君不見，法國Tier 1 Valeo還在生產機械旋轉式Lidar，已在奧迪A8量產車中使用；華為低至數百美元的小體積量產Lidar已在蔚來ES8上進行測試；

ESPROS Photonics的OHC15L?在使用高性能CCD改善距離與噪聲的權衡，實現前所未有的Lidar靈敏度；禾賽科技發(fā)布了128線新一代全距離超高可靠性Lidar Pandar128；Xenomatix在嘗試將固態(tài)閃光Lidar與無視差2D單色攝像頭結合使用……

12月12日晚，北京航天橋附近一小區(qū)，一輛特斯拉Model S突然失控，以80km/h的速度撞向居民樓，車頭鉆入陽臺底部。這樣的類似事件已不止一次。

埃隆?馬斯克（Elon Musk）卻還在固執(zhí)己見，扮演著激光雷達（Lidar）終結者的角色，不管是幾D的，他都不屑一顧——不然怎么讓車降價呢？

又很蹊蹺：小區(qū)內慢速行駛，撞到這么大的障礙物，不應該呀！

在自動駕駛（AD）中不愿使用激光雷達（Lidar）也是無獨有偶，英特爾旗下Mobileye年初發(fā)布了一項新技術——測試車僅搭載EyeQ5芯片和12個攝像頭來代替Lidar。馬斯克肯定會說：正合我意！不過，Mobileye EyeQ5也不太便宜。

事實上，十幾年來，Lidar技術有了長足的進展，更成為了一個展現技術創(chuàng)新活力的秀場。

Lidar及其幾種形態(tài)

Lidar是一種遠程探測和測距方法，其工作原理與雷達非常相似，它發(fā)射紅外光脈沖而非無線電波，測量光擊中附近物體后返回的時間。輸出激光脈沖和反射脈沖之間的時間使Lidar根據光速精確計算出到每個物體的距離。Lidar每秒捕獲數百萬個這樣精確的距離測量點，以生成環(huán)境的3D矩陣。關于物體位置、形狀和行為的信息可以從這個環(huán)境綜合地圖中獲得。

Lidar工作原理

作為一種傳感器技術，LiDAR能以高分辨率直接測量距離，并形成一個網格，其中每個網格單元都有一個與其相關的特定距離。由于其工作頻率很高，波長比傳統(tǒng)雷達短得多，所以能提供比雷達更高的角度分辨率，從而更精確地識別物體的邊緣。因此，LiDAR有助于自動駕駛車輛能夠看到世界、做出決策和導航。

在半自動和全自動車輛采用傳感器技術組合中，雷達提供恒定的距離和速度測量，以及卓越的全天候性能，但缺乏分辨率，難以在較遠的距離繪制更精確的細節(jié)。常用于汽車的攝像頭可提供高分辨率的2D信息，但必須依賴強大的人工智能（AI）和相應軟件將捕獲的數據轉換為3D解釋；環(huán)境和照明條件會對攝像頭技術產生重大影響。

相比之下，Lidar可以在短距離到遠距離提供精確的3D測量數據，即使在惡劣的天氣和光照條件下也是如此。該技術可以與其他知覺數據相結合，為車輛環(huán)境中的靜態(tài)和移動物體提供更可靠的表示。因此，Lidar技術已成為一個高度可用的解決方案，有助于障礙物檢測、避免碰撞和安全導航。如今，Lidar已用于許多關鍵汽車應用，包括高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛。

Lidar的主要優(yōu)點：

分辨率和精確度：產生瞬時、大量測量數據，可以精確到1厘米

3D映射：其數據很容易轉換成3D地圖來解釋環(huán)境

低光性能：不受環(huán)境光變化影響，在低光照條件下表現良好

速度：其數據是直接距離測量，不需要破譯或解釋，可以實現更快的性能，減少處理要求

自動駕駛汽車不可或缺的組成部分

Lidar的市場機遇

自動駕駛需要Lidar來補充和完善現有的汽車傳感器套件（攝像頭視覺、雷達和超聲波技術），為需求強勁、體量大的Lidar的普及創(chuàng)造了一個新的、快速增長的機會。

據華爾街估計，2015年至2025年，自動駕駛技術的研發(fā)投資為1,300億美元，到2026年，汽車Lidar市場每年將接近4,000萬臺。在電氣化和遠程連接之前，AD是目前汽車新技術最重要的投資領域。

全自動（SAE L4和L5）車輛的大規(guī)模市場部署是一個長期目標，需要集成Lidar技術。然而，在接下來的十年里，L2+和L3（ADAS和半自動駕駛）乘用車有望成為商業(yè)化部署最多的汽車，并且很可能代表著汽車Lidar最重要的機會。

每個級別自動駕駛Lidar應用率

通過追蹤目前市場上100多家開發(fā)3D Lidar模塊的公司發(fā)現，多數公司的業(yè)務定位是汽車Tier 2。由于自動駕駛技術發(fā)展的預期，汽車Lidar市場非常活躍，已成為百家技術供應商廝殺的戰(zhàn)場。一些公司在推出汽車級產品方面取得了巨大進展，也有公司因想象過于樂觀而夭折?？梢哉f，有多少公司，差不多就有多少種3D Lidar技術，的確是百花齊放。

從技術咨詢公司IDTechEx的統(tǒng)計來看，近15年來，3D Lidar技術從無到有，經歷了2016年入場公司數登頂的風光，現在已進入技術積淀淘汰階段，再想進入這個市場已經不太容易，因為它已經飽和。

進入3D Lidar市場的新玩家數量

降低成本，你方唱罷我登場

經過幾代硬件的發(fā)展，雷達體積越來越小，重量越來越輕，相比90年代末采用微波雷達的捷豹XKR“雷達價位堪比豪車”的時代，成本已不到十分之一。經過幾十年的使用證明，雷達是成功的，現在所有級別的車輛都依靠這項技術提供主動安全功能。

市場調查公司TMR發(fā)布的報告顯示，2018-2026年間，全球車載Lidar市場規(guī)模預計將增長到20億美元，年復合增長率將達35%。但該報告也指出，雖然過去幾年Lidar的成本開始下降，但目前價格仍然非常昂貴，說起來容易做起來難！

要想實現高級別自動駕駛，Lidar是深度感知層面重要的傳感器之一。目前，市場上主流的方案為機械式Lidar和固態(tài)Lidar，不過，這些方案的成本一直居高不下?！艾F在，L4自動駕駛改動成本約為8-10萬美元，在改裝第一代自動駕駛時大概花了兩百萬人民幣?！币晃粯I(yè)內人士透露。其中，Lidar是公認最花錢的地方之一。

早前Lidar行業(yè)都沉迷于機械旋轉設計，Velodyne是這個市場的“統(tǒng)治者”，其機械式Lidar成了多數自動駕駛公司的標配。但Velodyne的產品價格昂貴，讓其他廠商有了發(fā)展機會。

技術都是以采用為目的，沒人用就沒有收入，企業(yè)便難以為繼。由于LiDAR技術不如雷達成熟，所以比視覺解決方案昂貴十幾倍。目前16線束LiDAR約4千美元，64線束高達8萬美元，相比之下，攝像頭硬件成本才幾百美元。成本制約了LiDAR在當今量產汽車市場的廣泛應用。目前，大多數OEM都認為3D Lidar對自動駕駛汽車的安全運行至關重要，也在與Lidar技術供應商合作。

可以說，整個行業(yè)都在為降低成本而努力，不過，這條路充滿坎坷。創(chuàng)建于2003年的低成本LiDAR探索者，以色列的Oryx Vision希望通過更低成本的產品來實現LiDAR商用。2019年8月，盡管獲得了6700萬美元的資金，該公司仍不堪Lidar市場激烈競爭而宣布停止運營。首席執(zhí)行官WeLingstein WeLingstein表示：“市場發(fā)展不及預期，我們做了很多考慮，投資者也準備繼續(xù)投資，但是我們知道Lidar行業(yè)正成為了一個充滿各大巨頭的行業(yè)，我們是一家小公司，很難繼續(xù)運營并獲得投資回報?！边@正是Lidar市場現狀的一個縮影。

WeLingstein

該公司的創(chuàng)新技術是一種可以接收光線細小和超高速信號的納米天線材料，與其他光電探測器不同，它不受波長限制，可以實現低成本產品。據此，公司開發(fā)了全球第一款相干閃光汽車LiDAR。它沒有任何運動部件，采用納米天線技術來替代光電探測器，通過高分辨率掃描周圍環(huán)境獲取光點的距離和速度信息。

行業(yè)分析人士指出：“我們認為Oryx Vision專利中不尋常和復雜的Lidar結構可能是其難以為繼的主要原因。工作波長為10微米的‘相干閃光’技術是普通和經濟高效的激光器無法產生的波長?！?

Oryx的主要競爭對手也是以色列研發(fā)低成本小型固態(tài)Lidar的Innoviz，其目標在自動駕駛汽車中實現大規(guī)模商用。Innoviz比Oryx晚入市13年，開發(fā)和商業(yè)化基于MEMS反射鏡光束控制的汽車級3D Lidar。過去三年里，Innoviz融資2.75億美元，已經與寶馬等多家OEM及三星網聯汽車和無線電技術子公司哈曼國際等建立了合作關系?，F在的問題是，它最終能否獲得商業(yè)應用。

Omer Keilaf

Innoviz聯合創(chuàng)始人兼CEO Omer Keilaf認為：“長期來看，Lidar的作用可能會高于攝像頭?！彼睦碛墒牵瑢τ谧詣玉{駛汽車，任何機器所做的決策都需要用不同的傳統(tǒng)冗余系統(tǒng)來監(jiān)測物體。但在許多情況下，雷達無法監(jiān)測到小物體，因為它們的分辨率不高，有時候無法監(jiān)測到前面的汽車。

他解釋說，Lidar價格昂貴、分辨率低；攝像頭分辨率高，但是單純像素沒有意義。如果只是一個像素，就沒有辦法利用它監(jiān)測到物體，需要很多像素的結合才能理解物體是否會造成困擾。這取決于攝像頭或它背后的處理器是否能夠監(jiān)測和做出判斷。但是如果Lidar的每一個像素都包含很多信息，甚至比攝像頭還多，情況就大不一樣了。

此前的InnovizOne就是這樣一款產品，分辨率和攝像頭一樣高。10月，公司又推出了新一代產品InnovizTwo。

分辨率高還要低成本

Omer Keilaf表示：“針對L3自動駕駛，OEM通常只愿意為Lidar付1,000美元；對于L2車型，他們只愿付400到500美元?！毙驴領nnovizTwo的設計相比InnovizOne在L4無人駕駛出租車使用的產品性能更好。不過，當前市場需求是可以支持解放雙手的L2+或L3系統(tǒng)的低成本Lidar。因此，Innoviz在傳感器設計中平衡了性能和成本，在維持或優(yōu)于原有性能的同時，將成本降低了70%，解決了行業(yè)應用的一個重大瓶頸?！斑@樣，就可以讓更多汽車OEM提供安全的L2+，同時以最高效和安全的方式為L3鋪平道路，”O(jiān)mer Keilaf說。

小型固態(tài)Lidar安裝更為靈活

據介紹，除激光器外，Innoviz擁有全部自動駕駛知識產權，包括ASIC、激光器、光束控制機構和光電探測器。因此，InnovizTwo能夠以更低的成本提供比之前更好的性能。Innoviz的軟件利用從Lidar獲得的豐富數據，再加上專有的最先進AI算法，可以提供卓越的場景感知，以及自動升級的ASIL B（D）解決方案。

還有一家成立于2012年的加州初創(chuàng)企業(yè)Quanergy，因為汽車行業(yè)開發(fā)了世界上第一臺光學相控陣（OPA）3D Lidar而聲名鵲起。2016年，該公司的估值為10億美元。

Quanergy的S3是業(yè)界唯一100% CMOS固態(tài)Lidar傳感器，采用業(yè)界首創(chuàng)的OPA技術和價格合理且可擴展的CMOS硅工藝，通過獨特的電子束控制，無需任何運動部件，從而提供抗振動能力，同時具有超過100,000小時的MTBF，以及運輸行業(yè)所需的低成本。其緊湊型傳感器可無縫集成到車輛設計中，為目標檢測、分類和跟蹤提供豐富的數據，并實現多種功能的自動化，包括卡車排班、ADAS應用（車道偏離/變更警告和前/后碰撞警告）、自動代客泊車，以及在地理圍欄區(qū)域的自導航。

不過，近年來，隨著Quanergy在汽車行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和市場延遲，公司已將注意力轉向了非汽車市場，如測繪、安全、智慧城市與智慧空間、社交距離、工業(yè)、運輸等。

3D Lidar的頂流公司

頂流，除了最大的，有流量的也是。

Velodyne：2005年進入Lidar市場的最著名頭部企業(yè)，是實時環(huán)繞視野Lidar傳感器的發(fā)明者。其標志性產品是用于自動駕駛測試車輛的HDL-64（64線）旋轉式機械Lidar。

旋轉式機械Lidar開始落伍

汽車Lidar市場正在超越現有旋轉式機械技術，Velodyne也在朝著微型Lidar陣列（MLA）技術發(fā)展，以保持在汽車Lidar市場上的強勢地位。2017年，Velodyne發(fā)布了第一款MLA產品全固態(tài)VelarrayTM，2019年又發(fā)布了VelaDomeTM。VelaDomeTM用于近距離操作，而VelarrayTM提供遠程目標檢測。新的汽車非旋轉技術采用128路VCSEL光源。它基于905nm ToF。1月，Velodyne甚至推出了一款售價100美元的小型Lidar（Velabit），分別提供60度和10度的水平和垂直視場。Lidar以10-20Hz的頻率旋轉，據稱可以看到100m@80%反光。

微型固態(tài)Lidar開始走俏

11月，Velodyne的突破性固態(tài)傳感器Velarray H800面世，采用Velodyne突破性的專利微型Lidar MLA制造，結合了遠程感知和廣闊視野，專為ADAS和自主移動應用中的安全導航和防撞而設計，支持從L2到L5自動駕駛和ADAS的進步，涵蓋了ADAS的所有功能，從車道保持輔助和自動緊急制動，直到最高水平的自動駕駛。

Velarray H800緊湊、可嵌入的外形設計巧妙地安裝在卡車、公共汽車或汽車的擋風玻璃后面，或者無縫地安裝在車輛外部。它將以不到500美元的目標價格大批量生產，以推動消費和商用車市場的廣泛采用。

Velodyne的CEO Anand Gopalan表示：“Velarray H800對汽車OEM非常重要，原因有三：首先，它是專為大批量汽車應用設計的，得到了主要OEM客戶的反饋，利用了Velodyne的全球高質量制造合作網絡。其次，我們的專有技術和經驗加上制造能力，能夠以對汽車OEM經濟合理的價格提供傳感器。第三，世界需要增強消費類車輛的安全性，而Velarray產品線可以為最終消費者提供更安全的汽車?！?

Anand Gopalan

·LeddarTech：成立于2007年，是這個市場上的另一大玩家。雖然它提供Lidar模塊，但其核心技術是LeddarEngineTM 25納米系統(tǒng)芯片（SoC）和軟件，這是其長期技術戰(zhàn)略的重點。SoC是為ToF Lidar設計的，可以主模式或從模式驅動（如果系統(tǒng)中有另一個時鐘主機，如MEMSLidar）。該公司最近推出了LeddarTM PixeL 3D閃光Lidar模塊，針對城市環(huán)境中的近距離檢測和盲點覆蓋進行了優(yōu)化，加強了公司在自動駕駛市場的地位。

LeddarTech首席執(zhí)行官Charles Boulanger認為：“OEM正急切地等待汽車級Lidar解決方案的可用性，需要最佳的性價比，以實現量產車輛的高水平自動化。我們的創(chuàng)新的傳感器融合和感知技術，有助于實現更安全、更高效復的自動駕駛。”他還指出：“雖然機械式掃描Lidar在AD系統(tǒng)原型制作中被證明很流行，但它有幾個缺點需要解決?！?

Charles Boulanger

他解釋說，機械式掃描Lidar可以通過物理旋轉激光/接收器組件，或使用旋轉鏡控制光束，在360度范圍內收集數據。其強大的準直激光和高度聚焦的光學元件將返回信號集中在探測器上。雖然它們提供了環(huán)境的詳細地圖，但其高昂的價格（即數千到數萬美元）、復雜性、可靠性問題和大尺寸使其成為汽車商業(yè)部署沒有吸引力的選擇。

固態(tài)Lidar vs.機械式

他認為，固態(tài)設計、無需機械式掃描已被公認為提供大眾市場汽車Lidar解決方案的最佳途徑。沒有移動機械零件的構造，在生產上更具成本效益，具有大批量生產和商業(yè)可行性。特別是閃光Lidar，可以提供完整、即時的場景照明。它使用比點云方法少得多的數據來獲取對對象的增量洞察，從而實現高效處理。

LeddarTech的Lidar技術

除了成熟度和可用的軟件外，汽車Lidar掃描平臺的開發(fā)人員也可以進入相應的生態(tài)系統(tǒng)，包括生產Lidar掃描系統(tǒng)所需組件并通過認證的其他知名制造商，幫助Tier 1和系統(tǒng)集成商開發(fā)自己的Lidar掃描系統(tǒng)。這種雙贏的合作關系利用各自的核心競爭力縮短了上市時間，降低了總體風險，最終使OEM受益。

汽車Lidar掃描平臺

新老玩家的PK

Livox（覽沃）：成立于2016年，是被公認的中國新玩家，它是由著名無人機OEM大疆建立的。公司策略是提供令人信服的價格，迫使行業(yè)整合。這是一個誘人的策略，因為現在有如此多的參與者和技術，且大多數產品都太貴了，而且只承諾未來降低成本。

2020年初，其為L3/L4自動駕駛設計的高性能Lidar Horizon（浩界）面世，它具備寬廣水平視場、260米探測距離、高點云密度及便于嵌入車體的小巧體積，價格僅為同等性能Lidar的1%（6499元）。Horizon的視場接近于矩形，可實現360°全視場覆蓋，更適合自動駕駛車輛使用。其技術和成本優(yōu)勢將幫助自動駕駛商業(yè)化量產落地。

Horizon 360°全視場覆蓋

傳統(tǒng)機械式Lidar的掃描路徑隨時間重復，而浩界采用獨特的非重復掃描方式，掃描路徑不會重復。視場中被激光照射到的區(qū)域面積隨時間增大，視場覆蓋率隨時間推移而顯著提高。在積分時間為0.1s時，浩界的覆蓋率即與傳統(tǒng)64線Lidar相當；隨著積分時間持續(xù)增加，浩界的覆蓋率還將繼續(xù)提升至近100%。這樣就可以檢測并使用視場內更多細節(jié)，清晰呈現每一個角落，有效避免漏檢，讓自動駕駛更安全可靠。

獨特的非重復掃描方式顯示更多細節(jié)

年中，面向高速自動駕駛車規(guī)級Lidar Tele-15（泰覽）推出，是首款500米量程車載Lidar，價格8,999元。它采用以往只用于高端專業(yè)鏡頭的大口徑雙面非球面鏡片，解決了長焦距光學設計中常見的光斑離焦問題，將產品的探測距離大幅提升至500米；即便面對反射率低至10%的物體，探測距離仍可達320米。它甚至還支持定制版固件，將可探測量程極限提升至1000米。

超長距離車規(guī)級Lidar

Livox市場戰(zhàn)略總監(jiān)李賀認為：“高精度、高穩(wěn)定性、高性價比是乘用車智能駕駛的‘第三只眼睛’，Lidar必須幫助解決傳統(tǒng)ADAS系統(tǒng)無法逾越的誤報、誤判及靜態(tài)障礙物識別困難等功能缺陷?！?

據介紹，2019年公司開始聚焦自動駕駛、機器人和智慧城市三大場景，已在智能駕駛方面與多個客戶達成合作，預計2021年下半年可實現量產落地。憑借優(yōu)越性能、價格及可量產性，Livox已快速贏得自動駕駛行業(yè)內多家頭部廠商的認可。作為一家憑借獨特旋鏡式固態(tài)技術打入市場的Lidar廠商，Livox背靠大疆強大的研發(fā)、采購及生產實力，成功打破了傳統(tǒng)機械式雷達高成本、低可靠性及不可量產等瓶頸。

·Ibeo：已有22年歷史的德國公司，是世界上最早開始為汽車應用開發(fā)LiDAR傳感器的公司之一，也是將LiDAR技術引入量產汽車的先驅。今年7月，Ibeo成為中國長城汽車全球首家固態(tài)Lidar供應商，其新研發(fā)的ibeoNEXT固態(tài)Lidar將應用于WEY品牌的SUV車型。

由于使用了半導體技術，LiDAR不再有運動部件。新的ibeoNEXT可以并行處理許多激光脈沖，創(chuàng)建一個環(huán)境3D模型，以識別護欄和車道標記、汽車、騎自行車的人及行人的位置和運動。

用于環(huán)境感知的ibeoNEXT融合系統(tǒng)由兩個主要組件組成：LiDAR傳感器和電子控制單元（ECU）。傳感器采用11.2度或60度光學元件（目前正在開發(fā)32度和120度光學元件），根據應用不同，用戶可以選擇安裝。ECU采用用于處理數據的專有Perception軟件。通過可視化軟件可以顯示集成的點云、強度圖像和3D對象跟蹤。ibeoNEXT的獨特功能是可以額外生成環(huán)境的強度圖像，這使它可作為黑白攝像頭使用。這便是“4D Lidar”的由來。

ibeoNEXT融合系統(tǒng)

Ibeo首席執(zhí)行官Ulrich Lages博士認為：“從車規(guī)和成本角度看，多線數機械旋轉式Lidar面臨著挑戰(zhàn)。雖然它的確可以獲得更大的視場角，但收集的點云數據越多，對計算資源能力的要求也就越高，同時還要解決額外的供電和散熱問題，所以存在應用瓶頸?！?

Ulrich LagesIbeo博士

他指出，汽車需要的高分辨率并不是全環(huán)境的高分辨率，要做的其實是發(fā)現哪些是真正影響行駛的路面目標。就像人開車時，聚焦區(qū)域也只有5°，Lidar不必達到全視野“清晰”，聚焦區(qū)域外的陰影變化就足以支持Lidar做出判斷。用于自動駕駛的Lidar應該智能鎖定那些會對車輛產生影響的目標物，并把足夠多的分辨率分給這個目標物。

他還表示：“對于未來的自動駕駛Lidar，Ibeo會把更多精力放在下一代雷達技術的研發(fā)。在‘該關注什么’這件事情上實現足夠智能。目前，滿足未來L4、L5自動駕駛的傳感器還沒有出現，需要不斷的技術迭代。”

2017年，Ibeo在中國的合作伙伴曾透露，Ibeo LUX四線系列一般在10萬元級別，量產后主機廠拿到的價格應該在人民幣3000元以下?？磥砹慨a的確是降低成本的關鍵！

未來，還將是五花八門

文章又長了，只好收筆。預計未來十年，3D Lidar在汽車市場的應用將會加速。而未來一段時間，汽車Lidar市場仍然將是五花八門、精彩紛呈。

君不見，法國Tier 1 Valeo還在生產機械旋轉式Lidar，已在奧迪A8量產車中使用；華為低至數百美元的小體積量產Lidar已在蔚來ES8上進行測試；

ESPROS Photonics的OHC15L?在使用高性能CCD改善距離與噪聲的權衡，實現前所未有的Lidar靈敏度；禾賽科技發(fā)布了128線新一代全距離超高可靠性Lidar Pandar128；Xenomatix在嘗試將固態(tài)閃光Lidar與無視差2D單色攝像頭結合使用……

未來，讓我們一起見證各種Lidar技術的興衰！