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2017-12-19

禾赛科技发布固态激光雷达 Pandar GT,希望改变「不符合车规、更像是玩具」的高线数激光雷达现状

在今年上半年宣布完成共计 1.1 亿元人民币的 A 轮融资的人工智能初创公司禾赛科技,今天发布了固态激光雷达 Pandar GT。

「很多人都说 2017 年不会出现满足自动驾驶需求的固态激光雷达。很多人以为 Pandar GT 取名于保时捷 911 GT,野马 GT。他们都错了。」禾赛科技李一帆说。

禾赛固态激光雷达 Pandar GT 的前世 Pandar 40

2017 年 4 月,当业界还在研发 16 线激光雷达的时候,禾赛发布了用于自动驾驶的 40 线混合固态激光雷达 Pandar 40  并实现量产。相比市场上现有的产品,禾赛 Pandar 40 的优势包括 150 米距离、厘米级精度、超高角分辨率(等效 83 线)、超小体积,和显著低于国外竞品的售价及交货周期。发布产品的同时,为了帮助客户客观评估 Pandar 的性能,禾赛已经完成了大量的早期客户共同测试,包括顶尖的整车厂和自动驾驶公司如百度、蔚来汽车、智行者、驭势科技等。

据悉,Pandar40 目前已经装在了硅谷、旧金山、底特律、匹兹堡、柏林、斯图加特、慕尼黑和祖国各地的数十家顶尖自动驾驶公司的无人车上。仅加州的 44 家获得自动驾驶测试牌照的公司中,就有 13 家使用了 HESAI Pandar40。北美业务的发展,让禾赛科技专门在硅谷最繁华的 Palo Alto 开设了北美分部,以便更好更快速地服务客户。

「擅长测远距、精度高、耐高低温、运行极其平稳安静、抗震性好,成为绝大多数客户选择 Pandar40 的原因,哪怕我们的价格比竞争对手的 16 线产品贵 4 倍以上。」谈到 Pandar40 北美业务,禾赛科技李一帆很自信。

禾赛科技 Pandar40 部分公开路测客户

市面上的高线数激光雷达,都不符合车规,更像是「玩具」

在禾赛科技看来,全球激光雷达行业的客户有两个派系:「测试派」和「整车厂派」

测试派的典型公司是 Google/Waymo,他们最大的特质是「量少、钱多、着急」。

测试派的典型公司 Waymo

在这些公司中,偏早期一些的是买几台做研发和开发,收集数据,验证系统。成熟一点的客户会买几十到几百做小批量的运营,简称 Fleet Service(比如做无人出租车运营的 RoboTaxi)。这类客户特别急,因为他们开发的时间都是按周规划的,无人车是一个很大的系统,激光雷达不到位,系统就没法搭了。他们希望雷达线数越高越好(提高系统安全和冗余),对价钱相对不敏感(往往单价在数万美金)。因此,机械激光雷达是此类公司最主流的选择,当然他们同时也希望考虑固态激光雷达,前提是产品足够成熟。

整车厂派的典型公司是奥迪、宝马,他们最大的特质是「量大、钱少、标准高」。

整车厂派的典型公司奥迪

纵观全球顶级汽车厂,都有既定的第一批 LEVEL 3 以上功能量产车下线时间(SOP – Start of Production),从 2019-2022 不等。同时汽车公司对成本控制极其严格,几百美金是他们能接受的上限,而且产品需要满足苛刻的车规认证。所有的车规属性,只要一条不满足,整车厂都不会承担这个风险。由于车规认证等这些条件的限制,他们往往只能考虑固态激光雷达。由于市场上目前并没有出现可以满足所有要求的固态产品,也因此给诸多固态激光雷达公司留下一个群雄逐鹿的机会。

旋转机械激光雷达与固态激光雷达对比,图表来自禾赛科技

整车厂的客户曾经有一次半开玩笑地对李一帆说:在车厂看来,市面上所有的高线数激光雷达,都不符合车规,贵且量不大,更像是「玩具」,想要真正装到量产车上还有很长的路要走。

禾赛固态激光雷达 Pandar GT 「姗姗来迟」的真正原因

1975 年,数码相机最早被柯达的科学家发明,却被扼杀在摇篮里,因为柯达高层担心未来没有人买胶卷。之后近半个世纪,各行各业都经历着自己的「柯达时刻」,激光雷达也不例外。

而在激光雷达这个领域,机械式激光雷达就像胶卷相机,而固态激光雷达则是带来变革的数字相机。

机器人控制专家出身的李一帆,从创立禾赛之初,就看到了机械硬盘被固态 SSD 颠覆的「柯达时刻」,然而,禾赛开发的第一款激光雷达 Pandar40 却是机械旋转式,这似乎有点说不通。

禾赛的第一款激光雷达产品 Pandar40 为机械旋转式

早在 2016 年初开发 Pandar40 的时候,就同步开始了固态激光雷达 Pandar GT 的研发和验证工作,但 Pandar GT 的发布却比 Pandar40 整整晚了一年。这其中主要有两个原因:

第一:研发门槛。固态激光雷达的成像原理和传统机械式完全不同,虽然具体实现方案有很多种,但绝大多数都停留在实验室阶段,更别提车规量产了。还有一些虽然 Demo 做出来了,却因为物理原理的硬伤,卡在无法进一步提升测距性能,最终只能用在室内或者停车这样的功能上。

第二:产品定位。固态激光雷达的定位是车规级产品,这其中对成本(不超过数百美元)、体积(大约拳头大小)、温度和震动等要求都是极其严格的。如果以融资为目的做一个 demo,可以达到性能技术指标,但面对真正有量产需求的客户时,这些问题可能成为产品的硬伤而永远无法被解决。

禾赛固态激光雷达 Pandar GT 的设计理念

禾赛固态激光雷达 Pandar GT 的设计难度之大可以想象。

「我们在设计 Pandar GT 的时候,面对的是极其苛刻且互相矛盾的设计指标。市面上现有的方案都存在很大的瓶颈,传统光相控阵 OPA 功率受限无法满足距离要求,MEMS 方案一致性和产品寿命始终无法保证,Flash 系统的输出能量限制,不可能超越单点测距的系统……最终,我们在综合了各个方案的优缺点之后独创了一种激光雷达的固态成像办法,这是我们认为唯一可以在车规的前提下实现所有功能指标的固态激光雷达解决方案,也就是 Pandar GT 独用的 ZOLO 技术。」李一帆说道。

Pandar GT 独用的 ZOLO 技术:Zoomable Light Oscillator

禾赛固态激光雷达 Pandar GT 的设计理念总结下来有以下几个特点:

1. 全自主设计的加工工艺

Pandar GT 采用了全新材料和加工工艺。其独特的光学成像系统,在不牺牲性能的前提下,将整个激光雷达总零件数由超过 1000 件降低到少于 100 件,大幅降低成本,并提高了系统可靠性。

Pandar GT 核心是一套极其精密的光电成像系统。为了保证最优化的光电信噪比,禾赛几乎重新设计了这个系统链条上所有的核心元器件,而没有依赖现成的组件。

「唯一的问题是,作为一项全新的工艺,它太精密了,我们并不是十分确定这样的设计可以经受住各种恶劣环境的测试。」李一帆坦言说到。「为了让产品可以最终通过车规认证,我们在设计之初就对它怀着一颗敬畏的心。每一个环节都要做足够的可行性和可靠性验证,环境温度、震动、电磁干扰 EMC,在每一项内容不能确定能够最终满足要求之前,它还仅仅是个玩具,我们的目标不是生产玩具。」

Pandar GT 可靠性测试,图表来源:禾赛科技

2. 超远测距性能

远距测量是激光雷达最大的挑战之一,而它恰好是禾赛最擅长的领域。禾赛多年来在激光遥测仪和机械激光雷达中的积累,很重要的一块就是激光发射接收的光学优化设计,超高信噪比的电子系统,和成熟的反射光模式识别算法。每当行业普遍认为某一个距离已经是机械雷达的极限的时候,禾赛科技 CTO 向少卿会淡定地说,「还有余地。Let’s push the limit.」

人和轮胎@25m

过去一年的时间里,Pandar40 的测量远距性能从早期的 100m@40% 反射率,到最新一版的 200m@20% 反射率,提高了数倍,而这一切都是在保持激光峰值功率低于人眼安全标准的前提下进行的。

3. 动态视场调整

Pandar GT 由于其独特的光学原理,所成的像不再是垂直方向上固定的线数,而是一个动态可调的范围。视场角 FOV、角分辨率、甚至中心区的朝向,都是可以在激光雷达使用中进行动态变化的。

打个比方,以前的机械激光雷达有点像行车记录仪,角度和分辨率都是固定的,远处的物体太小就会看不清。Pandar GT 像是给了你一个望远镜,而且是可以调焦距的望远镜,如果发现前方远处地上有不明物体,不仅可以把望远镜转向那个物体,还可以很多倍地放大那个物体,给感知系统足够多的数据,一次看个清楚。

40° (H) X 30° (V) @30m
20° (H) X 15° (V) @30m
10° (H) X 7.5° (V) @30m

已经完成原型研发的 Pandar GT,下一步计划

Pandar GT 已经完成原型研发,正在与多家国际一线 OEM 和 Tier1 合作和开发测试。预计 2018 年第一季度,会给数十家量产合作伙伴正式提供 A 样件。

部分 Pandar40 的客户和早期合作伙伴在现场测试和评估结果后对 Pandar GT 给予的评价:

1. AIWAYS

爱驰亿维作为国内新势力造车的代表,正在极力推进车联网+、自动驾驶技术的商业化落地。爱驰亿维的联合创始人兼 CEO 谷峰(前上汽CFO)在亲自到访禾赛、并现场观看了 Pandar GT 的成像试验结果后,对禾赛在固态激光雷达上的研发进度感到惊讶,并表示:

固态激光雷达是 ADAS 领域的核心环境感知传感器之一,Pandar GT 的目前所表现出的性能和未来的潜力是值得我们期待的,禾赛在中国这个竞争愈发激烈的市场里,以其高效的特质占据了一席高地,我们希望今后双方在智能驾驶环境感知领域能有更多合作。

2. 智行者

作为实现无人驾驶技术批量化的国内先驱初创企业之一,智行者在蜗必达无人配送物流车小车上,搭载禾赛混合固态机械式激光雷达,并进行实地运营,在限定场景下实现真正意义上的无人驾驶。在看到禾赛下一代固态产品 Pandar GT 成像效果后,智行者创始人兼 CEO 张德兆表示:

固态激光雷达技术壁垒极高,禾赛这款产品兼顾高角分辨率和测距能力,量产后将对整个无人驾驶行业有重要的意义。

3. Roadstar.ai

Roadstar.ai 作为自动驾驶战场上冉冉升起的新星,其首席机器人科学家周光,在造访禾赛并观摩 Pandar GT 的实地测试之后,表示:

Pandar40 轻巧的设计、高角分辨率及优秀的探测距离等特点让我们相信这款产品是目前世面上性能最好的机械式激光雷达之一。在亲自看了 Pandar GT 的测试效果后,我们认为禾赛在固态激光雷达的开发和量产上具备极强的潜力。相信在不久的将来,这一产品将给这个行业带来又一轮革新。

4. 景驰

景驰科技作为自动驾驶领域的领军企业,正努力推动自动驾驶技术的进步和商业化落地。景驰科技的车辆电子工程总监张振林先生在到访禾赛并观看了 Pandar GT 的演示结果后表示:

激光雷达是实现高级别自动驾驶必备的核心传感器,而固态化可能是激光雷达走向更高性能、大规模和低成本量产的主要发展方向。很高兴看到禾赛科技在生产高质量机械式激光雷达的同时,在固态雷达的研发上也走在了行业的前列。Pandar GT 展现出的性能和潜力非常值得我们期待。
禾赛科技五周年庆合影@禾赛虹桥研发中心

禾赛科技于 2013 年成立于美国硅谷圣何塞,2014 年总部迁至上海。公司主营业务为自动驾驶激光雷达,激光天然气遥测系统等。公司聚集了光学、精密机械、电子、通信、人工智能等前沿行业的顶尖专家,毕业院校包括斯坦福大学、MIT、伊利诺伊大学香槟分校、清华大学、上海交通大学、浙江大学、复旦大学、中科院等,曾经就职机构包括苹果、三星、华为、卡尔蔡司、西部数据、联影医疗、中科院光机所/技物所/半导体所等世界级研发和科研机构。公司现有国家千人计划专家一名,上海市千人计划专家一名,博士 16 名,总人数 112 人。

2018 会是自动驾驶真正爆发的一年,众多整车厂面临设计定型,众多无人车公司会大批量开始路测。兵马未动粮草先行,2018 更会是激光雷达百花齐放的一年,机械还是固态,国货还是洋货,我们拭目以待。

这将是一个难得的黄金一代。

资讯来源:禾赛科技

题图:禾赛固态激光雷达 Pandar GT

编辑:陈壹零 / 深圳湾


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