汽車“電動化、智能化、網聯化、共享化”的趨勢已經成為行業共識。其中,智能化技術包括搭載先進傳感器等裝置提高智能駕駛水平、運用AI增強人機交互體驗等。智能化的普及推動汽車由傳動的出行工具向智能移動空間演進,是當前汽車產業發展的主要方向。汽車智能化升級的邊際成本遞減使得自動駕駛在L3以后升級的速度將加速,要實現高級別自動駕駛技術(L4以上),最關鍵的零部件非“激光雷達”莫屬。這幾乎已經成了一個自動駕駛工程界默認的“公理”。

為何激光雷達可以更快實現自動駕駛

感知作為智能駕駛的先決條件,其探測精度、廣度與速度直接影響智能駕駛的行駛安全。環境感知是自動駕駛的基礎,提高感知能力是自動駕駛的必修課。自動駕駛的基礎原理與流程在于:首先由感知層的傳感器獲取與構建精確路況信息(包含物體建模與車輛定位等),再由感知層輸出的信息進行決策規劃,向執行端發出指令,最后由執行端對車輛行為進行實際操控。從L2到L3級別自動駕駛的升級,意味著從輔助駕駛到無人駕駛的躍進,對于高精度建模、海量實時運算的要求指數級增長,背后的技術難度隨之大幅增長,其中關鍵環節就在于前端感知,即如何感知與構建路況的完整模型。

激光雷達具備高精度和高適用性等諸多特性,加入激光雷達加強感傳感器硬件的增加可 以顯著提升環境感知的效果。目前傳感器主要包括攝像頭、毫米波雷達和激光雷達等,激光雷達在所有傳感器中精度最高且對算法依賴較低。視覺系智能駕駛從Mobileye的史開先河到特斯拉的發揚光大,視覺系仍是當下智能駕駛主流,但對于是否完全能勝任L3級以上自動駕駛仍有爭議。激光雷達早期高成本導致一直應用于Robotaxi等,但本身能達到的效果和成熟應用卻能超越視覺系。激光雷達作為核心傳感器,能打破視覺系先行者構建的算法、數據壁壘,有望成為后來者居上的核心傳感器,從商業上具有極大的市場潛力。

激光雷達通過主動探測技術,可直接構建路況模型,降低分析難度。通過主動探測的方式直接實現物體、路況建模,極大降低了視覺方案當中的分析難度。激光雷達的核心原理在于運用蝙蝠測距用的回波時間測量法,由激光二極管發出紅外脈沖光,脈沖光照射到物體表面后發射回一部分光束,光束被激光雷達上搭載的光子探測器接收并記錄,通過計算發射和探測的時間差就可以計算出目標物表面與激光雷達探測器之間的距離。由于激光雷達可在一秒內發射大量的脈沖光,因此可以形成龐大的位置點信息,繪制出物體的精確輪廓,從而構建出周圍環境的三維模型。除了測量距離以外,激光雷達還可以初步識別物體的材料成分等其他特征,其中運用的特性包括誘導多普勒頻移等。

激光雷達量產在即市場廣闊亟待挖掘

激光雷達融合高精地圖方案可有效彌補視覺方案環境依賴度高、算力需求大、探測距離短的缺陷,其性能優勢十分貼合整車廠追求高階自動駕駛的需求。激光雷達方案即在原有感知器件的基礎上增加激光雷達以完成對道路、車輛信息的探測。激光雷達通過發射激光束來測量視場中物體輪廓邊沿與設備間的相對距離,進而將捕捉到的輪廓信息組成點云,并繪制出3D環境地圖再傳輸到系統進行分析并下達車輛行駛指令。激光雷達有效彌補了視覺方案環境依賴度高、算力需求大、探測距離短的缺陷,實現了全天監測,其性能優勢貼合整車廠迫切追求高階自動駕駛的需求,大多整車廠已將激光雷達歸為面向L3及以上不可或缺的感知器件。

與此同時,激光雷達3D構建能力與準確的深度知覺,決定了激光雷達在工業勘測與自動駕駛界不可撼動的重要地位。2017年,“激光雷達”得到第一波廣泛關注,得益于L4自動駕駛商業化市場。2021年有配激光雷達的車型就會有23款,一位激光雷達市場經理感慨說,沉寂了這么久,激光雷達在汽車市場的元年終于來了。到2025年可能會有會有18至20%的新車型搭配激光雷達。當下節點,多家整車廠也宣布未來幾年車型上將搭載激光雷達產品。例如傳統主機廠的大眾業已攜手激光雷達制造商Aeva,賦能旗下保時捷、奧迪兩個高端品牌。造車新勢力方面,小鵬與大疆孵化的全資子公司覽沃Livox合作,打造的激光雷達浩界Horiz已前裝上車,探測距離可達150米。

隨著自動駕駛汽車在全球布局,美國、中國、德國、加拿大等國家在激光雷達技術上走在世界前列。當下激光雷達市場競爭格局,全球激光雷達市場整體都處于研究發展階段,OEM、零部件巨頭和科技公司都在以不同的方式提前進行市場布局。在人人都在喊“軟件定義汽車”,汽車自動駕駛領域自然也吸引了眾多互聯網廠商和手機廠商等紛紛入局。“抓住自動駕駛窗口上噴期”的時代,同時軟件定義汽車帶來的軟件收費模式以及汽車軟件生態圈的逐步建立使得汽車行業由傳統制造業向科技行業轉型升級。

微美全息3D激光雷達打造千億藍海商用方案

作為全球AI計算機視覺全息AR代表的企業,微美全息以技術創新之名勇闖自動駕駛和車載市場。相比原有市場的頭部玩家們更加清醒地意識到,激光雷達市場廣闊的發展節點已經到來。微美全息在激光雷達領域緊追其上,預期產品和大量車企合作伙伴擊中了大眾汽車市場的興奮點。據悉,微美全息成立于2015年,2020年4月在美國納斯達克成功上市,納斯達克股票代碼:WiMi。上市一年整個全息業務收入突破7億,還獲得微博等投資機構數億戰略投資金。

微美全息專注于全息云服務,主要聚集在車載AR全息HUD、3D全息脈沖LiDAR、頭戴光場全息設備、全息半導體、全息云軟件、全息汽車導航等專業領域,覆蓋從全息車載AR技術、3D全息脈沖LiDAR技術、全息視覺半導體技術、全息軟件開發、全息AR廣告技術、全息AR娛樂技術、全息ARSDK支付、互動全息通訊等全息AR技術的多個環節,是一家全息云綜合技術方案提供商。在半導體、云計算、人工智能、大數據、5G等領域的應用研究與開發。自2020年7月起,公司開始發展其半導體業務,并向企業客戶提供計算機芯片產品和中央處理算法及相關服務的全面解決方案以及軟件和半導體業務。2020年,公司的全息AR業務和半導體業務分別產生約44%和約56.0%的收入。

微美全息宣布獲得光學全息用的波形發生處理裝置的專利后,輔助3D全息脈沖激光雷達行業應用,也將場景應用覆蓋到自動駕駛領域。微美全息開發3D全息脈沖激光雷達產品“WiMi HoloPulse LiDAR”,進一步擴充公司的全息產品組合矩陣。WiMi HoloPulse LiDAR是一款多功能全息脈沖3D固態激光雷達,目標是達到超過200m的檢測長距離,并且能捕捉高分辨率的3D全息圖像。LiDAR采用MEMS微振鏡,以提供高分辨率、長檢測范圍和寬視場。靈活調整垂直分辨率和幀速率,例如允許動態定義聚焦區域;可靠檢測遠距離物體的弱反射和近距離物體的強反射;通過濾波、關聯性和統計分析確定三維空間中的精確位置;LiDAR傳感器所產生的點云以3D的形式映射傳感器環境,通過深度神經網絡控制將命令傳輸給執行器并進行3D全息數據呈現。

微美全息這款多功能全息脈沖激光雷達傳感器,探測視野大,探測距離遠,具有獨特的掃描模式 ,尺寸小且重量輕。自帶點云接口,操作時不需要額外連接適配器盒。WiMi HoloPulse LiDAR激光雷達方案提供與硬件產品配套的軟件開發包,包括目標檢測、分類和計數等功能。結合軟件識別算法,可為眾多領域(自動駕駛、環境感知、3D全息成像、先進的駕駛員輔助系統(ADAS)、交通管理、3D打印等)提供解決方案,快速拓展全息技術應用市場。在讓這個與自動駕駛密切相關的零部件市場,自動駕駛界的新興事物,在中國自動駕駛市場和新勢力造車的推波助瀾下,微美全息激光雷達還在某種程度上成為了一種汽車營銷利器。

微美全息作為全息AR行業上市公司,擁有較高的全球知名度。微美全息展望預測激光雷達市場規模,隨著自動駕駛驅動激光雷達傳感器滲透率提升,L3級別及以上高等級自動駕駛對激光雷達的需求隨之擴大,預計2024年全球激光雷達市場規模將超64億美元。2021激光雷達前裝量產元年已至。