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AEye挑戰(zhàn)激光雷達(dá)龍頭Luminar

2022/05/17
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數(shù)據(jù)來源:各公司

上表為美國5月6日股市收盤時(shí)8大激光雷達(dá)上市公司市值對(duì)比,Luminar排名第一,市值達(dá)38.8億美元,遙遙領(lǐng)先第二名的AEye。不過從跌幅來看,AEye是最堅(jiān)挺的激光雷達(dá)股票,Luminar最高股價(jià)達(dá)37.73美元,如今只有11.12美元,AEye股價(jià)最高時(shí)達(dá)10.73美元,如今還有5.28美元。大部分激光雷達(dá)股票跌幅都超過了65%,跌幅最慘的當(dāng)屬Velodyne,股價(jià)最高曾達(dá)28.9美元,2021年5月初還有13美元左右,如今僅為1.77美元,跌幅超過90%。

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

AEye的豪華投資團(tuán)如上圖,包括了全球第五大Tier1即日本豐田旗下的愛信精機(jī)和第六大Tier1德國大陸汽車,還有全球排名前20的已與佛吉亞合并的Hella海拉。整車廠包括了斯巴魯和通用汽車,此外還有空客風(fēng)投。英特爾和SK Hynix也有投資。

AEye設(shè)想的商業(yè)模式

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

AEye最主要合作伙伴是德國大陸汽車,2024年AEye的激光雷達(dá)將正式量產(chǎn),與德國大陸汽車的近距離Flash激光雷達(dá)、域控制器、毫米波雷達(dá)攝像頭配合,可能用于本田的L3級(jí)車型,本田雖號(hào)稱已推出全球第一個(gè)L3級(jí)車型Legend,但實(shí)際這只是噱頭,L3級(jí)Legend只租不賣,只有100輛,真正的量產(chǎn)車型要到2024年。本田的自動(dòng)駕駛合作伙伴主要就是德國大陸汽車和日本電產(chǎn)。

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上圖是AEye與其他4家公司產(chǎn)品對(duì)比,其中A公司就是Luminar的Hydra。

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

上圖為Hydra的參數(shù),其中分辨率方面,Luminar耍了一個(gè)小花招,它寫的最小角分辨率,實(shí)際平均角分辨率是水平0.1度,垂直0.3度。幀率方面1-30可調(diào),不過一般都是10Hz。

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

AEye與Luminar技術(shù)路線近似,激光發(fā)射方面也是1550納米光纖激光,Luminar當(dāng)初并非是要主動(dòng)選擇1550納米,而是因?yàn)楣饫w激光效率最高的波段是1550納米,Luminar最主要是看中光纖激光的高功率,和905納米的激光二極管比,光纖激光可以做到其100倍的功率。光纖激光另一個(gè)好處是方便布局,可以放在后備箱里,通過車頂利用光纖將激光送到后視鏡處或者任何地方。

AEye與Luminar有幾點(diǎn)不同,一是AEye采用雙MEMS振鏡掃描,發(fā)射與接收光路分離設(shè)計(jì)。二是AEye不采用簡(jiǎn)單的APD二極管做接收,而是用SiPM,將來可能用SPAD。最后,AEye采用的是和攝像頭一體的傳感器前融合設(shè)計(jì)。

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

上圖為AEye激光雷達(dá)專利中的雙MEMS振鏡掃描,Luminar是用兩個(gè)電機(jī)帶動(dòng)的多邊形掃描器完成,MEMS振鏡的好處是更容易過車規(guī),體積更小,缺點(diǎn)是產(chǎn)量低的情況下價(jià)格極高。

AEye整個(gè)激光雷達(dá)光路圖

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

SiPM又叫MPPC,MPPC是多像素光子計(jì)數(shù)器的縮寫,該檢測(cè)器也稱為硅光電倍增器(SiPM)。它是一種固態(tài)光電探測(cè)器,使用在Geiger模式下運(yùn)行的多個(gè)雪崩光電二極管(APD)像素。MPPC的基本元素(一個(gè)像素)是蓋革模式APD和淬滅電阻的組合,并且這些像素中的大量像素被電連接并二維排列。

激光雷達(dá)光電檢測(cè)元件對(duì)比

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

2006年,日本濱松公司在國際上首先實(shí)現(xiàn)了MPPC的商品化。近10年以來,意大利的ITC-irst,愛爾蘭的SensL公司(已被安森美收購)以及加拿大的Zecotek公司陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了MPPC的商品化。

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

上圖為多家MPPC公司的顯微鏡照片,日本濱松優(yōu)勢(shì)明顯。

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

“MPPC”——Multi Pixel Photon Counter(多像素光子計(jì)數(shù)器),這個(gè)命名是從工作原理角度出發(fā)得來的。工作電壓(蓋革區(qū))在蓋革模式(即單光子模式)下,光生載流子通過倍增就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的光脈沖,而通過對(duì)這個(gè)脈沖的檢測(cè),就可以檢測(cè)到單光子。將蓋革模式下的APD上連接一個(gè)淬滅電阻作為1個(gè)像素,就構(gòu)成了MPPC的基本單元。相比APD,MPPC的增益可達(dá)到105-106,這樣在理論上,可以在更短的時(shí)間內(nèi)得到更長的距離信息,探測(cè)帶寬也與APD不相上下。

另外,擁有小有效面積、更多像素結(jié)構(gòu)的MPPC不僅具備較快的時(shí)間特性(上升時(shí)間僅1ns左右),還可利用其獨(dú)特的光子分辨能力,將不同表面反射率的物體識(shí)別出來,從而達(dá)到測(cè)距同時(shí)分辨物體表面特性的目的。

國內(nèi)速騰聚創(chuàng)也使用了SiPM,性能比傳統(tǒng)的APD提升很多,不僅是有效距離的提升,還有信噪比的提升,也可以達(dá)到像素級(jí)圖像。

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

通過圖可以看出,AEye是前融合設(shè)計(jì),攝像頭為輔,利用攝像頭調(diào)整掃描器。

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

AEye先用攝像頭鎖定大致圖像范圍,遇到大面積空洞如天空,激光雷達(dá)會(huì)跳過這些區(qū)域不掃描,遇到物體密集區(qū)域,則增加掃描密度。這樣不僅提高性能,也避免激光雷達(dá)產(chǎn)生空洞。所謂空洞是,激光雷達(dá)由遠(yuǎn)及近靠近過程中,出現(xiàn)的點(diǎn)云“時(shí)有時(shí)無”的丟失現(xiàn)象被稱為“空洞”。障礙物原始點(diǎn)云的“時(shí)有時(shí)無”會(huì)讓感知軟件難以連續(xù)跟蹤,從而無法準(zhǔn)確判斷是不是一個(gè)固定障礙物,容易導(dǎo)致危險(xiǎn)的急剎車或頻繁的“減速加速”現(xiàn)象。

AEye的傳感器融合流程

圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

上圖就是“2D”,圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

對(duì)比消除重復(fù)點(diǎn),這主要解決激光雷達(dá)的鬼影,對(duì)于高反射率物體,進(jìn)入到激光雷達(dá)視場(chǎng)及測(cè)距范圍后,輸出的點(diǎn)云除了在真實(shí)位置有成像以外,還容易在其它位置形成一個(gè)形狀、大小類似的成像,而這個(gè)虛假的成像被稱為“鬼影”。不同類型激光雷達(dá)產(chǎn)生“鬼影”的行蹤各不相同。常見的高反射率物體包括交通指示牌、錐桶、三角指示牌、汽車牌照、尾燈等。還有就是膨脹,對(duì)于高反射率物體,另外一個(gè)異?,F(xiàn)象就是“膨脹”。“膨脹”是指激光掃描高反射率物體后,輸出的點(diǎn)云會(huì)向四周擴(kuò)散,看起來就像“膨脹”了一樣,因此稱為高反“膨脹”。

AEye的傳感器前融合是一個(gè)非常好的思路,如今多線激光雷達(dá)的算法仍然是基于BEV的PiontPillar算法,這種將3D變成2D CNN的算法,效率一流,精度不理想,同時(shí)也喪失了眾多3D信息,讓激光雷達(dá)稱為一個(gè)近似攝像頭的東西,效果反而不如單純視覺的特斯拉。激光雷達(dá)要發(fā)揮全部潛力,不能沿用深度學(xué)習(xí)這種攝像頭領(lǐng)域最常見的算法,必須使用傳統(tǒng)的可解釋可預(yù)測(cè)的幾何算法,否則激光雷達(dá)意義甚微,這恐怕也是激光雷達(dá)股價(jià)持續(xù)暴跌的原因之一。

Luminar

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Luminar正在迎來一個(gè)車輛安全和自主的新時(shí)代。在過去的十年里,Luminar建立了一個(gè)先進(jìn)的硬件和軟件平臺(tái),使其50多個(gè)行業(yè)合作伙伴,包括全球大多數(shù)汽車原始設(shè)備制造商能夠合作。

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