12月13日-15日，36氪WISE2021新(xin)經濟之王峰會在上海舉行，今年我們以「硬(ying)(ying)核(he)(he)時代」為主題。“硬(ying)(ying)核(he)(he)”是當下時代和(he)大環境帶(dai)給(gei)中國新(xin)經濟企業的挑戰和(he)機遇(yu)，一方面要求(qiu)企業關注技術創(chuang)新(xin)，找到自(zi)身(shen)“硬(ying)(ying)核(he)(he)”；另一方面要求(qiu)企業回饋社會，展現更多“硬(ying)(ying)核(he)(he)”責任(ren)與擔當。
在從商業(ye)模(mo)式創新(xin)的(de)“應用時(shi)(shi)代(dai)”邁(mai)向技術創新(xin)的(de)“硬(ying)(ying)核時(shi)(shi)代(dai)”之際，我們與上(shang)百家硬(ying)(ying)核企業(ye)匯聚(ju)一堂，聚(ju)焦宏觀政策、智能制造、半導(dao)體、新(xin)能源、新(xin)消(xiao)費(fei)等熱門(men)賽道，全方(fang)位探討各領域如何構(gou)建以創新(xin)驅動的(de)硬(ying)(ying)核競爭力(li)。
探維科技(ji)CEO&創始(shi)人(ren)王世瑋博(bo)士以“自(zi)(zi)動駕(jia)駛(shi)汽車的感知答案——硬(ying)件(jian)級圖像融合的固(gu)(gu)態激光雷達(da)”為主題做(zuo)了演講，分享了探維科技(ji)如何依靠硬(ying)件(jian)級圖像前融合的固(gu)(gu)態激光雷達(da)產(chan)品(pin)，推(tui)進自(zi)(zi)動駕(jia)駛(shi)行業的快速發展和落地。
王世瑋博士表示，激(ji)光(guang)雷達行業目前(qian)最(zui)備(bei)受關注(zhu)的(de)“不可能”三(san)角。作為(wei)高精度的(de)傳感設備(bei)，激(ji)光(guang)雷達有著(zhu)性能、分辨率和探測距離的(de)優勢，但如何保(bao)持車規級的(de)環境穩定性和量產交付的(de)質量，成(cheng)本控制(zhi)卻(que)是挑戰。
為此(ci)，探(tan)維科(ke)(ke)技在(zai)激光雷(lei)(lei)達(da)系統方(fang)案層面，實現了(le)ALS平臺和硬件級圖像前(qian)融合兩(liang)大突(tu)破。王世瑋博士在(zai)演講(jiang)中(zhong)表示(shi)，探(tan)維科(ke)(ke)技的(de)激光雷(lei)(lei)達(da)已經(jing)在(zai)車路協同、智慧高(gao)速和測繪等(deng)場景得(de)到了(le)廣(guang)泛的(de)應用。
以下是演講實錄，經36氪整理編輯
王世瑋：各位嘉賓大家下午好，首先感謝(xie)36氪的邀請，讓我(wo)們有機會在這個平臺分享探維科技(ji)所做(zuo)的工作。
今天會場的主題是叫硬核時(shi)代，相信關于自動駕駛除了AI算法之外，激光(guang)雷(lei)達作為一個最(zui)受關注和期待的傳感器，也(ye)是一個非常硬核的產品(pin)。
我們(men)從事自(zi)動駕駛行(xing)業(ye)這么多年以來，在(zai)硬(ying)件層面(mian)面(mian)對著很多關于環境(jing)穩定性、車(che)規測試、未來成本降低等(deng)核心需求，激光雷達未來怎(zen)么推動自(zi)動駕駛行(xing)業(ye)的發展和(he)落(luo)地，我們(men)探維科技所給出的答案是硬(ying)件級圖(tu)像前融合的固態激光雷達產品(pin)。
探維科技CEO&創始人王世瑋
簡單(dan)介紹一下我們(men)公司的(de)情(qing)況，探(tan)維(wei)科技(ji)2018年成(cheng)立，在(zai)此之(zhi)前(qian)，我們(men)在(zai)激(ji)光(guang)雷達和激(ji)光(guang)測量領域已經有了十(shi)多年的(de)技(ji)術積(ji)累。我們(men)的(de)創始團隊在(zai)2008年就開始進(jin)行星(xing)載激(ji)光(guang)雷達的(de)開發(fa)，形成(cheng)了核(he)心技(ji)術，目前(qian)研發(fa)總部在(zai)北京，車規產線在(zai)蘇州，有近百人(ren)團隊，可以給客戶提供(gong)從16線到192線的(de)激(ji)光(guang)雷達，滿足(zu)L2-L5自動駕駛(shi)的(de)感(gan)知(zhi)需求。
我們從(cong)2018年開始車(che)載激光雷(lei)達(da)商業化的(de)工作，2019年CES上我們把車(che)規(gui)級(ji)的(de)產品(pin)控制在一千美金(jin)以(yi)內，今(jin)年年底會完(wan)成車(che)規(gui)級(ji)產線的(de)量產和交付(fu)工作，未來會給自(zi)動駕駛、智能(neng)汽(qi)車(che)和智能(neng)物流行業的(de)量產應用提(ti)供大規(gui)模、低成本(ben)的(de)激光雷(lei)達(da)產品(pin)。
激(ji)光雷達簡(jian)史
在(zai)1960年，激(ji)光(guang)第(di)一次被發(fa)明(ming)出來，很快被應用到(dao)了激(ji)光(guang)測距。阿姆斯(si)特朗登陸月(yue)球之(zhi)后，在(zai)月(yue)球表面放了一塊很小的(de)角反射(she)體的(de)反射(she)鏡(jing)，從此之(zhi)后，我(wo)們就可(ke)以(yi)利用這個鏡(jing)子測量(liang)地球到(dao)月(yue)球之(zhi)間的(de)距離(li)。
車(che)載激(ji)光(guang)雷(lei)達的(de)商(shang)業化，則(ze)是從2005-2007年的(de)DARPA無人車(che)比賽中(zhong)開始(shi)的(de)。之(zhi)后(hou)，從2015到(dao)(dao)2018年，以Waymo為代表(biao)的(de)自(zi)(zi)動駕(jia)駛(shi)公司涌現出來，激(ji)光(guang)雷(lei)達的(de)應用也開始(shi)走(zou)入大眾視(shi)野。到(dao)(dao)今天整個自(zi)(zi)動駕(jia)駛(shi)行業發展得非(fei)常迅(xun)速，很多車(che)廠都已(yi)經(jing)把低(di)成本、車(che)規級激(ji)光(guang)雷(lei)達放在量產的(de)自(zi)(zi)動駕(jia)駛(shi)車(che)型(xing)當中(zhong)。
激光(guang)雷達最(zui)核(he)心的原理是利(li)用ToF飛行時間(jian)做激光(guang)測距，通過(guo)激光(guang)的發射和(he)接收完(wan)成(cheng)飛行時間(jian)的高(gao)精(jing)度測量，最(zui)后解析出(chu)來探測距離和(he)每個3D場景的激光(guang)點(dian)，所應用到(dao)的光(guang)學(xue)波段是近紅外。
激(ji)光雷(lei)達原理
如圖(tu)可(ke)(ke)以(yi)看出，Camera用的(de)是400到700nm的(de)可(ke)(ke)見光波(bo)段，目前(qian)主(zhu)流的(de)激光雷達用的(de)是905nm近紅外(wai)的(de)波(bo)段，兩種波(bo)段比(bi)較接近，讓我們在圖(tu)像融合方面得以(yi)發揮。
最早我們(men)應用(yong)在自動駕駛車(che)上是中間(jian)機械式的激光雷達，后續(xu)為了(le)(le)解決成(cheng)(cheng)本(ben)、量產、穩定性(xing)一系列(lie)的問題(ti)，涌現了(le)(le)很多混合固(gu)(gu)態和固(gu)(gu)態產品。目(mu)前(qian)主流的還是利(li)用(yong)振鏡(jing)(jing)，包括(kuo)MEMS、棱鏡(jing)(jing)、轉鏡(jing)(jing)，都是通(tong)過混合固(gu)(gu)態的掃描實(shi)現3D場(chang)景(jing)的感知(zhi)，未來會在不同場(chang)景(jing)下進一步解決成(cheng)(cheng)本(ben)和車(che)規級問題(ti)。在測距(ju)方(fang)式上，目(mu)前(qian)相對成(cheng)(cheng)熟的是ToF飛行時間(jian)測距(ju)測量，未來還會有FMCW技術可以實(shi)現距(ju)離與速度的同步提取。
激光雷達(da)應(ying)用場(chang)景(jing)(jing)非(fei)常豐富，從自(zi)動駕駛到ADAS、無人(ren)機器(qi)人(ren)、智(zhi)慧物流(liu)、工業這些場(chang)景(jing)(jing)，激光雷達(da)都作為感知系統最(zui)核(he)心的(de)(de)傳感器(qi)提供豐富感知的(de)(de)能(neng)力(li)。同(tong)時，探維科技的(de)(de)激光雷達(da)也在車路協同(tong)、智(zhi)慧高速和測繪等(deng)場(chang)景(jing)(jing)得到了(le)廣泛的(de)(de)應(ying)用。
探(tan)維(wei)科技CEO&創始人王世瑋(wei)
激光雷達(da)行(xing)業近幾(ji)年的(de)發展一直在關心(xin)一件事情，即(ji)是它(ta)的(de)“不(bu)可能(neng)”三(san)角問題。激光作為高(gao)精(jing)度的(de)傳感設(she)備(bei)，最大的(de)優勢就是性(xing)(xing)(xing)能(neng)，分(fen)辨率和(he)探測距離，但是難點在于如(ru)何保持車(che)規級的(de)環境穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)和(he)量(liang)產交付的(de)質量(liang)，同時(shi)還把成本控制(zhi)下(xia)來(lai)(lai)，這個對于激光雷達(da)整個系統(tong)帶來(lai)(lai)非常大的(de)挑戰——如(ru)何讓“不(bu)可能(neng)”三(san)角最終成為可能(neng)性(xing)(xing)(xing)，最終支持自動駕駛系統(tong)實現量(liang)產和(he)落(luo)地。
我們(men)探(tan)維(wei)科技(ji)在(zai)激光(guang)(guang)雷達技(ji)術(shu)的(de)(de)突破層(ceng)面，主要(yao)做了(le)兩件比較有代表(biao)性(xing)的(de)(de)事情。一(yi)個是(shi)ALS平臺，探(tan)維(wei)科技(ji)在(zai)MEMS基礎上做進一(yi)步的(de)(de)提升，采用的(de)(de)是(shi)單(dan)(dan)軸掃(sao)描(miao)，替代雙(shuang)軸MEMS鏡。單(dan)(dan)軸掃(sao)描(miao)在(zai)光(guang)(guang)學系統(tong)(tong)當中最經典、最傳統(tong)(tong)，同時(shi)也是(shi)穩定(ding)性(xing)最好的(de)(de)掃(sao)描(miao)方(fang)式，單(dan)(dan)軸掃(sao)描(miao)系統(tong)(tong)是(shi)實現激光(guang)(guang)雷達車規級(ji)的(de)(de)一(yi)個最有途徑。
在單軸方案中(zhong)，難點是怎(zen)么(me)做多線，保證實(shi)現更豐富(fu)的(de)3D采(cai)樣，我們(men)在ALS平臺當中(zhong)整合了陣列化的(de)激光(guang)(guang)發(fa)射器和接收器，通過陣列化的(de)器件可以更好(hao)地集成多線的(de)感知效(xiao)果，同時(shi)還能保證整個光(guang)(guang)學裝(zhuang)調(diao)(diao)難度降(jiang)到最低。我們(men)在北(bei)京、蘇州量產產線都能把組裝(zhuang)調(diao)(diao)試時(shi)間從原來的(de)幾天、一(yi)天，最終降(jiang)低到一(yi)分(fen)鐘(zhong)，甚至幾十秒(miao)的(de)調(diao)(diao)光(guang)(guang)時(shi)間。
同時，我們自主開發設計的基于模擬信號處理的飛行時間芯片也是(shi)進一步降低了我們的(de)硬(ying)件成本(ben)，也擺脫了對于壟斷供應(ying)商對于器(qi)件層面(mian)的(de)限制。
L3/L4自動(dong)駕駛系(xi)統
第二(er)件事是傳(chuan)感器(qi)融合(he)(he)。我(wo)們(men)的(de)(de)產品(pin)是基(ji)于硬件及(ji)圖像前(qian)融合(he)(he)的(de)(de)固態激光(guang)雷(lei)達。自動(dong)駕駛在(zai)L3開始再到L4、L5，多傳(chuan)感器(qi)融合(he)(he)是一個(ge)(ge)必然的(de)(de)發展路線，左邊是一個(ge)(ge)經典的(de)(de)雷(lei)達圖，可以看到Camera、LiDAR還有(you)(you)毫米波(bo)在(zai)不(bu)同(tong)環境、不(bu)同(tong)場景下各自有(you)(you)優勢的(de)(de)。目前(qian)絕(jue)大部分自動(dong)駕駛系統(tong)都(dou)會把LiDAR點云(yun)、圖像識別(bie)、毫米波(bo)防碰撞基(ji)礎功能整(zheng)合(he)(he)到一起(qi)，大家都(dou)在(zai)關(guan)注怎么樣讓攝(she)像頭(tou)激光(guang)的(de)(de)點云(yun)和其他傳(chuan)感器(qi)更好地整(zheng)合(he)(he)提高(gao)效率，提升感知(zhi)系統(tong)的(de)(de)安全性。
過去不管是ADAS系(xi)統，還是一些自動駕駛系(xi)統所面對的很多挑戰，或者(zhe)說安全(quan)性的風險，絕大(da)部分都來自于感知的失效(xiao)。如果(guo)激光(guang)雷達(da)或者(zhe)感知系(xi)統作為機器的“眼睛”，它(ta)看不見天(tian)空(kong)的障礙(ai)物(wu)或者(zhe)看不清(qing)周(zhou)圍的環境，算法就(jiu)很難(nan)保證系(xi)統的安全(quan)。
目前自動駕(jia)駛(shi)系(xi)統(tong)(tong)所采用的方(fang)案一定會包(bao)含融合。傳(chuan)統(tong)(tong)方(fang)式(shi)就(jiu)是目標級的后融合，車(che)上(shang)裝載很(hen)多(duo)傳(chuan)感(gan)(gan)器，包(bao)括激光雷達、攝像(xiang)頭，整(zheng)車(che)開發完之后會跑(pao)一個相對(dui)復雜的硬件(jian)標定流(liu)程，把多(duo)傳(chuan)感(gan)(gan)器坐(zuo)標系(xi)轉換、互相之間的對(dui)應關系(xi)找到，匹配算法，保證匹配的精(jing)度(du)。未(wei)來想要(yao)實現(xian)的安全性以(yi)及(ji)自動駕(jia)駛(shi)系(xi)統(tong)(tong)舒(shu)適性的問題，還是需(xu)要(yao)融合的技(ji)術幫(bang)助感(gan)(gan)知系(xi)統(tong)(tong)更準確地(di)捕捉外面的世(shi)界。
場景演示
上面給出(chu)了幾個后(hou)融合方案容易出(chu)問題的(de)場景(jing)。第一是(shi)物(wu)檢(jian)測，地面上有(you)一些(xie)圖形，對于(yu)攝像(xiang)頭來說會做出(chu)正(zheng)常的(de)檢(jian)測，確實有(you)一個人(ren)的(de)形狀，但(dan)是(shi)LiDAR是(shi)無(wu)法檢(jian)出(chu)，后(hou)融合會大概率(lv)信賴(lai)圖像(xiang)輸出(chu)，最終(zhong)導致停(ting)車(che)和繞障，這就是(shi)影響自動(dong)駕駛系統用戶體驗的(de)物(wu)檢(jian)測場景(jing)。
激光雷達
右(you)邊是一些漏(lou)檢測，包(bao)括光照(zhao)不(bu)好、環境條(tiao)件不(bu)適(shi)合(he)的情況(kuang)下，圖像或者激光雷達都很容(rong)易(yi)出(chu)現漏(lou)檢測，帶來很多(duo)安全性的隱患。
場景(jing)演示
最近(jin)有(you)很多研究(jiu)(jiu)者(zhe)從事一(yi)些(xie)惡意攻擊等技(ji)術研究(jiu)(jiu)，可以通過一(yi)些(xie)特殊(shu)設計，針(zhen)對激光雷達和(he)圖像(xiang)的(de)機(ji)器學(xue)習網絡，可以做一(yi)些(xie)反(fan)向優化，致使LiDAR和(he)Camera在獨(du)立識別中同時(shi)失效。如(ru)果是前融合(he)系統，在抗沖(chong)擊上也有(you)更好的(de)安全性和(he)穩定性。
所謂的(de)前融(rong)合就是(shi)要在數(shu)據層面把(ba)圖(tu)(tu)像和激(ji)光點云做到(dao)點點對(dui)應，做到(dao)深度(du)匹配。如(ru)果想(xiang)基(ji)于(yu)多傳(chuan)感(gan)器(qi)系統(tong)(tong)實現前融(rong)合，對(dui)于(yu)標(biao)定的(de)精度(du)、時(shi)間同(tong)(tong)(tong)步的(de)精度(du)都提(ti)出了非常高(gao)的(de)要求，探維科技的(de)解決方案是(shi)一(yi)整套(tao)基(ji)于(yu)硬件(jian)、基(ji)于(yu)同(tong)(tong)(tong)軸(zhou)光學系統(tong)(tong)的(de)圖(tu)(tu)像融(rong)合的(de)方案。我們直接把(ba)CMOS傳(chuan)感(gan)器(qi)和APD的(de)激(ji)光傳(chuan)感(gan)器(qi)整合到(dao)同(tong)(tong)(tong)一(yi)套(tao)光學系統(tong)(tong)當中，從原有(you)數(shu)據采集的(de)那(nei)一(yi)刻，所有(you)激(ji)光點云和視頻(pin)像素都是(shi)互相匹配的(de)，由于(yu)我們用的(de)是(shi)同(tong)(tong)(tong)一(yi)個硬件(jian)系統(tong)(tong)驅動，時(shi)間同(tong)(tong)(tong)步可以很輕松(song)地做到(dao)微秒量級。
前融合
如(ru)圖(tu)，我(wo)們很好地(di)發揮(hui)了激(ji)光(guang)(guang)和(he)環境感知(zhi)(zhi)(zhi)的(de)優點，同時可以很好地(di)匹配(pei)前融合(he)算法，讓整個感知(zhi)(zhi)(zhi)精度(du)(du)有幅(fu)度(du)(du)地(di)提(ti)升(sheng)。最后一點，在硬件層(ceng)面最底層(ceng)邏(luo)輯上，可以讓激(ji)光(guang)(guang)和(he)圖(tu)像感知(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)輕(qing)松地(di)超(chao)越人眼(yan)感知(zhi)(zhi)(zhi)，發揮(hui)圖(tu)像對(dui)于高(gao)分(fen)辨(bian)率的(de)優勢和(he)激(ji)光(guang)(guang)點云測距(ju)精度(du)(du)準的(de)優勢，通過中(zhong)等(deng)規模(mo)的(de)激(ji)光(guang)(guang)雷達(da)線束匹配(pei)高(gao)清的(de)攝像頭(tou)，讓我(wo)們在不降低(di)甚(shen)至是提(ti)升(sheng)感知(zhi)(zhi)(zhi)精度(du)(du)的(de)情(qing)況下(xia)，保證硬件配(pei)置和(he)硬件成本(ben)，做到(dao)最優的(de)效果(guo)。
探維科技核心產品
后面(mian)再看一下探維科技所提(ti)供的一些產(chan)品和(he)應用(yong)情況(kuang)。Tensor-Pro和(he)Scope以及MDN-192都是我(wo)們(men)基于單軸微(wei)電(dian)極系統所提(ti)供的量產(chan)激光雷達產(chan)品，分別(bie)是16、64線和(he)192線。最(zui)右邊是我(wo)們(men)的融(rong)合產(chan)品，給客(ke)戶交付(fu)融(rong)合在一起的激光點云和(he)視頻圖(tu)像(xiang)，所有圖(tu)像(xiang)都可以點點對應匹配(pei)，而(er)且時(shi)間同步精度(du)做到(dao)逐列的時(shi)間對準。
探維科技CEO&創始人王(wang)世瑋
如圖是探維科技提供的工(gong)程化量(liang)產(chan)(chan)能力，我們在蘇(su)州(zhou)有車規(gui)(gui)產(chan)(chan)線，把整機單(dan)臺(tai)生產(chan)(chan)時間控制在60秒，產(chan)(chan)能20萬臺(tai)，是一個(ge)標準(zhun)的車規(gui)(gui)級量(liang)產(chan)(chan)基地。
目前我(wo)們(men)(men)的應用(yong)領域包括(kuo)低速自動駕駛、無(wu)人(ren)物流、清潔(jie)、配送(song)，我(wo)們(men)(men)的激光(guang)雷達能(neng)(neng)提供L4級別的無(wu)人(ren)導航(hang)、避障等功能(neng)(neng)。而在(zai)車路(lu)協(xie)同領域也是(shi)我(wo)們(men)(men)探維(wei)科技最早提供量產(chan)產(chan)品的一些應用(yong)場景，包括(kuo)智(zhi)能(neng)(neng)ETC、智(zhi)慧交(jiao)(jiao)通、車路(lu)協(xie)同、新能(neng)(neng)源和(he)交(jiao)(jiao)通事(shi)件的檢測，也都是(shi)我(wo)們(men)(men)激光(guang)雷達所(suo)能(neng)(neng)提供的感知功能(neng)(neng)。
乘(cheng)用車
今年我們已經在乘用車和商用車領域實現了突破，很快我們就會向大家披露我們在前裝定點量產車型上面的進展，明年大家就能看到探維科技的激光雷達裝載在量產車型上，為各個商用車場景或者乘用車場景提供無人駕駛的系統和服務。
