自動駕駛加碼，激光雷達(dá)暗戰(zhàn)，L4落地還有多遠(yuǎn)？

2021被稱為智能汽車元年，自動駕駛技術(shù)得到各方空前加碼。

無論是傳統(tǒng)車企還是造車新勢力，無論是量產(chǎn)車或是概念車，當(dāng)一家家車企對外稱自家的自動駕駛技術(shù)達(dá)到L2、L3甚至L4級時，我們大概隱約能感覺到：造車的軟、硬件PK已經(jīng)進(jìn)入了白熱化階段。

這其中，一個硬核配件頻頻出現(xiàn)在各大車企關(guān)于自動駕駛的配置表中，極狐·阿爾法S、小鵬P5、蔚來ET7、上汽RS33、寶馬iX、智己L7都在宣布將會搭載應(yīng)用，其賽道融資數(shù)量和融資金額屢創(chuàng)新高，相關(guān)概念股飛漲十倍已成業(yè)界常態(tài)，它就是——激光雷達(dá)。

隨著科技巨頭們紛紛攜資金、流量、技術(shù)入局，自動駕駛商業(yè)化和規(guī)?；牟椒ゼ铀?，激光雷達(dá)迎來藍(lán)海市場。據(jù)統(tǒng)計，目前已至少有20家車企和自動駕駛公司宣布將激光雷達(dá)作為感知套件的一部分，進(jìn)而量產(chǎn)L3級以上自動駕駛技術(shù)。可以說，激光雷達(dá)現(xiàn)已成為智能汽車實現(xiàn)高級別自動駕駛的標(biāo)準(zhǔn)配置。當(dāng)然，除了特斯拉。

浪潮之下，業(yè)界也正在悄然掀起一場關(guān)于激光雷達(dá)的暗戰(zhàn)。

誰才是智能駕駛之眼？

在《速度與激情8》中，有一幕關(guān)于自動駕駛的場景令人印象深刻：大反派BOSS為了搶奪核武器發(fā)射裝置，用高科技入侵汽車智能駕駛中心系統(tǒng)，操控上千輛無人駕駛的汽車組成了一只龐大的“無人車”軍團(tuán)，在大街上閃轉(zhuǎn)騰挪，進(jìn)退有序，以攔截俄國國防部長的汽車，汽車大軍在人潮洶涌的街頭快速前進(jìn)，畫面震撼。

《速度與激情8》里面的自動駕駛無人車軍團(tuán)

那拉回到現(xiàn)實，這種程度的智能駕駛目前我們可能實現(xiàn)嗎？

在回答這個問題之前，我們首先要了解一下現(xiàn)在國際上公認(rèn)的對于駕駛自動化的分級標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)國際汽車工程師協(xié)會（SAE）和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）聯(lián)合公布的最新版自動駕駛標(biāo)準(zhǔn)，駕駛輔助和自動駕駛系統(tǒng)的能力被劃分為6個級別，級別范圍從L0無駕駛自動化，到L5完全自動化。該新框架明確了L2級和L3級之間的差異，將L0-L2級系統(tǒng)命名為“駕駛員輔助系統(tǒng)”，而L3級至L5級則被視為 “自動駕駛系統(tǒng)”。

SAE駕駛自動化分級標(biāo)準(zhǔn)

新規(guī)規(guī)定，L3級和L4級自動駕駛系統(tǒng)可以在有限的條件下駕駛車輛，除非滿足所有要求的條件，否則不會運(yùn)行自動駕駛；L5級自動駕駛系統(tǒng)可以在所有條件下駕駛車輛。

按照此標(biāo)準(zhǔn)，《速度與激情8》中的“無人車”軍團(tuán)應(yīng)為L5級別。而現(xiàn)實中，除開宣傳噱頭和標(biāo)準(zhǔn)差異，絕大數(shù)行業(yè)頭部車企的真實自動駕駛能力，普遍在L2~L3之間，離L5級別仍有巨大差距。即便此前一直被視為自動駕駛領(lǐng)頭羊的特斯拉，其真實自動駕駛能力也只是在L2左右，盡管嘴硬的馬斯克并不承認(rèn)這一點。

如何實現(xiàn)更高級別的自動駕駛能力？

這主要取決于智能駕駛模塊的三個重要環(huán)節(jié)：環(huán)境感知—計算決策—控制執(zhí)行，分別對應(yīng)于人的“眼睛-大腦-神經(jīng)”。后兩者暫且按下不表，只單論市面上幾種主流的視覺識別方案，行業(yè)的分歧在于——攝像頭，毫米波雷達(dá)，超聲波雷達(dá)，激光雷達(dá)，誰才是真正的“智能駕駛之眼”？

激光雷達(dá)的中場戰(zhàn)事

攝像頭，毫米波雷達(dá)，超聲波雷達(dá)，激光雷達(dá)，作為目前自動駕駛領(lǐng)域最為常用的4種自動駕駛傳感器方案，其在探測距離、分辨率、角分辨率等探測參數(shù)各異，對應(yīng)于物體探測能力、識別分類能力、三維建模、抗惡劣天氣等特性各有優(yōu)劣。值得注意的是，這四種傳感器方案具體到車規(guī)應(yīng)用上，并不是互相割裂、各自為政的，而是取長補(bǔ)短、互為補(bǔ)充的。

四種主流自動駕駛探測傳感器對比

目前主流自動駕駛廠商在對于自動傳感器的選擇上基本分為兩種不同路徑：一種是由攝像頭主導(dǎo)、配合毫米波雷達(dá)等低成本組成元件構(gòu)成的純視覺計算，典型代表為特斯拉、Mobileye；另一種是由激光雷達(dá)主導(dǎo)，配合攝像頭、毫米波雷達(dá)等元件組成，典型代表為谷歌Waymo、國內(nèi)的百度Apollo、Pony. AI等。

做一個簡單的類比，視覺方案模仿的是“人眼”，主要是靠看，相當(dāng)于一個二維的照相機(jī)；雷達(dá)方案模仿的是蝙蝠，是立體的“掃”，相當(dāng)于一個三維的掃描儀。

目前看來，以攝像頭和毫米波雷達(dá)為主的視覺派，在L2級別的自動駕駛技術(shù)級別已發(fā)展的相當(dāng)成熟，算法層面經(jīng)過不斷優(yōu)化也有了長足進(jìn)步，特斯拉就是此中的佼佼者。然而，攝像頭拍下來的畢竟是二維圖像，相比三維不僅更難識別挖掘，也需要更強(qiáng)大的算法、大量數(shù)據(jù)的訓(xùn)練以及更長期的研發(fā)投入，并且存在精度、穩(wěn)定性和視野等方面的缺陷，暫時無法達(dá)到L3級以上的自動駕駛要求。

各傳感器性能比較

想要通往更高級別的自動駕駛能力，業(yè)界主流觀點認(rèn)為：激光雷達(dá)才是發(fā)展完全自動駕駛技術(shù)的核心硬件。

與以攝像頭為主傳感器的自動駕駛方案“輕感知、重計算”相比，以激光雷達(dá)為主傳感器自動駕駛方案的最明顯的特征是“重感知、輕計算”。通過在車上堆疊激光雷達(dá)從而大幅提升對駕駛路況和環(huán)境的感知能力，是加快L4級別及以上的自動駕駛能力商業(yè)化的必要條件。

Google自動駕駛咨詢顧問BradTempleton曾一針見血地指出，“做到99%的準(zhǔn)確度對于車輛駕駛而言并不夠，我們需要的是99.99999%的準(zhǔn)確。激光雷達(dá)就是小數(shù)點后幾位的最強(qiáng)保障?！?/p>

目前來看，激光雷達(dá)是否先進(jìn)，在學(xué)術(shù)領(lǐng)域基本不存在爭議。學(xué)術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的原則是，一個方案如果能提供更多、更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，那就是更好的方案。

多家自動駕駛科技公司有一個共識：激光雷達(dá)上車的上半場已完成了從0到1的驗證，但下半場從1到N還需要經(jīng)歷具體的商業(yè)實踐。即激光雷達(dá)從實驗層面已達(dá)成了小規(guī)模的落地，證明其技術(shù)是可行的；接下來的大規(guī)模量產(chǎn)落地，才是檢驗其商業(yè)化是否成功的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

部分車型激光雷達(dá)搭載情況

進(jìn)入2021年以來，主流造車新勢力均在激光雷達(dá)方案的商業(yè)落地中提速。小鵬P5、蔚來ET7、智己L7、WEY摩卡、極狐?阿爾法S、寶馬iX等均宣布將在新車上搭載激光雷達(dá)（如上圖），傳統(tǒng)車企里，奧迪、日產(chǎn)、豐田等也宣布將上車激光雷達(dá)，但目前還未公布具體時間。

隨著自動駕駛大規(guī)模的商業(yè)化進(jìn)程，激光雷達(dá)也將在經(jīng)歷了漫長的從0到1過程后，迎來綻放契機(jī)。但在這從1到N的短暫中場時間，核心技術(shù)路線的選擇目前仍是擺在產(chǎn)業(yè)落地面前的一道難題。

技術(shù)路線的“三重門”

由于激光雷達(dá)實現(xiàn)功能過程中所需元器件可選種類較多且原理均有不同程度差異，因此主流分類方式多元，技術(shù)路徑差異較大，激光雷達(dá)企業(yè)采用不同的技術(shù)路線參與競爭。根據(jù)結(jié)構(gòu)，目前激光雷達(dá)大致可以分為三種：機(jī)械式、半固態(tài)式和固態(tài)式，可以說是分別對應(yīng)著測試版、市場版和高配版三種技術(shù)路線。

激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)分類圖

機(jī)械式激光雷達(dá)當(dāng)前最為成熟，主要是通過機(jī)械旋轉(zhuǎn)360°掃描的方式收集信息，轉(zhuǎn)速越快，收集信息越多。但因為機(jī)械部件太多，導(dǎo)致體積較大、裝配復(fù)雜、生產(chǎn)周期長，且在真實路況中較易損壞，裝車成本較高，因此難以符合車規(guī)級激光雷達(dá)要求。

半固態(tài)激光雷達(dá)是目前最有希望快速落地的方案，主要分為轉(zhuǎn)鏡和MEMS兩種，其通過將機(jī)械部件集成到單個芯片上，通過電路控制旋轉(zhuǎn)，不僅簡化了機(jī)械部件，變小了體積，也大大降低了成本，提高了量產(chǎn)能力，盡管其在探測效果上犧牲了部分性能而導(dǎo)致不如機(jī)械式，卻依舊是目前主流的自動駕駛選擇方案。

固態(tài)激光雷達(dá)則是激光雷達(dá)技術(shù)路線的終極圖景，主要有相控陣和Flash兩種，都不需要機(jī)械部件，但當(dāng)前技術(shù)都不成熟。前者技術(shù)原理和戰(zhàn)斗機(jī)的相控陣?yán)走_(dá)類似，量產(chǎn)成本很高。后者原理是快閃，可以一次性完成對整個場景的3D繪制?？梢哉f，這兩者短期內(nèi)都很難實現(xiàn)大規(guī)模車規(guī)級的應(yīng)用落地。

總的來看，機(jī)械式激光雷達(dá)的高成本、低可靠性及不可量產(chǎn)性直接制約了其量產(chǎn)化及規(guī)?；话牍虘B(tài)容易通過車規(guī)，轉(zhuǎn)鏡方案放量在即，是目前車企的主要上車選擇；固態(tài)雖然成本可以做到很低，但技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈目前仍不成熟，距批量落地還有一定距離。

近幾年，激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)展迅速，成為資本眼中的“香餑餑”。Velodyne、Luminar、禾賽、Innoviz、Aeva目前累計融資均達(dá)到數(shù)十億人民幣，從2019年至今，國內(nèi)已有超13家激光雷達(dá)類企業(yè)獲得新一輪融資。然而，目前幾乎大部分企業(yè)仍處于虧損狀態(tài)，要想進(jìn)一步盈利，量產(chǎn)上車是必然路徑，而成本則是擺在車企前面的一座大山。

工業(yè)制造不可能三角

在工業(yè)產(chǎn)品制造中有一個不可能三角，即：性能、價格、體量，三者最多滿足其二。對激光雷達(dá)來說，也是如此。從機(jī)械式、半固態(tài)到固態(tài)，激光雷達(dá)的技術(shù)路線持續(xù)演進(jìn)發(fā)展。這種演進(jìn)并不是直線性的，而是在不可能三角中不斷平衡取舍，找到最佳中心點，從而實現(xiàn)可行的商業(yè)化落地。

百度集團(tuán)資深副總裁、智能駕駛事業(yè)群組總經(jīng)理李震宇曾在采訪中表示：“高線束的激光雷達(dá)仍然面對車規(guī)與成本的問題，現(xiàn)在市面上采用激光雷達(dá)的車很難說究竟是demo還是真正的量產(chǎn)車，但如果要真正落地，激光雷達(dá)降本是大勢所趨?！?/p>

早期的機(jī)械式激光雷達(dá)，以 Velodyne 為例，在2018年其旗下的64 線機(jī)械激光雷達(dá)價格在 8 萬美元，32 線機(jī)械激光雷達(dá)成本在 2 萬美元，最便宜的16線也需要4000美元。第一款滿足車規(guī)級的激光雷達(dá) SCALA，第一代時的價格也一度達(dá)到 2 萬美元級別。要知道，目前的特斯拉Model 3才賣3.5萬美元，一個激光雷達(dá)竟然占據(jù)了整車成本的一大半，甚至比車還貴，也難怪馬斯克高呼“任何依賴激光雷達(dá)的公司都會無疾而終”。畢竟，Model 3的自動駕駛攝像頭成本只需要65美元。

但隨著技術(shù)的演進(jìn)，激光雷達(dá)的成本和體積大幅度降低，進(jìn)入2020年后，半固態(tài)、固態(tài)激光雷達(dá)逐漸代替機(jī)械式雷達(dá)，體積變小，成本降低，從上萬美元降到1000美元左右，逐漸達(dá)到車企的可承受范圍之內(nèi)，這才有了今天激光雷達(dá)逐漸批量上車的局面。

部分激光雷達(dá)產(chǎn)品價格

根據(jù)最新發(fā)布的《2021麥肯錫汽車消費(fèi)者洞察》顯示，九成受訪者認(rèn)為輔助駕駛有意義，10%-35%的消費(fèi)者愿意為L2級別的輔助駕駛支付2200-4100元人民幣的價格，而L2.5/L3級別的價值更大，15%-30%的受訪者的心理價位在3800-4900元之間。

通過上圖可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的激光雷達(dá)方案相比消費(fèi)者的預(yù)期心理價位仍還存在一定差距，隨著自動駕駛愈加成為車企必爭之地，激光雷達(dá)的技術(shù)路線演進(jìn)也將進(jìn)一步提速，成本也將進(jìn)一步降低，預(yù)計未來3-5年內(nèi)，半固態(tài)、固態(tài)激光雷達(dá)將迎來批量級車規(guī)應(yīng)用。

海外先發(fā)，國產(chǎn)崛起

作為新興領(lǐng)域，激光雷達(dá)在全球范圍內(nèi)都是藍(lán)海市場。但從技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用看，海外廠商相比國內(nèi)在產(chǎn)業(yè)上下游都存在著先發(fā)優(yōu)勢。國內(nèi)廠商近年來奮起直追，取得了許多突破性的進(jìn)展，中國實力正在逐步崛起。

據(jù)《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖2.0》設(shè)定的目標(biāo)，2020-2025年中國L2-L3級的智能網(wǎng)聯(lián)汽車銷量占當(dāng)年汽車總銷量的比例超過50%，L4級智能網(wǎng)聯(lián)汽車開始進(jìn)入市場，C-V2X終端新車裝配率達(dá)到50%，并且在特定場景和限定區(qū)域開展L4級車輛商業(yè)化應(yīng)用。到2026-2030年，L2-L3級的智能網(wǎng)聯(lián)汽車銷量占比超過70%。

近年來，國家相繼出臺一系列政策推動自動駕駛發(fā)展，也進(jìn)一步推動了我國激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。截止2019年底，全國共有25個城市出臺自動駕駛政策;2020年2月，中國國家發(fā)改委牽頭發(fā)布《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》；2020年，國家發(fā)改委首次明確“新基建”七大板塊，激光雷達(dá)作為終端傳感設(shè)備，在自動駕駛、車路協(xié)同等智能交通、智慧城市領(lǐng)域的作用不斷凸顯。

據(jù)統(tǒng)計，激光雷達(dá)玩家國內(nèi)目前共有超50家入局，其中3家明星企業(yè)入局較早，包括速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、鐳神；另外也有初創(chuàng)公司專注前瞻技術(shù)，如摩爾芯光、北醒、飛芯電子、北科天繪等。

速騰聚創(chuàng)、禾賽科技是選擇與Velodyne相同發(fā)展路徑的國內(nèi)代表廠商，在機(jī)械式激光雷達(dá)領(lǐng)域，同樣線束的國產(chǎn)激光雷達(dá)能比Velodyne的便宜1/3-1/2。在最頂級的64線和128線產(chǎn)品上，Velodyne的64線激光雷達(dá)售價為五十至六十萬元，而禾賽的64線產(chǎn)品僅為二十多萬；在16線雷達(dá)市場，Velodyne產(chǎn)品需要數(shù)萬元，而速騰聚創(chuàng)的同類產(chǎn)品只需2-3萬。

摩爾芯光擁有世界領(lǐng)先的光學(xué)相控陣技術(shù)（OPA）并完成了實驗室DEMO，在芯片級固態(tài)激光雷達(dá)研發(fā)中處于領(lǐng)先地位；相比傳統(tǒng)方案，芯片化方案用了更少的光源和更便宜的探測器，在封裝環(huán)節(jié)也節(jié)省了大量成本。預(yù)計到2025年，公司將會實現(xiàn)高可靠性、低成本的硅光激光雷達(dá)量產(chǎn)；

飛芯電子“創(chuàng)新式”3D Flash車載雷達(dá)解決方案可實現(xiàn)串?dāng)_和背景光消除、抗干擾，實現(xiàn)高精度長距離探測。公司全線產(chǎn)品將于今年下半年陸續(xù)發(fā)布，且已經(jīng)和車載端、消費(fèi)端等頭部客戶展開合作，預(yù)計2021年出貨量近百萬顆（套）；

北科天繪推出的新一代CFans-32和CFans-128固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品將全面升級智能車用激光雷達(dá)的傳感技術(shù)手段，為智能車導(dǎo)航提供全方位的高精度三維目標(biāo)探測能力和分類識別能力；

……

未來隨著自動駕駛技術(shù)的進(jìn)一步普及，激光雷達(dá)市場規(guī)模還將進(jìn)一步擴(kuò)大。據(jù)咨詢機(jī)構(gòu)Yole預(yù)計，激光雷達(dá)應(yīng)用是目前汽車行業(yè)增長最快的賽道之一。從出貨量看，Yole 預(yù)計2025年全球激光雷達(dá)出貨量約470萬個，2030年將達(dá)2390萬個；從銷售額看，2025年全球激光雷達(dá)銷售額約61.9億美元，2030年將達(dá)139.32億美元。

總的來看，歷經(jīng)多年的起起伏伏，激光雷達(dá)在今年借著“自動駕駛”的東風(fēng)迎來初次的批量產(chǎn)業(yè)化落地，但同時賽道也加速洗牌。眾多留存玩家里，既有行業(yè)里摸爬滾打多年的實力玩家，也不乏來勢洶洶的科技巨頭和獨具前沿技術(shù)的初生牛犢。

激光雷達(dá)技術(shù)路線之爭百家爭鳴，目前尚未塵埃落定。無論傳統(tǒng)機(jī)械式、半固態(tài)還是全固態(tài)，目前仍有許多各自的問題亟待解決。將視角拉寬到自動駕駛維度，預(yù)想中的L4級無人駕駛在短期內(nèi)仍還難以大規(guī)模普及，但逐步量產(chǎn)的L3級自動駕駛車，對激光雷達(dá)的需求迎來一個小高潮。

可以預(yù)見的是，隨著自動駕駛提速，激光雷達(dá)的上車將是大勢所趨，同時技術(shù)路線的演進(jìn)也必將會加速行業(yè)大洗牌。無論規(guī)模如何大、資金如何多、技術(shù)如何領(lǐng)先，當(dāng)浪潮退去，誰最能適應(yīng)市場，誰才能活到最后。