330
在ADAS或AD中，運用多傳感器融合有助于解決探測、跟蹤和目標識別等問題，提高系統(tǒng)的冗余和可靠性，增強數(shù)據(jù)可信度和場景覆蓋率。不過，面對汽車應用，受限于外觀設計、系統(tǒng)結構和空間等方面的限制，將不同傳感器集成在一起還是有不小的難度。就此，市場研究公司Yole的市場和技術高級分析師與比利時Tier 2供應商XenomatiX和Marelli汽車照明公司就激光雷達及其集成問題展開多個角度的激烈討論。
融合和集成已經(jīng)開始
汽車激光雷達的采用仍處于早期階段，主機廠在其汽車上安裝激光雷達的并不多。盡管如此，激光雷達制造商和主機廠之間已經(jīng)建立了15個以上的合作伙伴關系。Yole預計從2024-2025年開始，交易量將明顯增加。
Yole在其即將出版的《汽車和工業(yè)應用激光雷達報告》中預測，汽車激光雷達市場預計將從2021年的8500萬美元增長到2026年的23億美元，占2026年激光雷達市場的近一半。此前汽車激光雷達的應用占比僅在個位數(shù)。
頁面下方留言回復：Yole汽車和工業(yè)應用激光雷達報告，可獲取私信回復報告中英原文。
XenomatiX和Marelli本不是同一個細分領域的供應商，一個是感知，一個是照明。XenomatiX是一家為ADAS、AD和道路數(shù)字化提供真固態(tài)激光雷達解決方案的公司，其設計和構建的產(chǎn)品和軟件能夠?qū)崿F(xiàn)精確的實時4D-6D數(shù)字化，有助于了解車輛周圍環(huán)境，從而使汽車應用更安全、更舒適。Marelli則是全球主要汽車零部件供應商之一，其汽車照明公司在前照燈、尾燈和照明電子產(chǎn)品的開發(fā)和制造方面處于全球領先地位。產(chǎn)品組合包括激光、LED矩陣、數(shù)字前照燈和OLED尾燈等尖端產(chǎn)品。
前不久，Marelli與XenomatiX達成協(xié)議，將加強并擴大其在激光雷達等傳感器領域的地位，使傳感器成為公司的第四大支柱。具體講，就是將激光雷達與汽車照明融合在一起，讓主機廠的設計更加便捷。
Frederic Chave認為：“經(jīng)過一段時間的密集技術探索，一個融合和整合的時代已經(jīng)開始。人們越來越清楚哪些解決方案將占上風。多光束固態(tài)激光雷達肯定是其中之一。”他指出，汽車行業(yè)對激光雷達解決方案的推動與日俱增。出于安全和聲譽方面的考慮，越來越多的主機廠將在特定運營領域采取全面AD的策略，當然也會要用激光雷達提供自主性。
現(xiàn)在的問題在于商業(yè)化，讓在實驗階段幸存下來的解決方案成熟起來。目前，行業(yè)最專注于ADAS L2+提供強健的傳感解決方案，直至實現(xiàn)完全自主。中國和美國對此市場接受度最高。其他地方的法規(guī)也在不斷演變，例如英國交通部即將發(fā)布L3自動車道保持系統(tǒng)（ALKS），盡管車輛仍必須低速行駛；到2022年，德國聯(lián)邦政府還將允許L4在一些受限制的公共道路上運營。
市場需求仍在增加
Filip Geuens認為，新冠疫情明顯減緩了整個汽車行業(yè)的發(fā)展，大多數(shù)AD項目都被推遲了，預算已經(jīng)減少。更重要的是，每個人都在為與供應和生產(chǎn)重啟等相關問題而掙扎，現(xiàn)在仍然在掙扎。作為健康危機的副作用，電子產(chǎn)品供應危機也產(chǎn)生了嚴重的影響。
此外，由于新冠疫情，出于健康原因，人們更傾向于私人出行。隨著更多的人在家工作，更少的交通堵塞也將導致從公共交通轉(zhuǎn)向更多的私人駕駛。他說：“新冠疫情影響了我們的業(yè)務，但是客戶互動的減少導致了對產(chǎn)品開發(fā)的更多關注，這對長遠發(fā)展是有益的。”
在此期間，經(jīng)過不斷優(yōu)化，XenomatiX的激光雷達體積縮小了3倍。此外，它消耗的能量只有以前的一半，激光束的數(shù)量也增加了3倍。在固態(tài)激光雷達產(chǎn)業(yè)化過程中，建立供應鏈，使產(chǎn)品可制造且價格合理最為重要。這也是與Marelli合作探索“異構”整合的原因。
汽車應用的挑戰(zhàn)
激光雷達集成是汽車應用的一個重要方面，挑戰(zhàn)很多。Filip Geuens說，激光雷達有望解決許多極端情況，尤其是與雷達和攝像頭融合時。然而，這似乎是一場不公平的競爭。從第一天起，人們就希望激光雷達將和15年前的攝像頭和雷達技術一樣便宜。同時，人們期望它能以人類的精確度同時看到附近、遠處和各個方向。此外，激光雷達預計將處理攝像頭和雷達相互掣肘的所有天氣和路況。
因此，最大的問題是，決定什么是激光雷達的公平合理的應用場景，以確保其在車輛中應有的地位。
新型激光雷達有助于決策ECU做出更快的決策，并克服提高速度或混合（intermingling）的難度，如車道變換或車道合并。在實施協(xié)同自適應巡航控制（CACC）等更具前瞻性的解決方案之前，還需要更多能夠共享更準確信息的傳感器。
事實上，安裝在汽車周圍的更多傳感器，包括激光雷達，不必要的突出物和處理車身結構部件的空間限制，在造型方面構成了重大的集成挑戰(zhàn)?？朔@些挑戰(zhàn)需要哪些關鍵技術呢？Frederic Chave表示，Marelli是Smart Corner® 解決方案的發(fā)起人，可以將傳感器集成到照明元件和集群中，利用從戰(zhàn)略位置出發(fā)的外部零件的現(xiàn)有生產(chǎn)知識和占位面積，為傳感元件提供暢通無阻的視野。
處理不利條件是激光雷達面臨的關鍵挑戰(zhàn)。而成像激光雷達（例如，利用CMOS探測器進行固有傳感器融合的激光雷達）是實現(xiàn)這一目標的一個好方法。成像激光雷達可以測量距離，就像激光雷達應該做的那樣，它也可以拍攝圖像來檢查是否受到泥漿、散射光（霧）、欺騙（其他光源）的污染。Marelli的解決方案在污垢檢測和直接高效清潔方面具有強大的能力。
集成在哪里是個問題？
前格柵是主機廠選擇的第一個放置激光雷達的隱藏的位置，還有哪些位置可以集成？根據(jù)是什么？
Frederic Chave解釋說：“有兩件事至關重要：清晰的視野和美學。激光雷達不應該有非期望的盲區(qū)。同時，設備不應引起人們注意。”目前，激光雷達可以放置在格柵和外部前后照明（Smart Corner）中。這些選項可以對造型要求以及成本、空間和重量要求做出最佳響應。
正在考慮的其他位置還包括車輛上的許多不同位置，以監(jiān)測所有方向。就激光雷達本身而言，只要滿足要求——清晰的視野和美學——選擇還是很多的。例如，激光雷達可以放置在B柱的頂部或底部、后窗后面、側(cè)視鏡中、車頂下的傳感器條中、轉(zhuǎn)向指示燈中。模塊的大小是其易于集成的基礎，通過放置在汽車周圍的一組模塊可以分割整個FOV（視場角）的覆蓋范圍，就像一些車頂上使用機械式激光雷達那樣。
那么，汽車前部和后部的照明越來越緊湊，并越來越多地用于通信。照明組件是否更適合集成傳感器或小型顯示器等新功能呢？
Filip Geuens回答說：“雖然我們看到在具有更高LED效率的前后燈中調(diào)節(jié)功能占用的空間越來越少，但更窄和更寬的光帶對激光雷達更有利。激光雷達不需要一個大的前窗來進行觀察。光帶可以分割，某些區(qū)域可以分配給激光雷達。此外，可以更好地優(yōu)化發(fā)熱部件。”
特別是電動汽車，更能避免前照燈在發(fā)動機艙內(nèi)的空間競爭，它不再需要進氣口，前格柵無疑會有更多的空間。至于尾燈，從歷史上看，它們占用的空間較少，體積小的激光雷達模塊便于與之集成。
格柵照明和動畫或擴展照明條也有增長趨勢。在創(chuàng)新基材供應商的幫助下，所有這些表面為智能傳感器集成提供了更多的機會。總的來說，燈光將具有雙重功能：不僅可以發(fā)出燈光和信號，還可以捕捉燈光和信號。在這一領域也將出現(xiàn)一些新的可能性和良好的商業(yè)機會。
如何實現(xiàn)激光雷達的批量應用？
Frederic Chave認為，主機廠仍然需要獲得更多激光雷達方面的專業(yè)知識。對于激光雷達業(yè)務來說，現(xiàn)在還為時尚早，盡管大家已經(jīng)達成了廣泛共識。“我們相信，業(yè)務量會有所增加。這將在本十年的后半期發(fā)生。最初，激光雷達將增強ADAS功能。下一步，它將在AD中扮演關鍵角色。雷達花了十多年才成為一種商品，因此，我們預計激光雷達使用的時間不會更少。”
Filip Geuens表示，在我們的交通中，高分辨率深度傳感是必不可少的。不幸的是，人類會犯錯誤，對駕駛的興趣也會降低（在一個擁擠的星球上，人們有著強烈的出行欲望）。因此，盡快建立3D傳感專業(yè)知識符合汽車行業(yè)的利益。
激光雷達無疑加強了安全性，并為自動駕駛汽車提供了必要的冗余：安全方面不會有任何妥協(xié)。激光雷達技術可以在獨特的情況下提供信息，這將始終有助于在速度越來越快或復雜性越來越高的情況下更快、更穩(wěn)健地做出決策。
此外，激光雷達也會應用于其他領域，如卡車和垂直起降（VTOL）飛機。它們有很多共同點：這些應用需要在類似范圍內(nèi)的不同光照條件下進行室外傳感。用于無人機和汽車的激光雷達的成本、重量和尺寸要求非常相似。雖然無人駕駛飛機較少受到行人的阻礙，但它們?nèi)匀恍枰_的幾何信息，以便在擁擠的城市環(huán)境中找到合適的著陸點，避免與各種基礎設施發(fā)生碰撞。
最后，人們對私人領域自主解決方案的興趣也在不斷增長，其中一些領域已經(jīng)具有很大的運營規(guī)模，如采礦、農(nóng)業(yè)和堆場或港口運輸貨物。它們都需要激光雷達在所有天氣條件下安全運行。經(jīng)過第一個整合階段后，自動卡車運輸現(xiàn)在在美國和亞洲得到了發(fā)展，當然需要激光雷達才能安全運行。對于此類應用，要求更高，距離更廣，抗沖擊和振動能力更強，自然壽命更長，這樣才能減少任何耗時的維護操作。
什么樣的技術可以笑到最后？
就像攝像頭一樣，最初，硬件是主要的區(qū)別，但過了一段時間，軟件和應用程序的差異化就變得至關重要了。
受訪者認為，移動出行行業(yè)的激光雷達需要深度傳感，同時，汽車上眾多傳感器的輸出將實現(xiàn)更智能的融合：用同樣數(shù)量或更少的傳感器做更多的事情。那些采用無掃描或移動部件，可在“一瞬間”探測整個場景，而不受距離或功率的限制；同時采用靈活的模塊化設計，提供不同視野、不同范圍、不同分辨率和幀速率；基于半導體的激光源和探測器，可在短時間內(nèi)批量生產(chǎn)投入市場，這樣的技術才有生命力。
