最闹腾的激光雷达如何在2019年见真章

尽管过去的2018年资本市场对自动驾驶领域的投资热情已经不再处于最高点，但对于核心传感器的投资显然并未“停歇”。

最近几年，全球出现了几十家激光雷达制造商，每一家都声称他们拥有激光投射解决方案，能够在距离、分辨率、坚固性和成本之间提供适当的平衡。

激光雷达初创公司Baraja近日宣布，获得来自红杉中国等多家机构参与的首轮3200万美元融资。Baraja于2015年在澳大利亚悉尼成立，是众多瞄准无人驾驶汽车行业的激光雷达初创公司之一。

和很多初创公司一样，Baraja希望能够给行业带来一些全新的认识，比如更便宜的激光雷达。没有使用多个旋转激光器或任何移动部件—使用所谓的“光谱扫描”技术，依靠棱镜的基本物理原理，在多个方向上分裂和发射不同颜色和波长的光。

通过对其发射的红外脉冲波长(大约1550纳米)进行微小的调整，就可以确定出它们离开玻璃的角度，以及它们进入外部环境的方向。如果它想把注意力集中在场景的某一点上，它就会不断地以合适的波长发出光脉冲。

对于用户来说，光谱扫描激光雷达的区别在于自动驾驶软件能够瞬间改变扫描分辨率并适应环境，这与人类控制视觉焦点的方式类似。

光谱扫描技术允许Barajas激光雷达由软件定义，这意味着它可以通过感知算法直接控制和重新配置，以应对不断变化的环境和驾驶条件，为自动驾驶汽车进入市场提供更好的安全性和更快的路径。

“我们没有发明这种激光，也没有发明棱镜，”Baraja负责人表示，“我们只是把电信行业成熟的概念搬到一个新市场，这是一个利润丰厚的市场。

除了悉尼总部外，Baraja还在上海和旧金山设有办事处。此轮融资后，公司计划扩大激光雷达的生产，并将团队人数增加一倍。

Baraja公司首席运营官罗洛佩茨表示，很多激光雷达公司目前根本没有投资于大规模生产所需的系统和流程。

许多公司正在挑战极限，准备推出面向市场的激光雷达产品，这些产品不仅安全，而且具有可扩展性、适销对路和成本可承受性。

比如，要通过激光雷达获取360度场景数据，由于单个传感器的视野有限，它需要从汽车上的不同位置发射激光，才能看到周围的一切。

现有的模式，在车顶或者车身四周安装4个激光雷达，来实现，但如此成本就会成倍增加。近来，有很多激光雷达公司开始尝试分布式的方案，Baraja也采用了类似方式。

每辆车的四个激光雷达使用一束激光，装在一个无线路由器大小的盒子里。这些光脉冲通过光纤电缆到达位于车外部不同位置的激光雷达的几个棱镜，从而实现低成本的360度扫描方案。

这种方案的优点是成本低。你只需要支付一个主激光器的费用，如果其中一个外部激光器被冰雹、车祸或恶意行人撞坏了，也很容易更换。

目前，Baraja宣称自己的激光雷达可以从240米的距离看到仅反射10%光的物体。自动驾驶开发人员将使用一个开放的API为激光编程，并负责分析系统收集的数据。

使用单一的多色激光器和类似棱镜的光学设备，在垂直30度和水平92度范围内分割和扫描光束，分辨率在100米左右约为10厘米。为了获得360度的视野，该公司在一辆汽车的车顶安装了四个激光雷达。

该系统可以快速适应环境，通过改变激光的颜色来改变视野或在特定区域提供更多细节。车载电脑可能会决定使用激光雷达来更详细地观察几英尺外人行横道上的人或物，或者在以高速公路速度行驶时，将注意力集中在更远的地方。

Baraja系统采用了一种电信激光器，这种激光器可以发射波长在1500纳米左右的光谱，当数百辆配备了激光雷达的自动驾驶汽车上路后，干扰问题就成了一个需要解决的难题。Baraja表示，他们的系统消除了这种可能性，因为光必须以一定的角度、时间和波长返回，否则它就不会与棱镜一样的光学系统耦合。

但每个人都明白传统激光雷达面临的挑战。比如，价格高得让人望而却步，难以大规模生产，而且需要非常结实耐用（还没有非常明确的行业标准）。

Baraja采用的棱镜装置只能上下移动光束，仍然需要依靠“机械辅助”将它们左右移动（Baraja并未透露具体细节）。对汽车制造商来说，在汽车上增加光纤电缆可能也是一个痛点。

当然，Baraja认为，现在市面上的激光雷达采用的零部件大都是定制化的，或者比较小批量的应用，而自己的系统则是选择了大多数行业的现成零部件，比如智能手机摄像头中都能找到的光学级硅玻璃，以及为互联网供电的电信级激光器。

这为激光雷达带来了另一个成本效益。核心组件已经大规模生产用于消费类设备，这进一步降低了制造激光雷达的成本。

只有这些问题得到解决，才能使全自动驾驶汽车成为现实。因为激光雷达不管是作为主传感器还是冗余传感器，L3级以上配置趋势已经非常明显。

不过，现在看，没有一家公司可能会在未来的量产车市场占据主导地位，尤其是因为不同的自动驾驶技术应用需要不同种类的传感器系统。“很难想象一种适合所有人的产品或技术。”

对于激光雷达来说，越接近量产时间点，难度越大。我们可以看到，大多数汽车制造商都在选择两条腿并行，在ADAS方面，基本上以视觉（单目、双目等）+毫米波雷达（传统，点云等）方案为主。

而在L4级自动驾驶预研方面，他们对于激光雷达的现状越来越“模糊”。这种模糊来自于越来越多的宣称技术领先的初创公司，不同技术路线的比拼，产品指标与实测性能的差距，以量为前提的所谓低成本......

激光雷达的1.0时代，以Velodyne为代表的先行者，让360度旋转的机械式激光雷达成为了各大自动驾驶初创公司的必选项。从低线束，到高线束成为各家厂商的比拼焦点。

激光雷达的2.0时代，为应对将来车规级量产、低成本、小体积的需求，各大激光雷达厂商开始瞄准MEMS、FLASH、OPA等三种混合固态及固态激光雷达技术路线挺进。

在这个时间段，各大汽车主机厂、Tier1开始密集布局，通过参股，收购激光雷达初创公司的方式，来为自动驾驶车量产铺路。

而进入3.0时代，主机厂正在改变过去“全盘接收”的思路，尤其是在陆续测试了众多激光雷达厂商的产品之后。

目前汽车行业受关注度最高的就是法雷奥的SCALA激光雷达，它是世界上目前唯一一款量产的车规级激光雷达，在去年已经搭载奥迪A8，全球首款L3级自动驾驶的量产车型。

法雷奥的第一代SCALA激光雷达的水平视角可以达到145度，在不同天气，白天或是黑夜，探测到150米距离以内的静态或动态障碍物。到明年将会有第二代SCALA量产发布，而第三代SCALA将会是固态激光雷达，预计在2021年以后推出。

另一家激光雷达行业备受关注的企业是以色列初创公司Innoviz。这家公司在今年5月宣布与BMW（宝马）合作成为其固态激光雷达首家量产客户，将为宝马计划在2021年推出的自动驾驶汽车提供固态LiDAR传感器。

今年6月，沃尔沃汽车宣布通过旗下科技投资基金完成首笔战略投资，标的正是另一家备受关注的激光雷达初创公司Luminar。沃尔沃的目标是2021年量产其自动驾驶汽车，Autoliv，Luminar，爱立信将是主要的合作伙伴。

今年关于905nm波长和1550nm波长激光雷达的争论不断。（Baraja搭载的就是1550nm波长激光器）

凭借人眼安全性优势，1550nm波长LiDAR传感器可以以更高的功率运行，以提高探测范围，同时对于雨雾的穿透力更强。但也有坚持905nm波长的厂商表示已经开发了相关解决方案，可以使905nm激光器保持人眼安全的同时提高探测距离。

目前，不同技术路线的激光雷达都在寻求分辨率、视场角和有效测距范围的提升。对于高速应用（L3级自动驾驶落地场景之一），系统必须能够在距离为300米的距离内检测具有10%反射率的物体，并区分大小为30厘米的物体。

另外一个新的消息是，FLASH激光雷达系统初创公司Sense Photonics正在与英飞凌科技合作，为汽车、工业机器人、环境监测和其他应用提供解决方案，将于2019年CES上展出。

这家初创公司的核心技术声称，是一种简单、高性能、固态系统，能够保证高性能和可靠性，同时还能节省用于自动测试车辆的现有系统的成本。

Sense Photonics的固态解决方案，结合英飞凌车规级的REAL3飞行时间图像产品，解决ADAS和自动驾驶汽车应用的要求。

作为L3级及以上自动驾驶无法绕过的核心传感器，激光雷达在过去几年一直处于风口浪尖，尤其是不同的技术路线、产品量产时间点、降成本路径等等成为企业之间竞争的核心要素。