激光雷達(dá)：智能汽車的下一仗

最近資本市場(chǎng)，新能源“三傻”在大鬧華爾街，互聯(lián)網(wǎng)上也十分熱鬧，馬斯克何小鵬兩位創(chuàng)始人在社交平臺(tái)上吵了起來(lái)。

11月20日，在廣州車展上，小鵬汽車發(fā)布了一款“鵬翼版”全新P7，其CEO何小鵬透露明年將推出全球首款搭載激光雷達(dá)的量產(chǎn)智能汽車。當(dāng)晚馬斯克就在Twitter上嘲諷小鵬汽車軟件模仿特斯拉，隨后何小鵬則在微博強(qiáng)硬回懟，聲稱要將特斯拉打得找不著東。

去年馬斯克還吐槽“激光雷達(dá)就像人身上長(zhǎng)了一堆闌尾，闌尾本身的存在基本是無(wú)意義的”，“任何依賴激光雷達(dá)的公司都可能無(wú)疾而終”。按理說(shuō)，激光雷達(dá)已經(jīng)不在馬斯克的視野范圍內(nèi)了，為何卻在這個(gè)時(shí)候因?yàn)榧す饫走_(dá)而親自上陣懟小鵬汽車呢？

有趣的是，在汽車圈子之外的華為也開始密集釋放關(guān)于量產(chǎn)車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)的消息。在今年廣州車展期間，華為智能汽車解決方案BU總裁王軍接受媒體采訪時(shí)表示，華為的激光雷達(dá)已經(jīng)成為車企搶購(gòu)的爆品，并考慮在近期做一個(gè)激光雷達(dá)產(chǎn)品的整體發(fā)布。

為何馬斯克要因?yàn)榧す饫走_(dá)打口水仗，為何巨頭們紛紛盯著激光雷達(dá)？這都要從汽車的智能駕駛說(shuō)起。

01 智能駕駛怎么做？

在《速度與激情8》中，大反派查理茲·塞隆為了搶奪核武器****裝置，用高科技黑入汽車智能駕駛系統(tǒng)，使得上千輛無(wú)人汽車組成了一支龐大的“僵尸車”軍團(tuán)，在街頭****俄國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)的專車，汽車巨浪在街頭洶涌前進(jìn)，畫面震撼。

那智能駕駛究竟怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？

簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是給常規(guī)車加上智能駕駛模塊，再連上通信網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)模塊主要有三大核心功能：環(huán)境感知—計(jì)算決策—控制執(zhí)行，分別對(duì)應(yīng)于人的“眼睛-大腦-神經(jīng)”。

它們的功能執(zhí)行邏輯也很簡(jiǎn)單，非常像人類：走在路上，首先眼睛發(fā)現(xiàn)對(duì)面走來(lái)了一個(gè)人，然后大腦去決策怎么躲避這個(gè)人，最后是神經(jīng)驅(qū)動(dòng)肢體去繞開這個(gè)人。

智能汽車的眼睛主要是由攝像頭、激光雷達(dá)、高精度地圖、GPS定位等構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)收集車身周邊信息，確定車輛的位置。

智能汽車的大腦是在收到了眼睛傳來(lái)的數(shù)據(jù)信息后，通過(guò)計(jì)算芯片+感知算法，去識(shí)別交通狀況，然后分析計(jì)算出最優(yōu)的路線。

智能汽車的神經(jīng)是基于大腦給出的決策結(jié)果，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)等下達(dá)指令，控制車輛運(yùn)行狀態(tài)，執(zhí)行駕駛路線。

而馬斯克和何小鵬的爭(zhēng)論點(diǎn)在于：應(yīng)該主要用什么來(lái)當(dāng)眼睛，激光雷達(dá)還是攝像頭？

02 智能汽車眼睛誰(shuí)來(lái)當(dāng)？

視覺方案模仿的是人眼，主要是靠“看”，相當(dāng)于一個(gè)二維照相機(jī)。雷達(dá)方案模仿的是蝙蝠，是立體的“掃”，相當(dāng)于一個(gè)三維照相機(jī)。

視覺方案的好處在于，已經(jīng)相對(duì)成熟。以攝像頭主導(dǎo)、配合毫米波雷達(dá)等低成本元件，構(gòu)成純視覺計(jì)算，可以滿足當(dāng)前L2級(jí)自動(dòng)駕駛的需求，典型代表就是特斯拉。

但攝像頭拍下來(lái)的畢竟是二維圖像，相比三維信息更難挖掘，需要更強(qiáng)大的算法、大量數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和更長(zhǎng)期的研發(fā)投入，并且會(huì)存在精度、穩(wěn)定性和視野等方面的缺陷，暫時(shí)無(wú)法滿足L3級(jí)以上的自動(dòng)駕駛要求。

雷達(dá)方案可以創(chuàng)建出清晰的3D圖像，通?？吹酶h(yuǎn)，看得更清晰，抗干擾能力也更強(qiáng)，可以滿足L3級(jí)以上的自動(dòng)駕駛要求，但成本也更高。通常以激光雷達(dá)主導(dǎo)，配合攝像頭、毫米波雷達(dá)等元件，典型代表為谷歌Waymo、國(guó)內(nèi)的百度Apollo。

根據(jù)結(jié)構(gòu)，激光雷達(dá)分為機(jī)械式、固態(tài)式和混合固態(tài)式三種，可以說(shuō)是傳統(tǒng)版、高配版和市場(chǎng)版三種路線。

機(jī)械式激光雷達(dá)當(dāng)前技術(shù)最為成熟，通過(guò)機(jī)械旋轉(zhuǎn)360°掃描的方式收集信息，所以轉(zhuǎn)得越快，收集的信息越多。但因?yàn)槔锩鏅C(jī)械部件太多，調(diào)試裝配復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本很難降低，并且機(jī)械部件在真實(shí)路況下比較容易損壞，難以符合車規(guī)的要求。

固態(tài)式激光雷達(dá)屬于“高富帥”版，分為OPA和Flash兩種，都不需要機(jī)械部件，但當(dāng)前技術(shù)都不成熟。前者技術(shù)原理和戰(zhàn)斗機(jī)的相控陣?yán)走_(dá)類似，量產(chǎn)成本很高。后者原理是快閃，可以一次性完成對(duì)整個(gè)場(chǎng)景的3D繪制。兩者都是明日之星，現(xiàn)在汽車還高攀不上。

當(dāng)前，混合固態(tài)激光雷達(dá)是最有希望快速落地的方案，它把所有的機(jī)械部件集成到單個(gè)芯片上，通過(guò)電路來(lái)控制旋轉(zhuǎn)，所以雷達(dá)本身不需要大幅旋轉(zhuǎn)，真實(shí)路況下不容易損壞，量產(chǎn)能力大幅提高，在芯片摩爾定律助力下，未來(lái)量產(chǎn)成本有望降低至數(shù)百美元。

隨著未來(lái)自動(dòng)駕駛技術(shù)的進(jìn)一步普及，激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。咨詢機(jī)構(gòu)Yole預(yù)計(jì)，2025年全球激光雷達(dá)出貨量約470萬(wàn)個(gè)，銷售額約61.9億美元。

激光雷達(dá)看起來(lái)這么美，為何各家車企卻并不見得對(duì)此有多狂熱呢？

03 特斯拉不愛，小鵬下場(chǎng)干

說(shuō)白了，現(xiàn)在車上裝激光雷達(dá)，賬還是有點(diǎn)算不過(guò)來(lái)。

馬斯克曾說(shuō)“激光雷達(dá)，免費(fèi)他都不用”，他想從算法上解決視覺信息的處理問題。

他的理由也很簡(jiǎn)單，馬斯克認(rèn)為車和道路都是為人類設(shè)計(jì)的，人的視覺加大腦處理信息的模式可以安全行駛，那么自動(dòng)駕駛也可以做到。雷達(dá)是人都不具有的感官，干嘛要裝，這不是正常人拄拐杖，多此一舉嗎？

但更可能讓馬斯克看不上的原因是當(dāng)前激光雷達(dá)成本高昂，是視覺解決方案的十倍以上。以Velodyne的激光雷達(dá)為例，16線束的激光雷達(dá)需要約4千美元，64線束的更是高達(dá)8萬(wàn)美元，相比之下，攝像頭自動(dòng)駕駛的硬件成本才幾百美元。

一個(gè)激光雷達(dá)價(jià)格頂?shù)纳蟽奢vModel3，這種燒錢玩意，馬斯克自然不感冒。

小鵬則在考慮打安全牌來(lái)和特斯拉競(jìng)爭(zhēng)。小鵬聲稱之后要采用攝像頭+毫米波雷達(dá)+超聲波雷達(dá)+激光雷達(dá)的融合方式來(lái)搞自動(dòng)駕駛，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是加滿裝備跑得更快更穩(wěn)更安全。

可即使激光雷達(dá)能滿足L3以上級(jí)別的自動(dòng)駕駛要求，高昂的成本，小鵬汽車又該如何應(yīng)對(duì)呢？

小鵬自己的答案是其一直在培養(yǎng)自己的供應(yīng)商，通過(guò)提升訂單量可以大幅降低制造成本，也可以增強(qiáng)自己的議價(jià)能力。但除了這個(gè)答案之外，顯然華為的入局是一個(gè)不可忽視的外部變量。

就在小鵬和特斯拉互懟之際，華為也透露在研究激光雷達(dá)，目標(biāo)是短期內(nèi)開發(fā)出100線的產(chǎn)品，并在未來(lái)將成本降至200美元，甚至100美元。華為輪值董事長(zhǎng)徐直軍還聲稱，“特斯拉現(xiàn)在能做到的事情，我們都能做到”，正在將華為的兵團(tuán)作戰(zhàn)應(yīng)用于激光雷達(dá)。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，小鵬直接挑戰(zhàn)低價(jià)激光雷達(dá)可能有點(diǎn)懸，但華為的入局讓這場(chǎng)爭(zhēng)論出現(xiàn)變局。

此外，今年8月大疆宣布可以量產(chǎn)千元級(jí)別車用激光雷達(dá)，適用于L3、L4級(jí)別自動(dòng)駕駛。Horizon和Tele-15的價(jià)格分別只要6499和9000元，相比于Velodyne的幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)元已經(jīng)非常便宜了，這可能也是小鵬的底氣來(lái)源。

如果未來(lái)一兩年激光雷達(dá)價(jià)格大幅下降，“免費(fèi)也不用”的特斯拉仍然繼續(xù)堅(jiān)持自己的視覺方案，可能真夠馬斯克喝一壺的。

當(dāng)然激光雷達(dá)也不是完美的，應(yīng)用中也存在著不足。比如大霧和大雨會(huì)減弱激光信號(hào)的強(qiáng)度，精度會(huì)下降，并且現(xiàn)在的激光雷達(dá)的點(diǎn)云是基于幾何呈現(xiàn)的，雖然能分辨出形狀，但卻不能辨別顏色和紋理等，這意味著激光雷達(dá)還無(wú)法區(qū)分紙袋和石頭的不同。

激光雷達(dá)配合其他傳感器的整體方案可能才是應(yīng)用方向。

04 投資展望：智能駕駛產(chǎn)業(yè)鏈

在智能駕駛產(chǎn)業(yè)鏈的三個(gè)層面中，環(huán)境感知主要對(duì)應(yīng)的是攝像頭、雷達(dá)（包括超聲波、毫米波、激光雷達(dá)）；計(jì)算決策主要對(duì)應(yīng)的是計(jì)算芯片、感知算法、高精地圖、通信技術(shù)等方面；而控制執(zhí)行則是制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)等方面。

海外廠商存在先發(fā)優(yōu)勢(shì)，國(guó)產(chǎn)勢(shì)力也正逐步崛起。美國(guó)Velodyne一馬當(dāng)先，今年已經(jīng)成功上市，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也在百花齊放，競(jìng)相準(zhǔn)備IPO。

智能汽車是硬件+軟件的結(jié)合，當(dāng)前世界的頭號(hào)玩家就是中美兩國(guó)。特斯拉與中國(guó)新勢(shì)力的競(jìng)爭(zhēng)，也是中美硬件、軟件科技人才的競(jìng)爭(zhēng)，也是美國(guó)開放合作和中國(guó)大兵團(tuán)作戰(zhàn)的競(jìng)爭(zhēng)。

圍觀一場(chǎng)CEO直接的口水戰(zhàn)，固然樂趣十足，但背后的技術(shù)路線之爭(zhēng)，才會(huì)給我們的生活帶來(lái)更深遠(yuǎn)的改變。

參考資料：

[1] 中信證券：激光雷達(dá)—自動(dòng)駕駛汽車的“火眼金睛”

[2] 華西證券：智能駕駛：重構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)

[3] 華泰證券：自動(dòng)駕駛提速，布局明日之星

[4] 國(guó)信證券：汽車前瞻研究系列（二）

[5] 東吳證券：AIoT車聯(lián)網(wǎng)系列深度之一：網(wǎng)聯(lián)化與智能化，共筑“無(wú)人駕駛”之路

[6] 中信建投：無(wú)人駕駛生態(tài)剖析，端還是云？

[7] 車東西，小鵬自動(dòng)駕駛負(fù)責(zé)人：激光雷達(dá)成本并非不可接受。

[8] 蓋世汽車，技術(shù)成果加速兌現(xiàn)，華為汽車局進(jìn)入2.0時(shí)代

[9] 觀察者網(wǎng)，華為擬短期制成100線激光雷達(dá)，成本或降至100美元

[10] 電子說(shuō)，用視覺替代激光雷達(dá)，可能嗎？特斯拉為何不用激光雷達(dá)？