶对激光雷达的需求随之扩大,预计2024年全球激光雷达市场规模将超64亿美元。2021激光雷达前装量产元年已至。
