[汽車之家 先驅者]  在上一篇的《先驅者》中,，我們深入到了自動駕駛的核心零部件領域，為大家介紹了激光雷達的前世今生,，以及中國和海外市場的相關情況,。這一篇我們將繼續(xù)深入了解激光雷達,。為此，我們走訪了國內頂級的激光雷達生產商——禾賽科技,。禾賽科技是高端激光雷達市場的一匹黑馬，在國內外自動駕駛廠商中享有較高的聲譽。同時也是高端激光雷達領域大佬Velodyne的老對手,。從禾賽的產品迭代上，我們可以清晰的看到自動駕駛的演變過程，而他們未來的產品也從某種程度上預示著自動駕駛未來的方向,。

○起源·斯坦福學霸和好基友們的創(chuàng)業(yè)夢

　　2013年,，一家名不見經傳的創(chuàng)業(yè)公司悄悄在美國圣何塞成立,。向少卿是這家創(chuàng)業(yè)公司的首席技術官，而他的履歷對于一名工科生來說堪稱完美,。本科以綜合成績全系第一畢業(yè)于清華大學精密儀器與機械學系，并獲得全校級優(yōu)秀畢業(yè)生榮譽,。2007年獲得全額獎學金fellowship赴美國斯坦福大學留學,，獲得電子工程和機械工程雙碩士學位,。

　　禾賽科技成立之初并不是一家激光雷達公司，而是一家研發(fā)激光甲烷遙測技術的公司,，說的貼近生活點就是研究對天然氣泄漏的檢測。憑借著技術上的優(yōu)勢,，禾賽在成立一年后就完成了甲烷分析儀的開發(fā),，而且其對甲烷的探測響應可以達到ppb級別（1秒的相應時間），這個技術在世界上僅有四家公司可以達到這個水平,。

　　雖然激光甲烷遙測儀為禾賽科技帶來了不錯的收益,，但畢竟這是一個較為成熟的行業(yè),，同時市場也不大,，因此在2015年，三位創(chuàng)始人開始尋找一個新的市場,。孫愷發(fā)現(xiàn)了一個和激光甲烷遙測儀類似的產品，這就是激光雷達,。

　　正是這個建議，讓禾賽科技正式開啟了激光雷達之路,。

○從32線到40線,，高端是禾賽科技的標簽

　　得益于激光甲烷遙測儀的研發(fā)經驗,，以及在光電領域的技術積累,，禾賽發(fā)現(xiàn)他們開發(fā)激光雷達并沒有太多瓶頸,，因為在光電設計,、信號處理等方面都有很多類似的地方,，甚至工程師們的工作都有相通之初。

　　至于Velodyne的64線產品（Velodyne，激光雷達界的頂級公司,，類似谷歌在搜索界的地位）則是土豪公司專享，更多廠商還是希望能得到性價比更合適的產品,。因此從32線激光雷達發(fā)布，禾賽科技就開始進入不少自動駕駛公司的視線,。

　　不過,，在完成了第一個32線激光雷達的開發(fā)后,，禾賽科技的極客們也發(fā)現(xiàn)了不少的問題,。從前禾賽生產的激光甲烷遙測儀雖然也會應用在某些惡劣的場景，但總體來說并沒有那么苛刻,，但激光雷達顯然并不相同,。

　　但是對于激光雷達來說，它的內部精密而復雜,，同時除了激光器還要有旋轉部件,，如果在室內工作還不需要考慮太多,，但如果在室外遭遇各種風霜雪雨那簡直是對精密儀器的摧殘，同時車輛的振動還有外界空氣的濕度,、雨水等也是對激光雷達的巨大挑戰(zhàn)。

　　這些問題給了禾賽科技的極客們當頭一棒,，汽車工業(yè)的門檻顯然沒有想象中那么簡單，而且門票也十分昂貴,，另一方面激光雷達也確實是個新興領域,，大家都是摸石頭過河，從生產鏈上將都有沒現(xiàn)成的產業(yè),，因此都需要禾賽科技自己去摸索創(chuàng)新,。（后來禾賽自己開發(fā)了自己的激光雷達測試流程，下面視頻就是部分測試的紀錄,。）

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　　而學霸之所以成為學霸，是因為他們更愿意迎難而上,。鏡頭不好設計,，可以找卡爾蔡司，電子系統(tǒng)不好設計有蘋果的首席向少卿,，激光器不好研究有斯坦福的老師,，通過多方面的力量,，禾賽科技在發(fā)布32線一年后，再次研發(fā)出了自家真正意義上的商業(yè)產品——Pandar 40,。

　　最重要的是專門對自動駕駛優(yōu)化了掃描線分部,，同時垂直角分辨率只有0.33°，探測距離高達150米,，這樣的數(shù)據(jù)表現(xiàn)全面超越了當時的Velodyne64線激光雷達,。

　　數(shù)據(jù)不能當飯吃，只有實測才能見真章,。在實際測試中,，對于50米外的行人探測，我們可以清楚的看到不同角分辨率激光雷達的情況,，禾賽40線激光雷達人身上會有6條線,，Velodyne 64線會產生5條線，而Velodyne 16線只會產生1條線,。

　　 從禾賽40線激光雷達和Velodyne 64線的模擬點云圖里能清楚地辯認出人形,，但在Velodyne 16線上則完全看不出人形。

　　Pandar 40的出現(xiàn)徹底盤活了禾賽科技的激光局,，在隨后的“激光大戰(zhàn)”中,，禾賽科技這家名不見經傳的公司產品開始被自動駕駛公司熟知，尤其是國外自動駕駛廠商開始選擇禾賽的激光雷達作為“替代產品”,。

　　與此同時,，國內自動駕駛公司也開始注意到禾賽，之前投在過Velodyne的百度也開始使用禾賽的產品,，同時文遠知行,、Auto X等也開始和禾賽科技緊密合作。

　　在Pandar 40發(fā)布后的一年里,，禾賽可以說既展示了自己的實力,，又從很多OEM以及Tier 1中學到了大量經驗，他們更了解自動駕駛公司對產品的需求,，同時也對自家的產品有了更多的認知,。因此以40線激光雷達為核心，他們陸續(xù)開發(fā)出多個系列,。比如Pandar40的升級版,，Pandar40P亦或是更注重性價比的Pandar40M。

　　你是不是有過這樣的疑惑,，激光雷達在測距的時候,，會把一束光打到遠處的物體上，迅速被反射回來，通過光傳播的時間和速度就可以準確地算出汽車與障礙物之間的距離,。那么如果有兩臺自動駕駛車一起行駛在馬路上,，不同激光雷達之間是否會發(fā)生干擾呢？答案當時是肯定的,，而且這個問題確實是行業(yè)內一個很大的難題,。我們知道惡劣的環(huán)境比如霧霾、大雪都會對激光雷達產生一定影響,，但激光雷達可以依靠算法進行消除,，而不同激光雷達的脈沖波很難被算法消除，它極易產生混淆,，這就會讓激光雷達產生噪點,。這些噪點會直接影響自動駕駛系統(tǒng)對于障礙物的判斷，那結果將是十分致命的,。

　　禾賽科技的一個技術點就在于擁有抗干擾能力,。具體來說，禾賽將自家的激光雷達的每束光都進行了加密,，只有符合條件的光才能被系統(tǒng)接收,，因此禾賽的激光雷達具有完全抗干擾的能力，這樣激光雷達就完全不受其他激光雷達的干擾,，點云也不會出現(xiàn)噪點，對于障礙物會有更準確的判斷,。

　　第二個優(yōu)勢在于測量的距離很遠（Pandar40P測距可達200m）,。激光雷達的探測距離是一個很重要的性能指標，也是很多廠商喜歡拿來對比的數(shù)據(jù),，而探測距離遠的好處并不僅僅是我們理解的可以更早發(fā)現(xiàn)障礙物,，還有一個被大家忽略的優(yōu)點在于可以提高對近距離物體的感知能力。

　　道路上的物體其實擁有不同的反光率,，顏色其實也會對反射率產生一定影響,。如果我們測遠能力進行了提升，那么在近距離的探測中就可以得到更多的障礙物細節(jié),，這在激光雷達專業(yè)領域稱其為“有效感知點”提升,。更多的有效感知點帶來的好處就是更好的準確性，同時魯棒性也會相應提高,。

　　Pandar40M則是一個更經濟性的選擇,，它的探測距離被限制在0.3m-120m，性能比Pandar40P也略遜一籌,，不過價格要更美麗,。

　　總的來說，這種雷達的主要特點就是在于汽車盲區(qū)探測，當然產品定位依然走高端路線,，因此它的售價是4999美元,。

　　當時德國“朋友”為了刁難中國廠商，給出了開發(fā)160線激光雷達的要求,，如果能夠開發(fā),，那么就可以競標，本來德國人認為這是一個不可能完成的項目,，但禾賽竟然用了3個月完成了開發(fā),，這件事情也讓德國人大為吃驚，同時也對禾賽刮目相看,。

　　而禾賽因為開發(fā)160線激光雷達的經驗,，很輕松的開發(fā)出了這款128線的激光雷達產品。Pandar128從設計之初的目標就非常明確,，瞄準車規(guī)和量產要求的旗艦激光雷達,。

　　從禾賽激光雷達的發(fā)展很清晰地看出，禾賽在開發(fā)激光雷達之后,，其實發(fā)展方向很明確,，首先掌握核心技術和設計，其實主打高端市場,。而它的發(fā)展也確實如同芝麻開花,，這自然也引起了行業(yè)大佬的注意，在2019年Velodyne以侵犯專利為由將禾賽科技告上美國法院,，而禾賽自然不甘示弱,，在中國和德國將Velodyne同樣告上法庭。整個過程并沒有在外界引起太多影響,，但內部的險惡自然可想而知,，我也不愿意去猜測中間的故事，但最終結果是兩家達成了和解,，而Velodyne也在去年推出了中國市場,，而在關鍵技術上，最終倆家也達成了全球專利交叉許可協(xié)議,，這場鬧劇最終也被人們漸漸忘卻……

○機械要被淘汰,，固態(tài)才是未來？

　　在自動駕駛領域,，我們經常會聽到這樣的聲音,，固態(tài)雷達是未來，機械雷達馬上被取代,。但真實情況是,，我們體驗的每個Robotaxi車隊都是采用機械式激光雷達的方案，而固態(tài)雷達的身影卻沒有出現(xiàn)。

　　實際上,，何謂固態(tài)雷達這問題在業(yè)內早有爭議,。一般來說，目前業(yè)內會把非完全旋轉的激光雷達成為固態(tài)雷達,，但是也有專家認為（比如禾賽的工程師們）這種命名方式并不夠準確,，其實目前的固態(tài)雷達內部也有微小的移動部件，比如MEMS固態(tài)雷達,，它內部有掃描鏡等機械設備,，因此不能算嚴格的固態(tài)。

　　那么固態(tài)激光雷達有什么優(yōu)勢呢,？首先就是車規(guī)級,，說白了就是可靠性強。但是這確實有待考究,，我們經常說固態(tài)雷達沒有旋轉部件容易做車規(guī),，但其實目前奧迪A8上的法雷奧的激光雷達是一款MEMS激光雷達，它內部也擁有旋轉部件,，但也并未妨礙這款雷達的車規(guī)級應用,。所以在我看來對于機械式激光雷達，它的外形才是不容易車規(guī)級的關鍵因素,。

　　其次是分辨率高,，這是固態(tài)激光雷達在技術層面上最大優(yōu)勢。相比于機械雷達固定的垂直角分辨率（Velodyne 128線雷達是0.11°）,，固態(tài)雷達由于采用了連續(xù)掃描的方式,，其垂直和水平角分辨率在低幀率（比如5Hz）下可以做到0.03°，生成“圖像級”的效果,，是機械雷達無法比擬的。（此處信息來自孫愷博士的研究）

　　最后就是成本問題,。固態(tài)雷達的元器件要遠少于機械激光雷達,，因此成本確實會降低。

　　當然,，既然是技術積累,，那么必然有條理的研發(fā)思路，他們的思路就是研發(fā),、部署,、推廣并行。整個固態(tài)產品在2017年開始研發(fā),，主要重心在微振器件方面,，同時進行研發(fā)了激光器。最終在2019年完成了三代的迭代。目前禾賽最新的固態(tài)激光雷達其探測距離高達300m,，水平視場角能達到60°,，垂直視場角可達20°，同時可以進行5°的上下調整,，抗干擾能力也沒有缺席,。

○關于未來，禾賽野心勃勃

　　從市場來看,，禾賽已經在高端激光雷達市場站穩(wěn)腳步,，但顯然他們并不滿足。出貨量更大的中,、低線束市場將成為他們未來的新戰(zhàn)場,，而為此他們也祭出了自己的“大殺器”——自研芯片。

　　芯片這個話題在今年可謂是汽車圈的熱詞,。不管是供應商還是車企,，但凡業(yè)務上和芯片沾邊都自稱芯片自研，但顯然芯片并不是那么容易入場的,，所以禾賽所謂的自研芯片是“真李逵”嗎,？

　　自研的激光雷達芯片可以帶來低成本架構的產品，因此對于價格敏感的廠商會更感興趣,，同時可以應對未來的大規(guī)模量產,。

　　而對于禾賽來說，自研芯片僅僅是開始,，未來禾賽將會誕生更多的芯片方案,，并將其應用在目前的產品線上，那么這將會推進禾賽的各類產品以更好的性能和性價比與我們見面,，我們也相信這會持續(xù)降低激光雷達市場的價格,，從而反向促進激光雷達市場的發(fā)展。

　　點評：陌生人可能并不了解禾賽科技,，它作為激光雷達市場里的一支不可忽視的力量,，在世界自動駕駛領域都是十分著名的供應商，整個團隊有豐富的激光傳感器開發(fā)經驗：設計四代蘋果iPhone電子系統(tǒng)的電子工程師,、卡爾蔡司負責鏡頭設計的光學工程師,、斯坦福大學激光傳感器研究科學家等等，如果你有機會前往他們在上海的總部,，你一定也會被這種科技公司的風格所吸引,，可以說每位員工都有獨特的個人魅力。而他們的產品也確實和目前市場上的激光雷達有所區(qū)分,，從設計到做工都顯得更有質感,，這可能也和創(chuàng)始人蘋果的經歷有一定關系,。

　　現(xiàn)在，禾賽正殺入中,、低線激光雷達市場,，而憑借自研芯片進一步降低了成本，這也將成為其市場競爭力的關鍵一環(huán),，未來禾賽能否成長為激光雷達市場中的“關鍵先生”,，我們拭目以待吧。（圖/文 汽車之家 冷曉陽）注：部分圖片來自禾賽官方資料,。

往期回顧：

先驅者（3）中國激光雷達企業(yè)逆襲記

先驅者（2）機器視覺領域的中國挑戰(zhàn)者

先驅者（1） 一文了解世界自動駕駛格局