芯耀
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在ADAS或AD中，運(yùn)用多傳感器融合有助于解決探測(cè)、跟蹤和目標(biāo)識(shí)別等問題，提高系統(tǒng)的冗余和可靠性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)可信度和場(chǎng)景覆蓋率。不過，面對(duì)汽車應(yīng)用，受限于外觀設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(chǎng)研究公司Yole的市場(chǎng)和技術(shù)高級(jí)分析師與比利時(shí)Tier 2供應(yīng)商XenomatiX和Marelli汽車照明公司就激光雷達(dá)及其集成問題展開多個(gè)角度的激烈討論。
融合和集成已經(jīng)開始
汽車激光雷達(dá)的采用仍處于早期階段，主機(jī)廠在其汽車上安裝激光雷達(dá)的并不多。盡管如此，激光雷達(dá)制造商和主機(jī)廠之間已經(jīng)建立了15個(gè)以上的合作伙伴關(guān)系。Yole預(yù)計(jì)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(yīng)用激光雷達(dá)報(bào)告》中預(yù)測(cè)，汽車激光雷達(dá)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2021年的8500萬美元增長(zhǎng)到2026年的23億美元，占2026年激光雷達(dá)市場(chǎng)的近一半。此前汽車激光雷達(dá)的應(yīng)用占比僅在個(gè)位數(shù)。
頁(yè)面下方留言回復(fù)：Yole汽車和工業(yè)應(yīng)用激光雷達(dá)報(bào)告，可獲取私信回復(fù)報(bào)告中英原文。
XenomatiX和Marelli本不是同一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的供應(yīng)商，一個(gè)是感知，一個(gè)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(dá)解決方案的公司，其設(shè)計(jì)和構(gòu)建的產(chǎn)品和軟件能夠?qū)崿F(xiàn)精確的實(shí)時(shí)4D-6D數(shù)字化，有助于了解車輛周圍環(huán)境，從而使汽車應(yīng)用更安全、更舒適。Marelli則是全球主要汽車零部件供應(yīng)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(lǐng)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(dá)成協(xié)議，將加強(qiáng)并擴(kuò)大其在激光雷達(dá)等傳感器領(lǐng)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(dá)與汽車照明融合在一起，讓主機(jī)廠的設(shè)計(jì)更加便捷。
Frederic Chave認(rèn)為：“經(jīng)過一段時(shí)間的密集技術(shù)探索，一個(gè)融合和整合的時(shí)代已經(jīng)開始。人們?cè)絹碓角宄男┙鉀Q方案將占上風(fēng)。多光束固態(tài)激光雷達(dá)肯定是其中之一。”他指出，汽車行業(yè)對(duì)激光雷達(dá)解決方案的推動(dòng)與日俱增。出于安全和聲譽(yù)方面的考慮，越來越多的主機(jī)廠將在特定運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域采取全面AD的策略，當(dāng)然也會(huì)要用激光雷達(dá)提供自主性。
現(xiàn)在的問題在于商業(yè)化，讓在實(shí)驗(yàn)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(qiáng)健的傳感解決方案，直至實(shí)現(xiàn)完全自主。中國(guó)和美國(guó)對(duì)此市場(chǎng)接受度最高。其他地方的法規(guī)也在不斷演變，例如英國(guó)交通部即將發(fā)布L3自動(dòng)車道保持系統(tǒng)（ALKS），盡管車輛仍必須低速行駛；到2022年，德國(guó)聯(lián)邦政府還將允許L4在一些受限制的公共道路上運(yùn)營(yíng)。
市場(chǎng)需求仍在增加
Filip Geuens認(rèn)為，新冠疫情明顯減緩了整個(gè)汽車行業(yè)的發(fā)展，大多數(shù)AD項(xiàng)目都被推遲了，預(yù)算已經(jīng)減少。更重要的是，每個(gè)人都在為與供應(yīng)和生產(chǎn)重啟等相關(guān)問題而掙扎，現(xiàn)在仍然在掙扎。作為健康危機(jī)的副作用，電子產(chǎn)品供應(yīng)危機(jī)也產(chǎn)生了嚴(yán)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(dǎo)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(wù)，但是客戶互動(dòng)的減少導(dǎo)致了對(duì)產(chǎn)品開發(fā)的更多關(guān)注，這對(duì)長(zhǎng)遠(yuǎn)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(dá)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(dá)產(chǎn)業(yè)化過程中，建立供應(yīng)鏈，使產(chǎn)品可制造且價(jià)格合理最為重要。這也是與Marelli合作探索“異構(gòu)”整合的原因。
汽車應(yīng)用的挑戰(zhàn)
激光雷達(dá)集成是汽車應(yīng)用的一個(gè)重要方面，挑戰(zhàn)很多。Filip Geuens說，激光雷達(dá)有望解決許多極端情況，尤其是與雷達(dá)和攝像頭融合時(shí)。然而，這似乎是一場(chǎng)不公平的競(jìng)爭(zhēng)。從第一天起，人們就希望激光雷達(dá)將和15年前的攝像頭和雷達(dá)技術(shù)一樣便宜。同時(shí)，人們期望它能以人類的精確度同時(shí)看到附近、遠(yuǎn)處和各個(gè)方向。此外，激光雷達(dá)預(yù)計(jì)將處理攝像頭和雷達(dá)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(dá)的公平合理的應(yīng)用場(chǎng)景，以確保其在車輛中應(yīng)有的地位。
新型激光雷達(dá)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(shí)施協(xié)同自適應(yīng)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(zhǔn)確信息的傳感器。
事實(shí)上，安裝在汽車周圍的更多傳感器，包括激光雷達(dá)，不必要的突出物和處理車身結(jié)構(gòu)部件的空間限制，在造型方面構(gòu)成了重大的集成挑戰(zhàn)?？朔@些挑戰(zhàn)需要哪些關(guān)鍵技術(shù)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(shí)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(dá)面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。而成像激光雷達(dá)（例如，利用CMOS探測(cè)器進(jìn)行固有傳感器融合的激光雷達(dá)）是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一個(gè)好方法。成像激光雷達(dá)可以測(cè)量距離，就像激光雷達(dá)應(yīng)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(cè)和直接高效清潔方面具有強(qiáng)大的能力。
集成在哪里是個(gè)問題？
前格柵是主機(jī)廠選擇的第一個(gè)放置激光雷達(dá)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(guān)重要：清晰的視野和美學(xué)。激光雷達(dá)不應(yīng)該有非期望的盲區(qū)。同時(shí)，設(shè)備不應(yīng)引起人們注意。”目前，激光雷達(dá)可以放置在格柵和外部前后照明（Smart Corner）中。這些選項(xiàng)可以對(duì)造型要求以及成本、空間和重量要求做出最佳響應(yīng)。
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(cè)所有方向。就激光雷達(dá)本身而言，只要滿足要求——清晰的視野和美學(xué)——選擇還是很多的。例如，激光雷達(dá)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(chǔ)，通過放置在汽車周圍的一組模塊可以分割整個(gè)FOV（視場(chǎng)角）的覆蓋范圍，就像一些車頂上使用機(jī)械式激光雷達(dá)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(duì)激光雷達(dá)更有利。激光雷達(dá)不需要一個(gè)大的前窗來進(jìn)行觀察。光帶可以分割，某些區(qū)域可以分配給激光雷達(dá)。此外，可以更好地優(yōu)化發(fā)熱部件。”
特別是電動(dòng)汽車，更能避免前照燈在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的空間競(jìng)爭(zhēng)，它不再需要進(jìn)氣口，前格柵無疑會(huì)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(dá)模塊便于與之集成。
格柵照明和動(dòng)畫或擴(kuò)展照明條也有增長(zhǎng)趨勢(shì)。在創(chuàng)新基材供應(yīng)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(jī)會(huì)?？偟膩碚f，燈光將具有雙重功能：不僅可以發(fā)出燈光和信號(hào)，還可以捕捉燈光和信號(hào)。在這一領(lǐng)域也將出現(xiàn)一些新的可能性和良好的商業(yè)機(jī)會(huì)。
如何實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)的批量應(yīng)用？
Frederic Chave認(rèn)為，主機(jī)廠仍然需要獲得更多激光雷達(dá)方面的專業(yè)知識(shí)。對(duì)于激光雷達(dá)業(yè)務(wù)來說，現(xiàn)在還為時(shí)尚早，盡管大家已經(jīng)達(dá)成了廣泛共識(shí)。“我們相信，業(yè)務(wù)量會(huì)有所增加。這將在本十年的后半期發(fā)生。最初，激光雷達(dá)將增強(qiáng)ADAS功能。下一步，它將在AD中扮演關(guān)鍵角色。雷達(dá)花了十多年才成為一種商品，因此，我們預(yù)計(jì)激光雷達(dá)使用的時(shí)間不會(huì)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(huì)犯錯(cuò)誤，對(duì)駕駛的興趣也會(huì)降低（在一個(gè)擁擠的星球上，人們有著強(qiáng)烈的出行欲望）。因此，盡快建立3D傳感專業(yè)知識(shí)符合汽車行業(yè)的利益。
激光雷達(dá)無疑加強(qiáng)了安全性，并為自動(dòng)駕駛汽車提供了必要的冗余：安全方面不會(huì)有任何妥協(xié)。激光雷達(dá)技術(shù)可以在獨(dú)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(fù)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(dá)也會(huì)應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如卡車和垂直起降（VTOL）飛機(jī)。它們有很多共同點(diǎn)：這些應(yīng)用需要在類似范圍內(nèi)的不同光照條件下進(jìn)行室外傳感。用于無人機(jī)和汽車的激光雷達(dá)的成本、重量和尺寸要求非常相似。雖然無人駕駛飛機(jī)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(diǎn)，避免與各種基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)生碰撞。
最后，人們對(duì)私人領(lǐng)域自主解決方案的興趣也在不斷增長(zhǎng)，其中一些領(lǐng)域已經(jīng)具有很大的運(yùn)營(yíng)規(guī)模，如采礦、農(nóng)業(yè)和堆場(chǎng)或港口運(yùn)輸貨物。它們都需要激光雷達(dá)在所有天氣條件下安全運(yùn)行。經(jīng)過第一個(gè)整合階段后，自動(dòng)卡車運(yùn)輸現(xiàn)在在美國(guó)和亞洲得到了發(fā)展，當(dāng)然需要激光雷達(dá)才能安全運(yùn)行。對(duì)于此類應(yīng)用，要求更高，距離更廣，抗沖擊和振動(dòng)能力更強(qiáng)，自然壽命更長(zhǎng)，這樣才能減少任何耗時(shí)的維護(hù)操作。
什么樣的技術(shù)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(shí)間，軟件和應(yīng)用程序的差異化就變得至關(guān)重要了。
受訪者認(rèn)為，移動(dòng)出行行業(yè)的激光雷達(dá)需要深度傳感，同時(shí)，汽車上眾多傳感器的輸出將實(shí)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(dòng)部件，可在“一瞬間”探測(cè)整個(gè)場(chǎng)景，而不受距離或功率的限制；同時(shí)采用靈活的模塊化設(shè)計(jì)，提供不同視野、不同范圍、不同分辨率和幀速率；基于半導(dǎo)體的激光源和探測(cè)器，可在短時(shí)間內(nèi)批量生產(chǎn)投入市場(chǎng)，這樣的技術(shù)才有生命力。
