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激光雷达跌宕起伏的历史

阅读量: 1619次 发布时间:2024-01-24 17:55:42

  历史不成熟的经验表明:技术路线的收敛,往往是新技术大规模落地的标志。按照这种经验审视无人驾驶技术,会遗憾地得出无人驾驶落地还遥遥无期的悲观结论,毕竟无人驾驶一是不缺自信、二不缺技术路线之争。

  技术路线之争往大了看有单车智能和车路协同之争、有纯视觉和多传感器融合之争、有依赖高精地图和不依赖高精地图之争……,往小了看有激光雷达布置位置之争、有行泊一体和分立之争……

  在所有技术路线之争中,如果要挑一个我心中最有意思和最热闹的,非激光雷达莫属,不信你看:

  如果单纯地将不同技术路线进行排列组合,理论上可以有上百种组合,如图1所示,这也代表着将有上百种类型激光雷达。

  但很明显,图1中不是所有连线都具有可行性。而本系列科普文章,就是想讲明白哪些技术路线不合理,哪些技术路线是已经被淘汰,哪些技术路线正在被普遍的使用,哪些技术路线是未来的发展方向。

  在大规模枯燥的科普知识之前,第一篇就让我们从紧张刺激而又跌宕起伏的激光雷达发展历史讲起。

  早在二十世纪六十年代,休斯实验室的Maiman和Lamb就研制出了可以发出694.3nm红色激光的红宝石激光器,这是公认的世界上第一台激光器。为什么叫红宝石呢,因为该激光器的工作物质就是掺有铬和铝的红宝石。

  此后随着激光技术的发展,使用激光进行探测的激光雷达也得到发展,不过那时还大多数都用在科研领域,比如用于气象探测,比如用于对海洋、森林、地表的地形测绘,和一般人还没什么交集。

  到了二十世纪八十年代,激光雷达引入了扫描结构,视场角增大之后也让其在部分商用领域找到了立足之地,比如工业测量,著名的Sick(西克)及 Hokuyo(北洋)公司针对此领域推出的扫描式2D激光雷达便是其中的优秀代表。

  2000年以后,激光雷达由单线扫描又进化到多线扫描,并逐渐在环境三维高精度重建应用上展露出一些优势。

  2004年,这是激光雷达种子在自动驾驶领域种下的年份,美国第一届无人车挑战赛在“别人恐惧我贪婪”的DARPA资助下如期举行,参赛队伍里有一家名叫Velodyne的公司,这是一个生产音响设备的公司,创始人为David Hall博士。

  据说Velodyne参加比赛是为了推销自家的音响产品,不信你看它的队名DAD(Digital Audio Drive,数字音频驱动),不看解释我还以为他叫“爹地队”,是我肤浅了。Veloyne参加比赛的车辆是一辆被改装了的带有全景摄像头的皮卡,如图2所示。

  Velodyne虽然最后没有完成比赛,但David Hall博士在比赛中发现了一个新奇的玩意:单线激光雷达,得知这个玩意的工作原理之后,David Hall博士随机感受到这玩意的巨大魅力,同时也看到了单线激光雷达的局限性,比完赛回来之后马不停蹄地就投入到激光雷达的研究中。

  2005年,第二届无人车挑战赛上,Velodyne在参赛车辆上装了一个自家发明的360°多线束旋转式激光雷达,这台激光雷达直径达30英寸,重达100磅,实实在在的一个大家伙,“花盆”的外号也因此由来。

  虽然依旧没有完成比赛,但这颗车顶的激光雷达引起了其他队伍的浓厚兴趣。比赛之后,Velodyne继续与这些参赛队伍保持联系,并基于这些需求一直在优化自己的激光雷达产品。

  2007年,第三届无人车挑战赛移步城市举行,Velodyne虽然没有参加比赛,但是在7支跑完了全程的队伍中,有6支搭载了Velodyne的64线,Velodyne激光雷达自此一战成名。

  2011年6月,该专利又获得美国专利审判和上诉委员会(Patent Trial and Appeal Board,PTAB)的授权,这在某种程度上预示着“558专利”成为机械旋转式激光雷达的基础专利,成为其他研发机械旋转式激光雷达绕不过去的坎,这也成为后续众多江湖恩怨的起源。

  继续回到DARPA资助的无人车挑战赛上,当时低调亮相的另外一家激光雷达鼻祖便是Ibeo。1998年成立的Ibeo,2年后被SICK收购。第三届DARPA资助的无人车挑战赛上,Ibeo都有给部分参赛队伍提供单线扫描式激光雷达。

  尤其是在2005年第二届无人车挑战赛上,斯坦福团队通过在感知方案中加入5个Ibeo激光雷达,成功在那一年的挑战赛中脱颖而出,参赛车辆如图3所示。我有点理解Velodyne的David Hall博士为何需要做多线个单线激光雷达并排放着确实有点壮观。

  这一年,Ibeo从SICK重新获得独立运营权,好运也随之到来。2010年,获得了法雷奥的青睐,双方将合作共同为奥迪L3无人驾驶项目开发车载激光雷达,项目总额达到10亿美金。

  这一年,Velodyne推出64线旋转式激光雷达的改进版HDL-64E,随着投入到无人驾驶领域研究的公司慢慢的变多,HDL-64E可谓一机难求,遍寻宇宙无敌手,8万美金一颗的价值就正面说明了市场的火爆,图4为搭载在Voyage车上的HDL-64E。

  2009年之后,Velodyne在无人驾驶领域叱咤风云、为虎作伥,Ibeo在乘用车前装量产领域呕心沥血、潜心打磨。

  经过7年研发和量产打磨,2017年,其为奥迪A8打造的全球第一款车规级激光雷达SCALA量产交付,该款4线激光雷达扫描系统采用一维转镜方案,水平视场角达到了145°,测距达到了150m,图5为搭载SCALA奥迪A8。本以为这将是Ibeo的腾飞时刻,未曾想,奥迪临门刹车,叫停了带L3自动驾驶功能的A8量产。

  虽然遭受了客户奥迪的爽约,合作伙伴法雷奥的移情别恋,Ibeo非但没有就此沉沦,反而极大激发了自己的斗志,特别是在采埃孚入股Ibeo之后,更是开足马力投入了固态激光雷达的研发中,以期验证自己,这种对技术的执着实在是令人钦佩。

  这种执着在2019年换来了回报,前脚刚一口气发布了短、中、长距三款纯固态激光雷达产品ibeoNEXT,后脚就被东方大国神秘的客户长城汽车看中,随机宣布与其达成战略合作,ibeoNEXT将搭载在长城魏牌系列车型,并定于2021年投产。

  ibeoNEXT长距产品采用885nm波长激光器,拥有11.2°x5.6°的视场角,140m的探测能力。这个参数属实有点尴尬,目前主机厂对主激光雷达的视场角要求一般是120°x25°,所以要用ibeoNEXT长距款作为主激光,需要11个拼起来……,造型上得有多丑,造型设计部门得有多头大。

  难怪有业内专家说:落地是不可能的,只是一个噱头。所以这个合作的结局早已注定,只是没想到这么悲壮。

  计划搭载IbeoNEXT的长城魏牌摩卡车型经历了延迟、延迟、再延迟……。2022年8月,成都车展上,长城魏牌终于官宣了旗下首款激光雷达车型:摩卡DHT-PHEV激光雷达版,但为其站台的激光雷达厂商却不是Ibeo,而换成了速腾聚创。2022年9月,我们也没有等来ibeoNEXT量产的喜讯,却等来Ibeo破产的消息。

  一代激光雷达佳人消香玉损,世人在评价她时,总是指责其在技术上步子卖的太大,融资和客户上又不够用心。但我总觉得这符合西方勇于探索商业模式的公司的传统,认准一项技术,死磕,垄断世界、惊艳世人。

  Ibeo只是破产,又不是原地毁灭,这样一个时间段说不定哪家公司正在继承Ibeo的衣钵,正在潜心研究固态激光雷达,以期一鸣惊人。

  2009年之后,无人驾驶赛道的火热将Velodyne推上激光雷达铁王座,虽然8万美金一颗、虽然售后服务几近于无,虽然供货周期漫长,但奈何市场别无其他激光雷达可选。2016年,为了可以享受到优先提货权,福特和百度更是向Velodyne激光雷达公司联合投资了1.5亿美元。

  时人常戏称:能有多少无人驾驶车辆上路,就看Velodyne能生产多少激光雷达。

  这种躺赢的局面持续到了2017年,如果从2007年第三届无人车挑战赛算起,整整躺赢了10年。后面的故事大家就比较熟悉一点,以禾赛科技和速腾聚创为首的国内激光雷达厂商开始入局,其产品以极高的性价比、贴心的售后服务及极友善的交付周期迅速圈粉无数。

  2019年8月,感受到国内厂商威胁的Velodyne祭起了大杀器“558专利”,在美国加州起诉了禾赛科技和速腾聚创两家中国公司侵权。

  刚发起专利诉讼没多久,2019年底,想要将主要精力放在欧美市场的Veodyne突然决定不直接在中国市场销售激光雷达,而是通过代理模式发展,同时裁掉了大部分在中国的工作人员。未曾想,战略放弃的中国市场在两年后成为激光雷达最核心的战场。

  2020年6月和9月,禾赛科技和速腾聚创先后跟Velodyne达成了和解,并签署了专利许可协议。两家公司同意向Velodyne支付和解费用,包括一次性的专利许可补偿及后续按年支付的专利许可使用费。

  之后的两年,用内忧外患形容Velodyne毫不为过,曾经引以为傲的机械式激光雷达市场迅速缩水,2020年推出的混合固态激光雷达又没激起水花。覆巢之下安有完卵,2021年,David Hall博士和其妻子因“表现不当且缺乏诚信”被罢免职务。

  终局就是2023年开年,Velodyne宣布与Ouster公司合并,合并后公司仍以Ouster命名,股票代码也是OUST,一代激光雷达巨头,真的是挥一挥衣袖,不带走一个名字。

  在激光雷达的发展史上,还有许多发挥及其重要的作用的人物和公司,在此我们就不展开叙述,只是通过Velodyne和Ibeo两家公司波澜壮阔的发展历史来回顾激光雷达的青葱岁月。

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