自動(dòng)駕駛加碼，激光雷達暗戰，L4落地還有多遠？

2021被稱(chēng)為智能汽車(chē)元年，自動(dòng)駕駛技術(shù)得到各方空前加碼。

無(wú)論是傳統車(chē)企還是造車(chē)新勢力，無(wú)論是量產(chǎn)車(chē)或是概念車(chē)，當一家家車(chē)企對外稱(chēng)自家的自動(dòng)駕駛技術(shù)達到L2、L3甚至L4級時(shí)，我們大概隱約能感覺(jué)到：造車(chē)的軟、硬件PK已經(jīng)進(jìn)入了白熱化階段。

這其中，一個(gè)硬核配件頻頻出現在各大車(chē)企關(guān)于自動(dòng)駕駛的配置表中，極狐·阿爾法S、小鵬P5、蔚來(lái)ET7、上汽RS33、寶馬iX、智己L7都在宣布將會(huì )搭載應用，其賽道融資數量和融資金額屢創(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。

隨著(zhù)科技巨頭們紛紛攜資金、流量、技術(shù)入局，自動(dòng)駕駛商業(yè)化和規?；牟椒ゼ铀?，激光雷達迎來(lái)藍海市場(chǎng)。據統計，目前已至少有20家車(chē)企和自動(dòng)駕駛公司宣布將激光雷達作為感知套件的一部分，進(jìn)而量產(chǎn)L3級以上自動(dòng)駕駛技術(shù)?？梢哉f(shuō)，激光雷達現已成為智能汽車(chē)實(shí)現高級別自動(dòng)駕駛的標準配置。當然，除了特斯拉。

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

誰(shuí)才是智能駕駛之眼？

在《速度與激情8》中，有一幕關(guān)于自動(dòng)駕駛的場(chǎng)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(chē)智能駕駛中心系統，操控上千輛無(wú)人駕駛的汽車(chē)組成了一只龐大的“無(wú)人車(chē)”軍團，在大街上閃轉騰挪，進(jìn)退有序，以攔截俄國國防部長(cháng)的汽車(chē)，汽車(chē)大軍在人潮洶涌的街頭快速前進(jìn)，畫(huà)面震撼。

《速度與激情8》里面的自動(dòng)駕駛無(wú)人車(chē)軍團

那拉回到現實(shí)，這種程度的智能駕駛目前我們可能實(shí)現嗎？

在回答這個(gè)問(wèn)題之前，我們首先要了解一下現在國際上公認的對于駕駛自動(dòng)化的分級標準。

據國際汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )（SAE）和國際標準化組織（ISO）聯(lián)合公布的最新版自動(dòng)駕駛標準，駕駛輔助和自動(dòng)駕駛系統的能力被劃分為6個(gè)級別，級別范圍從L0無(wú)駕駛自動(dòng)化，到L5完全自動(dòng)化。該新框架明確了L2級和L3級之間的差異，將L0-L2級系統命名為“駕駛員輔助系統”，而L3級至L5級則被視為 “自動(dòng)駕駛系統”。

SAE駕駛自動(dòng)化分級標準

新規規定，L3級和L4級自動(dòng)駕駛系統可以在有限的條件下駕駛車(chē)輛，除非滿(mǎn)足所有要求的條件，否則不會(huì )運行自動(dòng)駕駛；L5級自動(dòng)駕駛系統可以在所有條件下駕駛車(chē)輛。

按照此標準，《速度與激情8》中的“無(wú)人車(chē)”軍團應為L(cháng)5級別。而現實(shí)中，除開(kāi)宣傳噱頭和標準差異，絕大數行業(yè)頭部車(chē)企的真實(shí)自動(dòng)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(dòng)駕駛領(lǐng)頭羊的特斯拉，其真實(shí)自動(dòng)駕駛能力也只是在L2左右，盡管嘴硬的馬斯克并不承認這一點(diǎn)。

如何實(shí)現更高級別的自動(dòng)駕駛能力？

這主要取決于智能駕駛模塊的三個(gè)重要環(huán)節：環(huán)境感知—計算決策—控制執行，分別對應于人的“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(jué)識別方案，行業(yè)的分歧在于——攝像頭，毫米波雷達，超聲波雷達，激光雷達，誰(shuí)才是真正的“智能駕駛之眼”？

激光雷達的中場(chǎng)戰事

攝像頭，毫米波雷達，超聲波雷達，激光雷達，作為目前自動(dòng)駕駛領(lǐng)域最為常用的4種自動(dòng)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各異，對應于物體探測能力、識別分類(lèi)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(chē)規應用上，并不是互相割裂、各自為政的，而是取長(cháng)補短、互為補充的。

四種主流自動(dòng)駕駛探測傳感器對比

目前主流自動(dòng)駕駛廠(chǎng)商在對于自動(dòng)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、配合毫米波雷達等低成本組成元件構成的純視覺(jué)計算，典型代表為特斯拉、Mobileye；另一種是由激光雷達主導，配合攝像頭、毫米波雷達等元件組成，典型代表為谷歌Waymo、國內的百度Apollo、Pony. AI等。

做一個(gè)簡(jiǎn)單的類(lèi)比，視覺(jué)方案模仿的是“人眼”，主要是靠看，相當于一個(gè)二維的照相機；雷達方案模仿的是蝙蝠，是立體的“掃”，相當于一個(gè)三維的掃描儀。

目前看來(lái)，以攝像頭和毫米波雷達為主的視覺(jué)派，在L2級別的自動(dòng)駕駛技術(shù)級別已發(fā)展的相當成熟，算法層面經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化也有了長(cháng)足進(jìn)步，特斯拉就是此中的佼佼者。然而，攝像頭拍下來(lái)的畢竟是二維圖像，相比三維不僅更難識別挖掘，也需要更強大的算法、大量數據的訓練以及更長(cháng)期的研發(fā)投入，并且存在精度、穩定性和視野等方面的缺陷，暫時(shí)無(wú)法達到L3級以上的自動(dòng)駕駛要求。

各傳感器性能比較

想要通往更高級別的自動(dòng)駕駛能力，業(yè)界主流觀(guān)點(diǎn)認為：激光雷達才是發(fā)展完全自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心硬件。

與以攝像頭為主傳感器的自動(dòng)駕駛方案“輕感知、重計算”相比，以激光雷達為主傳感器自動(dòng)駕駛方案的最明顯的特征是“重感知、輕計算”。通過(guò)在車(chē)上堆疊激光雷達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(dòng)駕駛能力商業(yè)化的必要條件。

Google自動(dòng)駕駛咨詢(xún)顧問(wèn)BradTempleton曾一針見(jiàn)血地指出，“做到99%的準確度對于車(chē)輛駕駛而言并不夠，我們需要的是99.99999%的準確。激光雷達就是小數點(diǎn)后幾位的最強保障?！?/p>

目前來(lái)看，激光雷達是否先進(jìn)，在學(xué)術(shù)領(lǐng)域基本不存在爭議。學(xué)術(shù)領(lǐng)域內的原則是，一個(gè)方案如果能提供更多、更準確的數據，那就是更好的方案。

多家自動(dòng)駕駛科技公司有一個(gè)共識：激光雷達上車(chē)的上半場(chǎng)已完成了從0到1的驗證，但下半場(chǎng)從1到N還需要經(jīng)歷具體的商業(yè)實(shí)踐。即激光雷達從實(shí)驗層面已達成了小規模的落地，證明其技術(shù)是可行的；接下來(lái)的大規模量產(chǎn)落地，才是檢驗其商業(yè)化是否成功的唯一標準。

部分車(chē)型激光雷達搭載情況

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

隨著(zhù)自動(dòng)駕駛大規模的商業(yè)化進(jìn)程，激光雷達也將在經(jīng)歷了漫長(cháng)的從0到1過(guò)程后，迎來(lái)綻放契機。但在這從1到N的短暫中場(chǎng)時(shí)間，核心技術(shù)路線(xiàn)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(xiàn)的“三重門(mén)”

由于激光雷達實(shí)現功能過(guò)程中所需元器件可選種類(lèi)較多且原理均有不同程度差異，因此主流分類(lèi)方式多元，技術(shù)路徑差異較大，激光雷達企業(yè)采用不同的技術(shù)路線(xiàn)參與競爭。根據結構，目前激光雷達大致可以分為三種：機械式、半固態(tài)式和固態(tài)式，可以說(shuō)是分別對應著(zhù)測試版、市場(chǎng)版和高配版三種技術(shù)路線(xiàn)。

激光雷達結構分類(lèi)圖

機械式激光雷達當前最為成熟，主要是通過(guò)機械旋轉360°掃描的方式收集信息，轉速越快，收集信息越多。但因為機械部件太多，導致體積較大、裝配復雜、生產(chǎn)周期長(cháng)，且在真實(shí)路況中較易損壞，裝車(chē)成本較高，因此難以符合車(chē)規級激光雷達要求。

半固態(tài)激光雷達是目前最有希望快速落地的方案，主要分為轉鏡和MEMS兩種，其通過(guò)將機械部件集成到單個(gè)芯片上，通過(guò)電路控制旋轉，不僅簡(jiǎn)化了機械部件，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致不如機械式，卻依舊是目前主流的自動(dòng)駕駛選擇方案。

固態(tài)激光雷達則是激光雷達技術(shù)路線(xiàn)的終極圖景，主要有相控陣和Flash兩種，都不需要機械部件，但當前技術(shù)都不成熟。前者技術(shù)原理和戰斗機的相控陣雷達類(lèi)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(gè)場(chǎng)景的3D繪制?？梢哉f(shuō)，這兩者短期內都很難實(shí)現大規模車(chē)規級的應用落地。

總的來(lái)看，機械式激光雷達的高成本、低可靠性及不可量產(chǎn)性直接制約了其量產(chǎn)化及規?；?；半固態(tài)容易通過(guò)車(chē)規，轉鏡方案放量在即，是目前車(chē)企的主要上車(chē)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目前累計融資均達到數十億人民幣，從2019年至今，國內已有超13家激光雷達類(lèi)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(chē)是必然路徑，而成本則是擺在車(chē)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(gè)不可能三角，即：性能、價(jià)格、體量，三者最多滿(mǎn)足其二。對激光雷達來(lái)說(shuō)，也是如此。從機械式、半固態(tài)到固態(tài)，激光雷達的技術(shù)路線(xiàn)持續演進(jìn)發(fā)展。這種演進(jìn)并不是直線(xiàn)性的，而是在不可能三角中不斷平衡取舍，找到最佳中心點(diǎn)，從而實(shí)現可行的商業(yè)化落地。

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

早期的機械式激光雷達，以 Velodyne 為例，在2018年其旗下的64 線(xiàn)機械激光雷達價(jià)格在 8 萬(wàn)美元，32 線(xiàn)機械激光雷達成本在 2 萬(wàn)美元，最便宜的16線(xiàn)也需要4000美元。第一款滿(mǎn)足車(chē)規級的激光雷達 SCALA，第一代時(shí)的價(jià)格也一度達到 2 萬(wàn)美元級別。要知道，目前的特斯拉Model 3才賣(mài)3.5萬(wàn)美元，一個(gè)激光雷達竟然占據了整車(chē)成本的一大半，甚至比車(chē)還貴，也難怪馬斯克高呼“任何依賴(lài)激光雷達的公司都會(huì )無(wú)疾而終”。畢竟，Model 3的自動(dòng)駕駛攝像頭成本只需要65美元。

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

部分激光雷達產(chǎn)品價(jià)格

根據最新發(fā)布的《2021麥肯錫汽車(chē)消費者洞察》顯示，九成受訪(fǎng)者認為輔助駕駛有意義，10%-35%的消費者愿意為L(cháng)2級別的輔助駕駛支付2200-4100元人民幣的價(jià)格，而L2.5/L3級別的價(jià)值更大，15%-30%的受訪(fǎng)者的心理價(jià)位在3800-4900元之間。

通過(guò)上圖可以發(fā)現，現在的激光雷達方案相比消費者的預期心理價(jià)位仍還存在一定差距，隨著(zhù)自動(dòng)駕駛愈加成為車(chē)企必爭之地，激光雷達的技術(shù)路線(xiàn)演進(jìn)也將進(jìn)一步提速，成本也將進(jìn)一步降低，預計未來(lái)3-5年內，半固態(tài)、固態(tài)激光雷達將迎來(lái)批量級車(chē)規應用。

海外先發(fā)，國產(chǎn)崛起

作為新興領(lǐng)域，激光雷達在全球范圍內都是藍海市場(chǎng)。但從技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)應用看，海外廠(chǎng)商相比國內在產(chǎn)業(yè)上下游都存在著(zhù)先發(fā)優(yōu)勢。國內廠(chǎng)商近年來(lái)奮起直追，取得了許多突破性的進(jìn)展，中國實(shí)力正在逐步崛起。

據《智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖2.0》設定的目標，2020-2025年中國L2-L3級的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)銷(xiāo)量占當年汽車(chē)總銷(xiāo)量的比例超過(guò)50%，L4級智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)，C-V2X終端新車(chē)裝配率達到50%，并且在特定場(chǎng)景和限定區域開(kāi)展L4級車(chē)輛商業(yè)化應用。到2026-2030年，L2-L3級的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)銷(xiāo)量占比超過(guò)70%。

近年來(lái)，國家相繼出臺一系列政策推動(dòng)自動(dòng)駕駛發(fā)展，也進(jìn)一步推動(dòng)了我國激光雷達產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。截止2019年底，全國共有25個(gè)城市出臺自動(dòng)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(chē)創(chuàng )新發(fā)展戰略》；2020年，國家發(fā)改委首次明確“新基建”七大板塊，激光雷達作為終端傳感設備，在自動(dòng)駕駛、車(chē)路協(xié)同等智能交通、智慧城市領(lǐng)域的作用不斷凸顯。

據統計，激光雷達玩家國內目前共有超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(zhuān)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)展路徑的國內代表廠(chǎng)商，在機械式激光雷達領(lǐng)域，同樣線(xiàn)束的國產(chǎn)激光雷達能比Velodyne的便宜1/3-1/2。在最頂級的64線(xiàn)和128線(xiàn)產(chǎn)品上，Velodyne的64線(xiàn)激光雷達售價(jià)為五十至六十萬(wàn)元，而禾賽的64線(xiàn)產(chǎn)品僅為二十多萬(wàn)；在16線(xiàn)雷達市場(chǎng)，Velodyne產(chǎn)品需要數萬(wàn)元，而速騰聚創(chuàng )的同類(lèi)產(chǎn)品只需2-3萬(wàn)。

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(shí)驗室DEMO，在芯片級固態(tài)激光雷達研發(fā)中處于領(lǐng)先地位；相比傳統方案，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)節也節省了大量成本。預計到2025年，公司將會(huì )實(shí)現高可靠性、低成本的硅光激光雷達量產(chǎn)；

飛芯電子“創(chuàng )新式”3D Flash車(chē)載雷達解決方案可實(shí)現串擾和背景光消除、抗干擾，實(shí)現高精度長(cháng)距離探測。公司全線(xiàn)產(chǎn)品將于今年下半年陸續發(fā)布，且已經(jīng)和車(chē)載端、消費端等頭部客戶(hù)展開(kāi)合作，預計2021年出貨量近百萬(wàn)顆（套）；

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

……

未來(lái)隨著(zhù)自動(dòng)駕駛技術(shù)的進(jìn)一步普及，激光雷達市場(chǎng)規模還將進(jìn)一步擴大。據咨詢(xún)機構Yole預計，激光雷達應用是目前汽車(chē)行業(yè)增長(cháng)最快的賽道之一。從出貨量看，Yole 預計2025年全球激光雷達出貨量約470萬(wàn)個(gè)，2030年將達2390萬(wàn)個(gè)；從銷(xiāo)售額看，2025年全球激光雷達銷(xiāo)售額約61.9億美元，2030年將達139.32億美元。

總的來(lái)看，歷經(jīng)多年的起起伏伏，激光雷達在今年借著(zhù)“自動(dòng)駕駛”的東風(fēng)迎來(lái)初次的批量產(chǎn)業(yè)化落地，但同時(shí)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(shí)力玩家，也不乏來(lái)勢洶洶的科技巨頭和獨具前沿技術(shù)的初生牛犢。

激光雷達技術(shù)路線(xiàn)之爭百家爭鳴，目前尚未塵埃落定。無(wú)論傳統機械式、半固態(tài)還是全固態(tài)，目前仍有許多各自的問(wèn)題亟待解決。將視角拉寬到自動(dòng)駕駛維度，預想中的L4級無(wú)人駕駛在短期內仍還難以大規模普及，但逐步量產(chǎn)的L3級自動(dòng)駕駛車(chē)，對激光雷達的需求迎來(lái)一個(gè)小高潮。

可以預見(jiàn)的是，隨著(zhù)自動(dòng)駕駛提速，激光雷達的上車(chē)將是大勢所趨，同時(shí)技術(shù)路線(xiàn)的演進(jìn)也必將會(huì )加速行業(yè)大洗牌。無(wú)論規模如何大、資金如何多、技術(shù)如何領(lǐng)先，當浪潮退去，誰(shuí)最能適應市場(chǎng)，誰(shuí)才能活到最后。