[汽車(chē)之家 先驅(qū)者]  在上一篇的《先驅(qū)者》中，我們深入到了自動(dòng)駕駛的核心零部件領(lǐng)域，為大家介紹了激光雷達(dá)的前世今生，以及中國(guó)和海外市場(chǎng)的相關(guān)情況。這一篇我們將繼續(xù)深入了解激光雷達(dá)。為此，我們走訪(fǎng)了國(guó)內(nèi)頂級(jí)的激光雷達(dá)生產(chǎn)商——禾賽科技。禾賽科技是高端激光雷達(dá)市場(chǎng)的一匹黑馬，在國(guó)內(nèi)外自動(dòng)駕駛廠商中享有較高的聲譽(yù)。同時(shí)也是高端激光雷達(dá)領(lǐng)域大佬Velodyne的老對(duì)手。從禾賽的產(chǎn)品迭代上，我們可以清晰的看到自動(dòng)駕駛的演變過(guò)程，而他們未來(lái)的產(chǎn)品也從某種程度上預(yù)示著自動(dòng)駕駛未來(lái)的方向。

○起源·斯坦福學(xué)霸和好基友們的創(chuàng)業(yè)夢(mèng)

　　2013年，一家名不見(jiàn)經(jīng)傳的創(chuàng)業(yè)公司悄悄在美國(guó)圣何塞成立。向少卿是這家創(chuàng)業(yè)公司的首席技術(shù)官，而他的履歷對(duì)于一名工科生來(lái)說(shuō)堪稱(chēng)完美。本科以綜合成績(jī)?nèi)�系第一畢業(yè)于清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系，并獲得全校級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)生榮譽(yù)。2007年獲得全額獎(jiǎng)學(xué)金fellowship赴美國(guó)斯坦福大學(xué)留學(xué)，獲得電子工程和機(jī)械工程雙碩士學(xué)位。

　　禾賽科技成立之初并不是一家激光雷達(dá)公司，而是一家研發(fā)激光甲烷遙測(cè)技術(shù)的公司，說(shuō)的貼近生活點(diǎn)就是研究對(duì)天然氣泄漏的檢測(cè)。憑借著技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，禾賽在成立一年后就完成了甲烷分析儀的開(kāi)發(fā)，而且其對(duì)甲烷的探測(cè)響應(yīng)可以達(dá)到ppb級(jí)別（1秒的相應(yīng)時(shí)間），這個(gè)技術(shù)在世界上僅有四家公司可以達(dá)到這個(gè)水平。

　　雖然激光甲烷遙測(cè)儀為禾賽科技帶來(lái)了不錯(cuò)的收益，但畢竟這是一個(gè)較為成熟的行業(yè)，同時(shí)市場(chǎng)也不大，因此在2015年，三位創(chuàng)始人開(kāi)始尋找一個(gè)新的市場(chǎng)。孫愷發(fā)現(xiàn)了一個(gè)和激光甲烷遙測(cè)儀類(lèi)似的產(chǎn)品，這就是激光雷達(dá)。

　　正是這個(gè)建議，讓禾賽科技正式開(kāi)啟了激光雷達(dá)之路。

○從32線(xiàn)到40線(xiàn)，高端是禾賽科技的標(biāo)簽

　　得益于激光甲烷遙測(cè)儀的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，以及在光電領(lǐng)域的技術(shù)積累，禾賽發(fā)現(xiàn)他們開(kāi)發(fā)激光雷達(dá)并沒(méi)有太多瓶頸，因?yàn)樵诠怆娫O(shè)計(jì)、信號(hào)處理等方面都有很多類(lèi)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(xiàn)產(chǎn)品（Velodyne，激光雷達(dá)界的頂級(jí)公司，類(lèi)似谷歌在搜索界的地位）則是土豪公司專(zhuān)享，更多廠商還是希望能得到性?xún)r(jià)比更合適的產(chǎn)品。因此從32線(xiàn)激光雷達(dá)發(fā)布，禾賽科技就開(kāi)始進(jìn)入不少自動(dòng)駕駛公司的視線(xiàn)。

　　不過(guò)，在完成了第一個(gè)32線(xiàn)激光雷達(dá)的開(kāi)發(fā)后，禾賽科技的極客們也發(fā)現(xiàn)了不少的問(wèn)題。從前禾賽生產(chǎn)的激光甲烷遙測(cè)儀雖然也會(huì)應(yīng)用在某些惡劣的場(chǎng)景，但總體來(lái)說(shuō)并沒(méi)有那么苛刻，但激光雷達(dá)顯然并不相同。

　　但是對(duì)于激光雷達(dá)來(lái)說(shuō)，它的內(nèi)部精密而復(fù)雜，同時(shí)除了激光器還要有旋轉(zhuǎn)部件，如果在室內(nèi)工作還不需要考慮太多，但如果在室外遭遇各種風(fēng)霜雪雨那簡(jiǎn)直是對(duì)精密儀器的摧殘，同時(shí)車(chē)輛的振動(dòng)還有外界空氣的濕度、雨水等也是對(duì)激光雷達(dá)的巨大挑戰(zhàn)。

　　這些問(wèn)題給了禾賽科技的極客們當(dāng)頭一棒，汽車(chē)工業(yè)的門(mén)檻顯然沒(méi)有想象中那么簡(jiǎn)單，而且門(mén)票也十分昂貴，另一方面激光雷達(dá)也確實(shí)是個(gè)新興領(lǐng)域，大家都是摸石頭過(guò)河，從生產(chǎn)鏈上將都有沒(méi)現(xiàn)成的產(chǎn)業(yè)，因此都需要禾賽科技自己去摸索創(chuàng)新。（后來(lái)禾賽自己開(kāi)發(fā)了自己的激光雷達(dá)測(cè)試流程，下面視頻就是部分測(cè)試的紀(jì)錄。）

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　　而學(xué)霸之所以成為學(xué)霸，是因?yàn)樗麄兏�愿意迎難而上。鏡頭不好設(shè)計(jì)，可以找卡爾蔡司，電子系統(tǒng)不好設(shè)計(jì)有蘋(píng)果的首席向少卿，激光器不好研究有斯坦福的老師，通過(guò)多方面的力量，禾賽科技在發(fā)布32線(xiàn)一年后，再次研發(fā)出了自家真正意義上的商業(yè)產(chǎn)品——Pandar 40。

　　最重要的是專(zhuān)門(mén)對(duì)自動(dòng)駕駛優(yōu)化了掃描線(xiàn)分部，同時(shí)垂直角分辨率只有0.33°，探測(cè)距離高達(dá)150米，這樣的數(shù)據(jù)表現(xiàn)全面超越了當(dāng)時(shí)的Velodyne64線(xiàn)激光雷達(dá)。

　　數(shù)據(jù)不能當(dāng)飯吃，只有實(shí)測(cè)才能見(jiàn)真章。在實(shí)際測(cè)試中，對(duì)于50米外的行人探測(cè)，我們可以清楚的看到不同角分辨率激光雷達(dá)的情況，禾賽40線(xiàn)激光雷達(dá)人身上會(huì)有6條線(xiàn)，Velodyne 64線(xiàn)會(huì)產(chǎn)生5條線(xiàn)，而Velodyne 16線(xiàn)只會(huì)產(chǎn)生1條線(xiàn)。

　　 從禾賽40線(xiàn)激光雷達(dá)和Velodyne 64線(xiàn)的模擬點(diǎn)云圖里能清楚地辯認(rèn)出人形，但在Velodyne 16線(xiàn)上則完全看不出人形。

　　Pandar 40的出現(xiàn)徹底盤(pán)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(jiàn)經(jīng)傳的公司產(chǎn)品開(kāi)始被自動(dòng)駕駛公司熟知，尤其是國(guó)外自動(dòng)駕駛廠商開(kāi)始選擇禾賽的激光雷達(dá)作為“替代產(chǎn)品”。

　　與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛公司也開(kāi)始注意到禾賽，之前投在過(guò)Velodyne的百度也開(kāi)始使用禾賽的產(chǎn)品，同時(shí)文遠(yuǎn)知行、Auto X等也開(kāi)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(shuō)既展示了自己的實(shí)力，又從很多OEM以及Tier 1中學(xué)到了大量經(jīng)驗(yàn)，他們更了解自動(dòng)駕駛公司對(duì)產(chǎn)品的需求，同時(shí)也對(duì)自家的產(chǎn)品有了更多的認(rèn)知。因此以40線(xiàn)激光雷達(dá)為核心，他們陸續(xù)開(kāi)發(fā)出多個(gè)系列。比如Pandar40的升級(jí)版，Pandar40P亦或是更注重性?xún)r(jià)比的Pandar40M。

　　你是不是有過(guò)這樣的疑惑，激光雷達(dá)在測(cè)距的時(shí)候，會(huì)把一束光打到遠(yuǎn)處的物體上，迅速被反射回來(lái)，通過(guò)光傳播的時(shí)間和速度就可以準(zhǔn)確地算出汽車(chē)與障礙物之間的距離。那么如果有兩臺(tái)自動(dòng)駕駛車(chē)一起行駛在馬路上，不同激光雷達(dá)之間是否會(huì)發(fā)生干擾呢？答案當(dāng)時(shí)是肯定的，而且這個(gè)問(wèn)題確實(shí)是行業(yè)內(nèi)一個(gè)很大的難題。我們知道惡劣的環(huán)境比如霧霾、大雪都會(huì)對(duì)激光雷達(dá)產(chǎn)生一定影響，但激光雷達(dá)可以依靠算法進(jìn)行消除，而不同激光雷達(dá)的脈沖波很難被算法消除，它極易產(chǎn)生混淆，這就會(huì)讓激光雷達(dá)產(chǎn)生噪點(diǎn)。這些噪點(diǎn)會(huì)直接影響自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)于障礙物的判斷，那結(jié)果將是十分致命的。

　　禾賽科技的一個(gè)技術(shù)點(diǎn)就在于擁有抗干擾能力。具體來(lái)說(shuō)，禾賽將自家的激光雷達(dá)的每束光都進(jìn)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(dá)具有完全抗干擾的能力，這樣激光雷達(dá)就完全不受其他激光雷達(dá)的干擾，點(diǎn)云也不會(huì)出現(xiàn)噪點(diǎn)，對(duì)于障礙物會(huì)有更準(zhǔn)確的判斷。

　　第二個(gè)優(yōu)勢(shì)在于測(cè)量的距離很遠(yuǎn)（Pandar40P測(cè)距可達(dá)200m）。激光雷達(dá)的探測(cè)距離是一個(gè)很重要的性能指標(biāo)，也是很多廠商喜歡拿來(lái)對(duì)比的數(shù)據(jù)，而探測(cè)距離遠(yuǎn)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(gè)被大家忽略的優(yōu)點(diǎn)在于可以提高對(duì)近距離物體的感知能力。

　　道路上的物體其實(shí)擁有不同的反光率，顏色其實(shí)也會(huì)對(duì)反射率產(chǎn)生一定影響。如果我們測(cè)遠(yuǎn)能力進(jìn)行了提升，那么在近距離的探測(cè)中就可以得到更多的障礙物細(xì)節(jié)，這在激光雷達(dá)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域稱(chēng)其為“有效感知點(diǎn)”提升。更多的有效感知點(diǎn)帶來(lái)的好處就是更好的準(zhǔn)確性，同時(shí)魯棒性也會(huì)相應(yīng)提高。

　　Pandar40M則是一個(gè)更經(jīng)濟(jì)性的選擇，它的探測(cè)距離被限制在0.3m-120m，性能比Pandar40P也略遜一籌，不過(guò)價(jià)格要更美麗。

　　總的來(lái)說(shuō)，這種雷達(dá)的主要特點(diǎn)就是在于汽車(chē)盲區(qū)探測(cè)，當(dāng)然產(chǎn)品定位依然走高端路線(xiàn)，因此它的售價(jià)是4999美元。

　　當(dāng)時(shí)德國(guó)“朋友”為了刁難中國(guó)廠商，給出了開(kāi)發(fā)160線(xiàn)激光雷達(dá)的要求，如果能夠開(kāi)發(fā)，那么就可以競(jìng)標(biāo)，本來(lái)德國(guó)人認(rèn)為這是一個(gè)不可能完成的項(xiàng)目，但禾賽竟然用了3個(gè)月完成了開(kāi)發(fā)，這件事情也讓德國(guó)人大為吃驚，同時(shí)也對(duì)禾賽刮目相看。

　　而禾賽因?yàn)殚_(kāi)發(fā)160線(xiàn)激光雷達(dá)的經(jīng)驗(yàn)，很輕松的開(kāi)發(fā)出了這款128線(xiàn)的激光雷達(dá)產(chǎn)品。Pandar128從設(shè)計(jì)之初的目標(biāo)就非常明確，瞄準(zhǔn)車(chē)規(guī)和量產(chǎn)要求的旗艦激光雷達(dá)。

　　從禾賽激光雷達(dá)的發(fā)展很清晰地看出，禾賽在開(kāi)發(fā)激光雷達(dá)之后，其實(shí)發(fā)展方向很明確，首先掌握核心技術(shù)和設(shè)計(jì)，其實(shí)主打高端市場(chǎng)。而它的發(fā)展也確實(shí)如同芝麻開(kāi)花，這自然也引起了行業(yè)大佬的注意，在2019年Velodyne以侵犯專(zhuān)利為由將禾賽科技告上美國(guó)法院，而禾賽自然不甘示弱，在中國(guó)和德國(guó)將Velodyne同樣告上法庭。整個(gè)過(guò)程并沒(méi)有在外界引起太多影響，但內(nèi)部的險(xiǎn)惡自然可想而知，我也不愿意去猜測(cè)中間的故事，但最終結(jié)果是兩家達(dá)成了和解，而Velodyne也在去年推出了中國(guó)市場(chǎng)，而在關(guān)鍵技術(shù)上，最終倆家也達(dá)成了全球?qū)＠�交叉許可協(xié)議，這場(chǎng)鬧劇最終也被人們漸漸忘卻……

○機(jī)械要被淘汰，固態(tài)才是未來(lái)？

　　在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，我們經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到這樣的聲音，固態(tài)雷達(dá)是未來(lái)，機(jī)械雷達(dá)馬上被取代。但真實(shí)情況是，我們體驗(yàn)的每個(gè)Robotaxi車(chē)隊(duì)都是采用機(jī)械式激光雷達(dá)的方案，而固態(tài)雷達(dá)的身影卻沒(méi)有出現(xiàn)。

　　實(shí)際上，何謂固態(tài)雷達(dá)這問(wèn)題在業(yè)內(nèi)早有爭(zhēng)議。一般來(lái)說(shuō)，目前業(yè)內(nèi)會(huì)把非完全旋轉(zhuǎn)的激光雷達(dá)成為固態(tài)雷達(dá)，但是也有專(zhuān)家認(rèn)為（比如禾賽的工程師們）這種命名方式并不夠準(zhǔn)確，其實(shí)目前的固態(tài)雷達(dá)內(nèi)部也有微小的移動(dòng)部件，比如MEMS固態(tài)雷達(dá)，它內(nèi)部有掃描鏡等機(jī)械設(shè)備，因此不能算嚴(yán)格的固態(tài)。

　　那么固態(tài)激光雷達(dá)有什么優(yōu)勢(shì)呢？首先就是車(chē)規(guī)級(jí)，說(shuō)白了就是可靠性強(qiáng)。但是這確實(shí)有待考究，我們經(jīng)常說(shuō)固態(tài)雷達(dá)沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件容易做車(chē)規(guī)，但其實(shí)目前奧迪A8上的法雷奧的激光雷達(dá)是一款MEMS激光雷達(dá)，它內(nèi)部也擁有旋轉(zhuǎn)部件，但也并未妨礙這款雷達(dá)的車(chē)規(guī)級(jí)應(yīng)用。所以在我看來(lái)對(duì)于機(jī)械式激光雷達(dá)，它的外形才是不容易車(chē)規(guī)級(jí)的關(guān)鍵因素。

　　其次是分辨率高，這是固態(tài)激光雷達(dá)在技術(shù)層面上最大優(yōu)勢(shì)。相比于機(jī)械雷達(dá)固定的垂直角分辨率（Velodyne 128線(xiàn)雷達(dá)是0.11°），固態(tài)雷達(dá)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(jí)”的效果，是機(jī)械雷達(dá)無(wú)法比擬的。（此處信息來(lái)自孫愷博士的研究）

　　最后就是成本問(wèn)題。固態(tài)雷達(dá)的元器件要遠(yuǎn)少于機(jī)械激光雷達(dá)，因此成本確實(shí)會(huì)降低。

　　當(dāng)然，既然是技術(shù)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(gè)固態(tài)產(chǎn)品在2017年開(kāi)始研發(fā)，主要重心在微振器件方面，同時(shí)進(jìn)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(dá)其探測(cè)距離高達(dá)300m，水平視場(chǎng)角能達(dá)到60°，垂直視場(chǎng)角可達(dá)20°，同時(shí)可以進(jìn)行5°的上下調(diào)整，抗干擾能力也沒(méi)有缺席。

○關(guān)于未來(lái)，禾賽野心勃勃

　　從市場(chǎng)來(lái)看，禾賽已經(jīng)在高端激光雷達(dá)市場(chǎng)站穩(wěn)腳步，但顯然他們并不滿(mǎn)足。出貨量更大的中、低線(xiàn)束市場(chǎng)將成為他們未來(lái)的新戰(zhàn)場(chǎng)，而為此他們也祭出了自己的“大殺器”——自研芯片。

　　芯片這個(gè)話(huà)題在今年可謂是汽車(chē)圈的熱詞。不管是供應(yīng)商還是車(chē)企，但凡業(yè)務(wù)上和芯片沾邊都自稱(chēng)芯片自研，但顯然芯片并不是那么容易入場(chǎng)的，所以禾賽所謂的自研芯片是“真李逵”嗎？

　　自研的激光雷達(dá)芯片可以帶來(lái)低成本架構(gòu)的產(chǎn)品，因此對(duì)于價(jià)格敏感的廠商會(huì)更感興趣，同時(shí)可以應(yīng)對(duì)未來(lái)的大規(guī)模量產(chǎn)。

　　而對(duì)于禾賽來(lái)說(shuō)，自研芯片僅僅是開(kāi)始，未來(lái)禾賽將會(huì)誕生更多的芯片方案，并將其應(yīng)用在目前的產(chǎn)品線(xiàn)上，那么這將會(huì)推進(jìn)禾賽的各類(lèi)產(chǎn)品以更好的性能和性?xún)r(jià)比與我們見(jiàn)面，我們也相信這會(huì)持續(xù)降低激光雷達(dá)市場(chǎng)的價(jià)格，從而反向促進(jìn)激光雷達(dá)市場(chǎng)的發(fā)展。

　　點(diǎn)評(píng)：陌生人可能并不了解禾賽科技，它作為激光雷達(dá)市場(chǎng)里的一支不可忽視的力量，在世界自動(dòng)駕駛領(lǐng)域都是十分著名的供應(yīng)商，整個(gè)團(tuán)隊(duì)有豐富的激光傳感器開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)：設(shè)計(jì)四代蘋(píng)果iPhone電子系統(tǒng)的電子工程師、卡爾蔡司負(fù)責(zé)鏡頭設(shè)計(jì)的光學(xué)工程師、斯坦福大學(xué)激光傳感器研究科學(xué)家等等，如果你有機(jī)會(huì)前往他們?cè)谏虾５目偛�，你一定也�?huì)被這種科技公司的風(fēng)格所吸引，可以說(shuō)每位員工都有獨(dú)特的個(gè)人魅力。而他們的產(chǎn)品也確實(shí)和目前市場(chǎng)上的激光雷達(dá)有所區(qū)分，從設(shè)計(jì)到做工都顯得更有質(zhì)感，這可能也和創(chuàng)始人蘋(píng)果的經(jīng)歷有一定關(guān)系。

　　現(xiàn)在，禾賽正殺入中、低線(xiàn)激光雷達(dá)市場(chǎng)，而憑借自研芯片進(jìn)一步降低了成本，這也將成為其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵一環(huán)，未來(lái)禾賽能否成長(zhǎng)為激光雷達(dá)市場(chǎng)中的“關(guān)鍵先生”，我們拭目以待吧。（圖/文 汽車(chē)之家 冷曉陽(yáng)）注：部分圖片來(lái)自禾賽官方資料。

往期回顧：

先驅(qū)者（3）中國(guó)激光雷達(dá)企業(yè)逆襲記

先驅(qū)者（2）機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域的中國(guó)挑戰(zhàn)者

先驅(qū)者（1） 一文了解世界自動(dòng)駕駛格局