今年4月19日,禾赛联合创始人及CEO李一帆在新品发布会上提出,2024年必然是激光雷达“跨越鸿沟之年”。按照杰弗里·摩尔的“跨越鸿沟理论”,就是激光雷达的渗透率将突破16%。
很快,当4月的数据发布时,我们发现15 万元以上新能源汽车销量约46.7万台,激光雷达渗透率达18.4%,提前实现了“跨越鸿沟”。
除了渗透率的快速提升,对于激光雷达而言,一个更大的机遇,或许已经出现。
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L3打开市场新空间
2023年年尾,工信部、公安部、住建部、交通部联合发布《关于开展智能网联汽车准入和上路通行试点工作的通知》,其中明确提出在智能网联汽车道路测试与示范应用基础上,遴选具备量产条件的L3及L4级别自动驾驶汽车开展准入试点。
今年6月4日,首批9家“智能网联汽车准入和上路通行试点联合体”企业名单公布,L3自动驾驶技术朝着规模化应用又迈出了关键一步。
随之而来的,是行业和消费者对自动驾驶车辆安全性更高的关注和要求。
根据《汽车驾驶自动化分级》(GB/T 40429-2021),L2、L3级自动驾驶对于自动化系统提出了更多要求。
目标和事件探测与响应的负责主体,也从「驾驶员和系统」变成了「系统」。
这意味着对车辆的感知系统提出了更高的要求,需要确保在各种复杂环境中都能做出准确的判断和反应。
在这样的背景下,激光雷达作为自动驾驶车辆的关键传感器之一,重要性日益凸显。
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安全智驾的保障
激光雷达是帮助构建机器能感知的空间感的重要感知器件,这些年在汽车智能化发展的过程中,其必要性已经在实际应用中得到了认证。
比如关注度日益提升的主动安全功能AEB(Autonomous Emergency Braking,译为“自动紧急制动”),此前多以毫米波雷达+摄像头的组合实现,漏触发和误触发率较高。但结合激光雷达后,既能够提升正触发率,也能降低误触发率,让车辆该停的时候停,不该停的时候不停。
此外,由于激光雷达是通过主动发射激光来实现直接探测,不依赖环境光,尤其是能够增强夜间AEB的安全性。
△配备激光雷达的融合方案,将夜间的感知精度提高 3 倍
根据理想汽车的公开数据,搭载禾赛激光雷达的理想L9 Max,把激光雷达算法的安全场景,从车辆、骑车人、行人等主要交通参与者,拓展到了含异形车在内的不规则障碍物以及夜间场景,AEB误触发率仅为行业平均标准的三分之一(行业平均水平为每10万公里误触发1次,理想L9 Max则是每10万公里误触发0.31次)。
对于智驾系统训练中难以覆盖的场景,比如从车上掉落的动物、冰天雪地时道路特征被弱化、颜色相近的物体连成一片难以辨别等,这种情况下,系统就要依赖激光雷达高置信度的3D测距能力,实现精准避障。
△特斯拉 FSD 在雪地里出现失效,车机画面出现警告提示接管
在近期举办的第十一届国际智能网联汽车技术年会上,长安汽车执行副总裁张晓宇也提到,激光雷达相比不同传感器的组合方案,可以实现全环境的感知能力,保证在各种场景下都远超人类智驾的安全性,上限会更高。
“相比激光雷达方案,纯视觉方案的算法比较被动且依赖环境光,在一些恶劣天气,比如雨雪天、暴雨、浓雾,尤其是团雾、黑夜等相关场景下,感知能力是不足的,会对智驾的安全性带来很大的挑战。”
小鹏汽车智驾中心的副总经理马君也在该大会上提到,现在高阶智能驾驶都有非常明确的安全冗余要求,不管是出于法规还是实际应用的考虑,激光雷达确确实实能解决一些很难预期的corner case。所以对于高阶自动驾驶,激光雷达在可见的预期内是必选项。
而在L3级自动驾驶领域一直不断投入的奔驰,近期也被国外媒体爆出,奔驰下一代S级车型也将升级包括激光雷达在内的感知硬件。
△外媒拍到的奔驰S级伪装测试车
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走向L3,提出新需求
虽然在智驾和主动安全层面证明了自己,但面临从L2向L3的跨越,当前主流的激光雷达无论是测远能力、还是分辨率,应付L3级自动驾驶还是力不从心的。
比如,当车辆面对整体尺寸较小但高度超过汽车底盘高度(15cm左右)的物体时,会引起诸多风险,尤其是高速行驶时,石块、轮胎、小动物、小孩、倒地的人等,从行车方向看过去,这些危险小目标通常高度在14cm~40cm左右,如果激光雷达的分辨率不足,只能在距离较近的时候才能看清。
考虑到L3首先落地的场景会是高速,低分辨率激光雷达就无法满足小目标的检测需求,通常激光雷达整体分辨率提升4倍,对小目标的检测距离将提升2倍,分辨率的提升将直接影响小目标的检测能力。
而车辆遭遇雨、雪、雾、霾等恶劣天气时,有可能会影响车辆传感器视线,导致图像视野模糊,看不清路况。这种时候往往也会一定程度上削弱激光雷达的成像性能,主要是测远能力下降和噪点的增加。
因此,为了提升在雨雾天的适用性,高性能激光雷达不仅要持续增加测远能力,更要提升滤噪能力,将L3的可用范围和场景扩展到更广泛的天气条件。
△小目标物体
△雨雾天气
此外,在AEB功能上,激光雷达的加入也能让体验做得更好、更安全。
4月29日,美国交通部国家公路交通安全管理局(NHTSA)发文称,已最终确定一项新的联邦机动车安全标准(FMVSS No. 127),该标准规定到2029年9月,所有乘用车和轻型卡车都将标配包括行人AEB在内的AEB系统。
新标准要求所有汽车能够在62英里时速(100km/h)下刹停,避免与前面的车辆发生碰撞;并且该系统必须在白天和黑夜都能检测到行人。此外,标准还要求,当即将与前方车辆发生碰撞时,系统能在高达90英里时速(145km/h)下自动刹车;而当检测到行人时,系统应在45英里时速(72km/h)下自动刹车。
这些实际需求都对智驾系统的感知距离、弱光条件感知能力有了更高的要求,而这些正是激光雷达的强项。
此外,在舒适操控层面,系统所需的感知距离会随着速度提升呈平方级上升。在130km/h的行车速度下,如果激光雷达的有效感知距离为150米时,触发AEB紧急制动体验能保证安全但会给人带来不适感。随着感知距离变远,操控体验会有所提升,当有效感知提升到300-400米,整个操控和乘坐体验舒适度将大为改善。
面对市场出现的新要求,激光雷达企业也在积极布局。
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谁将先发制人?
一方面是消费端市场需求的变化,一方面是车企对于L3级以上自动驾驶落地的需求,各家激光雷达企业如何布局成为了下一阶段竞争格局变化的关键。
今年年初的CES展上,速腾聚创带来了其M平台的第四款产品 M3。940nm激光收发方案,可实现300m@10%超远测距能力与0.05°x0.05°角分辨率的超高清三维成像能力。
这是其科技向上的代表产品。
随后,面向15-20万的区间,速腾带来了技术平权产品MX。
主打性价比的大疆也推出了惯导三目及激光雷达总成,这是其为 L3 的异构冗余域控提供的传感器解决方案。
禾赛科技也分别在今年1月、4月推出了AT512和ATX,从这两款产品的发布,能看出禾赛在产品平台化、模块化上的布局。
ATX和AT512均沿用已经量产数十万台的成熟AT平台,通过第四代芯片技术架构的支持,结合了不同的激光收发模块和光机设计,前者实现了极致成本,后者做到了极致性能。
AT512是面向主机厂量产L3自动驾驶的旗舰产品,测远能力达到300m@10%,最远400m,点频每秒高达1230万,相比上一代同平台产品AT128,测远提升到2倍,分辨率提升到8倍。针对小型目标,AT512可实现精准探测远距离8cm高的碎石或木块。
△禾赛AT512 远距离识别路面8cm高的小目标
可以看到,激光雷达头部玩家们除了巩固“眼前”,也在布局着“远方”。
同样,对于车企而言,性价比固然重要,但智能驾驶的竞争是一场长跑,功能落地之前对于相关硬件的预埋预研也不能忽视。因此,对激光雷达性能提升的需求也并未就此消失。
作为迈向L3时代的关键技术,面对前景广阔的新市场,激光雷达企业正通过技术创新和产品迭代,不断突破性能与成本的极限,让汽车行业加速走向更安全的智驾新时代。