拿到全球80%訂單的激光雷達(dá)公司Velodyne有何究竟本事？

激光雷達(dá)可以利用脈沖激光測(cè)量動(dòng)態(tài)距離，創(chuàng)建并更新 3D 地圖，可將車(chē)輛定位做到3厘米級(jí)別，因此激光雷達(dá)對(duì)于 SAE 4 級(jí)和 5 級(jí)全自動(dòng)駕駛汽車(chē)絕對(duì)必不可少。目前，激光雷達(dá)市場(chǎng)正處于高速發(fā)展之中，市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)數(shù)萬(wàn)億美元，Velodyne （中文名威力登）具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了全球80%市場(chǎng)份額。本文就帶大家一起了解一下這個(gè)激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的巨人。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)工程師普遍認(rèn)為，激光雷達(dá)對(duì)于 SAE 4 級(jí)和 5 級(jí)全自動(dòng)駕駛汽車(chē)絕對(duì)必不可少，在 SAE 3 級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)中也具有很高的價(jià)值。激光雷達(dá)可以利用脈沖激光測(cè)量動(dòng)態(tài)距離，創(chuàng)建并更新 3D 地圖，讓 3 厘米級(jí)別的車(chē)輛定位成為可能，還可以作為一種安全失效冗余系統(tǒng)。

目前，激光雷達(dá)市場(chǎng)正處于高速發(fā)展之中，市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)數(shù)萬(wàn)億美元，Velodyne （中文名威力登）具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，目前已占據(jù)了全球80%市場(chǎng)份額。這家位于硅谷的公司，開(kāi)創(chuàng)性的激光雷達(dá)產(chǎn)品HDL-64（64 通道、360°視場(chǎng)）在 2007年 DARPA 無(wú)人駕駛汽車(chē)城市挑戰(zhàn)賽中“一戰(zhàn)成名”，當(dāng)時(shí)其表現(xiàn)太過(guò)讓人印象深刻。

如今，Velodyne 繼續(xù)致力于 3D 激光探測(cè)與測(cè)距傳感器的研發(fā)，目前有 7 款激光雷達(dá)傳感器產(chǎn)品已正式上市，抵達(dá)成百上千家移動(dòng)出行行業(yè)客戶，進(jìn)行測(cè)試或有限商用。目前，Velodyne 公司圣何塞工廠的年產(chǎn)量已達(dá)數(shù)萬(wàn)臺(tái)，但相比于未來(lái)市場(chǎng)對(duì)激光雷達(dá)產(chǎn)品的巨大需求，這仍然只不過(guò)是滄海一粟。

Velodyne的發(fā)展歷史

Velodyne是從音響起家的，1983年成立。緣由起于老板DavidHall開(kāi)摩托的時(shí)候不滿意市場(chǎng)上所有好用的重低音音響，最后決定自己做，于是在自己的車(chē)庫(kù)開(kāi)始做重低音音箱。家里投了20萬(wàn)美金，后來(lái)越做越好，到現(xiàn)在為止仍然是音響界公認(rèn)的專業(yè)級(jí)產(chǎn)品。

公司創(chuàng)始人David Hall的產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)為：降低及限制揚(yáng)聲器輸出所產(chǎn)生的失真。研發(fā)出的高增益伺服控制系統(tǒng)，于1983年，第一次應(yīng)用于測(cè)量及控制大型低音單體的動(dòng)作上。推出的ULD系列伺服控制超低音喇叭，具有歷史性的意義，常被被拿來(lái)與杜比實(shí)驗(yàn)室的噪聲消除技術(shù)相提并論。此專利技術(shù)將揚(yáng)聲器的失真由15-30%降至1%以下，Velodyne自此成為沉穩(wěn)、精準(zhǔn)、富動(dòng)態(tài)超低音揚(yáng)聲器的代名詞。

David Hall屬于第一代硅谷創(chuàng)業(yè)人，Velodyne聲學(xué)公司成立后，推出的產(chǎn)品以創(chuàng)新的設(shè)計(jì)、精細(xì)的做工、獨(dú)到的聲音表現(xiàn)著稱，因此受到聲學(xué)專家、發(fā)燒聽(tīng)友、及劇院系統(tǒng)的愛(ài)好者許多贊賞。

2005年機(jī)緣巧合，Velodyne開(kāi)始專注研究激光雷達(dá)。07年便推出了64線激光雷達(dá)產(chǎn)品，2010年谷歌首測(cè)的無(wú)人駕駛汽車(chē)用的激光雷達(dá)就是Velodyne提供的。

現(xiàn)在整個(gè)公司大概有三個(gè)分支，音響這部分還有存續(xù)，而且賣(mài)得不錯(cuò)；第二部分Lidar；第三部分是船。雖然三個(gè)部分看起來(lái)風(fēng)馬牛不相及，其實(shí)都是依據(jù)同一個(gè)原理：測(cè)距。音響是音頻測(cè)距，Lidar是激光測(cè)距，船也是測(cè)距，細(xì)節(jié)這里就不談了。

Velodyne現(xiàn)狀及產(chǎn)品

Velodyne 目前總共擁有 260000 平方英尺（約合 2.4 萬(wàn)平方米）的生產(chǎn)基地，員工從 150 人增加到 500 多人，這都是為大規(guī)模量產(chǎn)而做準(zhǔn)備。

2016年8月份，Velodyne LiDAR業(yè)務(wù)獲得福特汽車(chē)與百度1.5 億美元的共同投資并拆分成立新公司Velodyne LiDAR獨(dú)立發(fā)展。用Velodyne官方的話說(shuō)，凡涉及自動(dòng)駕駛研發(fā)投入的主機(jī)廠、地圖廠商以及自動(dòng)駕駛運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目幾乎都是Velodyne激光雷達(dá)產(chǎn)品的客戶。

據(jù)悉，Velodyne在2015和2016年的銷(xiāo)量分別為3000臺(tái)和5000臺(tái)。2017年因?yàn)樾鹿S投產(chǎn)產(chǎn)能爬升，其在全球總計(jì)銷(xiāo)售了十多萬(wàn)個(gè)激光雷達(dá)，是2016年的20多倍。

據(jù)公開(kāi)資料，不僅谷歌、百度、Uber、福特、通用、奔馳等知名的無(wú)人駕駛技術(shù)代表，四維圖新、微軟Bing、Here、高德、TomTom等高精度地圖廠商，以及新加坡政府、***的智慧小鎮(zhèn)等項(xiàng)目都采用了Velodyne的激光雷達(dá)方案。

圖片來(lái)源于車(chē)云網(wǎng)

機(jī)械式激光雷達(dá)——HDL-64E、HDL-32E、VLP-16

目前，Velodyne主要有64線、32線、16線3類(lèi)產(chǎn)品在售，官方定價(jià)分別為8萬(wàn)美金（約合52.3萬(wàn)人民幣）、4萬(wàn)美金（約合26萬(wàn)人民幣）和8千美金（約合5.23萬(wàn)人民幣）。

今年年初，Velodyne 為行業(yè)帶來(lái)利好消息：對(duì) 16 線激光雷達(dá)進(jìn)行降價(jià)，從 7999 美元降至 3999 美元。

Velodyne 64 線最早用于地圖及相關(guān)行業(yè)，32 線主要用于固定翼無(wú)人機(jī)。

首先談?wù)?4線產(chǎn)品比較重要的地方：

1) 360度高速旋轉(zhuǎn)。贊美很多、垢病也很多。每秒要達(dá)到20轉(zhuǎn)的速度，在高速旋轉(zhuǎn)的情況下，每秒鐘發(fā)射出一束激光，發(fā)射到120米，甚至現(xiàn)在200米的距離，返回信號(hào)再把接收器打開(kāi)收進(jìn)來(lái)，這是有點(diǎn)難度的。

2) 在UDP包里含有“密度”數(shù)據(jù)。這是對(duì)現(xiàn)在無(wú)人車(chē)發(fā)展非常重要的信息，因?yàn)樗梢院苡行У剞D(zhuǎn)化成“反射率”信息。前面有這么多塊牌子，根據(jù)反射率的信息，就可以知道哪一塊是交通標(biāo)志相關(guān)，使攝像頭免去閱讀所有環(huán)境信息，對(duì)計(jì)算起到了很大作用。

3) 能量問(wèn)題。64線是符合人眼安全標(biāo)準(zhǔn)的民用產(chǎn)品，這個(gè)能量有所限制，怎么能夠在現(xiàn)有能量限制范圍之下讓64束的激光發(fā)射200米，再有效地收回這些信息，這是核心技術(shù)的第三點(diǎn)，也保證我們的產(chǎn)品到目前為止得到了業(yè)界的認(rèn)可。

Velodyne的Lidar產(chǎn)品，首先在地圖行業(yè)被應(yīng)用，隨后安防領(lǐng)域開(kāi)始大規(guī)模使用

安防領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)榘卜罒o(wú)人車(chē)可以定義為封閉環(huán)境無(wú)固定路線的駕駛，在安防行業(yè)運(yùn)用無(wú)人車(chē)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間了，并不是像大家想象的現(xiàn)在才開(kāi)始，無(wú)人車(chē)的控制技術(shù)已經(jīng)比較成熟?，F(xiàn)在更多關(guān)注的是人身安全的問(wèn)題是怎么避免，99.999%的安全是無(wú)人駕駛推廣的關(guān)鍵性問(wèn)題。

除了安防行業(yè)的特種車(chē)輛以外，對(duì)64線產(chǎn)品比較熱衷的是互聯(lián)網(wǎng)科技公司。從Google開(kāi)始，到百度等，都是基于64線Lidar做無(wú)人駕駛。這也致使傳統(tǒng)汽車(chē)行業(yè)感到壓力，目前，Velodyne幾乎和全世界所有的汽車(chē)廠商都達(dá)成了一對(duì)一的合作、深度合作，或是產(chǎn)品測(cè)試的合作。

“車(chē)規(guī)級(jí)”激光雷達(dá)——VLP-32C

近幾年，隨著自動(dòng)駕駛的概念的升溫，汽車(chē)行業(yè)成為激光雷達(dá)一大需求來(lái)源。

面對(duì)自動(dòng)駕駛普及的難題，業(yè)內(nèi)人士都將矛頭指向了昂貴的機(jī)械式激光雷達(dá)，認(rèn)為這種產(chǎn)品價(jià)格昂貴、難以量產(chǎn)且不符合車(chē)規(guī)，因此很難推動(dòng)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的普及，這也是很多激光雷達(dá)創(chuàng)業(yè)公司鎖定的3個(gè)突破點(diǎn)。

激光雷達(dá)，尤其是多線數(shù)產(chǎn)品本身就是汽車(chē)行業(yè)的新鮮事物，原先就沒(méi)有相關(guān)的要求。為此，Velodyne拉來(lái)美國(guó)的科技公司、網(wǎng)約車(chē)公司和整車(chē)廠成立了一個(gè)車(chē)載激光雷達(dá)俱樂(lè)部，共同來(lái)探索車(chē)載激光雷達(dá)應(yīng)該滿足的指標(biāo)。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的摸索，該俱樂(lè)部制定出了一套標(biāo)準(zhǔn)，并由Velodyne來(lái)將其做成產(chǎn)品——即現(xiàn)在的VLP-32C激光雷達(dá)。編號(hào)中的32即代表32線，C是Club的縮寫(xiě)，代表上述俱樂(lè)部。這款32線產(chǎn)品測(cè)試距離可達(dá)到200米，水平視角360 °，垂直可視角40 °，最小分辨率0.333 °，出點(diǎn)速度為 600000 點(diǎn)/每秒。其通用版本，尺寸大小和原來(lái)的16線相差不大。

目前福特就已在其第三代自動(dòng)駕駛車(chē)型上使用了 Velodyne 的這款最新的激光雷達(dá)測(cè)距傳感器（LiDAR）。

VLP-32C 的優(yōu)勢(shì)在于利用矩陣式掃描替換了之前的等距掃描線束，提升了掃描密度。隨著量產(chǎn)化的普及，Veldoyne 預(yù)計(jì)未來(lái)價(jià)格將控制在 500 至 1000 美金之間。Velodyne 32 線激光雷達(dá)已經(jīng)歷 A、B、C 三輪迭代，如今第三代的 VLP-32C 開(kāi)始在 Velodyne 圣何塞新工廠“Megafactory”進(jìn)行生產(chǎn)。從2017年4 月份的預(yù)生產(chǎn)到 6 月底正式量產(chǎn)，配合純機(jī)械全自動(dòng)化生產(chǎn)線，Velodyne 在 2018 年可以實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)級(jí)的產(chǎn)能。

高性能激光雷達(dá)——VLS-128

2017年11 月 7 日， Velodyne實(shí)驗(yàn)室正式宣布推出 128線激光雷達(dá)——VLS-128。這款高性能激光雷達(dá)可以看作是 HDL-64 的替代產(chǎn)品，點(diǎn)云數(shù)據(jù)量是64線的四倍，更加適用于全自動(dòng)駕駛汽車(chē)，但價(jià)格上卻基本與之持平。

與 HDL-64 相比，VLS-128 尺寸縮小了 70％，探測(cè)距離提高了一倍，可以在干燥氣候和潮濕環(huán)境下正常工作。利用 VLS-128，可以在 60 米距離內(nèi)可以識(shí)別人體手指的動(dòng)作，200 米距離時(shí)則可以將人們脫換衣服這樣的動(dòng)作看的一清二楚。

VLS-128可掃描大量細(xì)節(jié)

這款新產(chǎn)品要在 2018 年Q4 階段才能達(dá)到車(chē)規(guī)級(jí)。

ADAS 級(jí)固態(tài)激光雷達(dá)——Velarray

如今，諸多車(chē)企開(kāi)始為旗下產(chǎn)品配備 ADAS 功能，Velodyne 也沒(méi)有放過(guò)車(chē)廠這一市場(chǎng)。

因此，為了能讓激光雷達(dá)更好嵌入車(chē)身內(nèi)部，Velodyne 推出了 Velarray。

Velarray是一款可供定制的非旋轉(zhuǎn)式半固態(tài)激光雷達(dá)，水平視角 60°～120°，尺寸類(lèi)似一個(gè) iphone 6。這款產(chǎn)品線數(shù)上線為 32，也會(huì)往下推出 16 線和 8 線版，為適應(yīng)企業(yè)對(duì) ADAS 功能的需求，也有可能會(huì)推出 4 線版本。據(jù)悉Velodyne 在秘密準(zhǔn)備一些激光雷達(dá)的「殺手級(jí)」功能，比如：

在 Velarray 留白的地方（如上圖右側(cè)），會(huì)加裝攝像頭，將來(lái) Velarray 會(huì)是一款集「點(diǎn)云數(shù)據(jù)+RGB 數(shù)據(jù)+攝像頭數(shù)據(jù)融合」的產(chǎn)品，以增強(qiáng)目標(biāo)分類(lèi)能力；

在 ASIC 產(chǎn)品上，Velodyne 將會(huì)為激光雷達(dá)發(fā)射出去的激光束進(jìn)行編碼，這樣可以保證不會(huì)受到其他激光雷達(dá)的相互串?dāng)_；

不同的場(chǎng)景需要搭配不同的激光雷達(dá)。如果主要側(cè)重高速駕駛，那么視場(chǎng)較窄的遠(yuǎn)程激光雷達(dá)就是最佳選擇。如果側(cè)重城市駕駛，那么視場(chǎng)寬度成為關(guān)鍵問(wèn)題。未來(lái) Velodyne 希望利用軟件來(lái)控制硬件，在不同道路場(chǎng)景下，通過(guò)軟件控制激光束走向、角度甚至某一束激光的能量。其中一個(gè)場(chǎng)景是在高速公路上，將垂直角變窄（比如 Velarray 的視場(chǎng)從 120 度變?yōu)?60 度），然后集中激光束觀察前方道路情況。

Velarray系列的固態(tài)激光雷達(dá)，區(qū)別于傳統(tǒng)的MEMS微振鏡的方案（單套發(fā)射接收電路），Velarray LiDAR也有多塊雷達(dá)發(fā)射接收電路板，從其產(chǎn)品線上即可看出（Velarray 32/16/8A）。

但這種做法并不能顯著降低成本，之所以這樣做，是為了前裝量產(chǎn)考慮，避免單個(gè)元器件發(fā)生故障后，產(chǎn)品失效。據(jù)悉這些產(chǎn)品已經(jīng)給到廣汽等OEM廠商試用。

目前Velarray系列的產(chǎn)品還在完善中，其激光線束已經(jīng)從線擴(kuò)展到了條狀，掃描后的環(huán)境數(shù)據(jù)已經(jīng)可以較為全面的反映真實(shí)路況，但整個(gè)掃描面上還存在一些間隙，算法團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行處理完善，最終的效果將會(huì)是一個(gè)平滑的面。

MCLM系列芯片級(jí)激光雷達(dá)

既然傳統(tǒng)的LiDAR還有一定的生命周期，如何讓其充滿競(jìng)爭(zhēng)力，就成了接下來(lái)要完成的工作。傳統(tǒng)LiDAR難以過(guò)車(chē)規(guī)，核心問(wèn)題是電子零部件太多。

為此，Velodyne準(zhǔn)備將LiDAR的技術(shù)植入到芯片中。到目前為止，Velodyne已經(jīng)將LiDAR的技術(shù)以ASIC芯片的方式實(shí)現(xiàn)了。

ASIC在大規(guī)模量產(chǎn)中，擁有價(jià)格低、功耗低、性能品質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，Velodyne從幾年前就已經(jīng)開(kāi)始了LiDAR技術(shù)的芯片化，到目前已經(jīng)完成了多通道LIDAR模塊（MCLM）的研發(fā)。

預(yù)計(jì)到2021年，Velodyne的基于ASIC的多線束LiDAR將會(huì)量產(chǎn)問(wèn)世，服務(wù)共享出行市場(chǎng)。

這款產(chǎn)品的目標(biāo)客戶為Tier1供應(yīng)商。

Velodyne的產(chǎn)品規(guī)劃（圖片來(lái)源于智東西）

小結(jié)

Velodyne圣何塞的新工廠目前已經(jīng)投入使用，最高產(chǎn)能可以達(dá)到100萬(wàn)個(gè)/年, 完全可以滿足市場(chǎng)的需求。

最新的VSL、Velarray以及MCLM系列都是按照自動(dòng)化生產(chǎn)的要求設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，一旦起量，其產(chǎn)品價(jià)格可以壓得足夠低。據(jù)了解，如果能接到10萬(wàn)臺(tái)的訂單，VLS 128線產(chǎn)品的價(jià)格能夠做到1000美金以內(nèi)，VLS 32線的產(chǎn)品在650美金左右。而32線的Velarry固態(tài)激光雷達(dá)在量產(chǎn)時(shí)則能做到500美金，8線產(chǎn)品則能做到150美金。相比現(xiàn)在，這是一個(gè)具有“質(zhì)變”效應(yīng)的價(jià)格。

現(xiàn)今 Velodyne 的主要收入來(lái)源還是傳統(tǒng)地圖、無(wú)人機(jī)、安保、機(jī)器人等行業(yè)，自動(dòng)駕駛還沒(méi)有給公司帶來(lái)可觀的收益。這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展階段，相關(guān)法規(guī)和配套設(shè)施等客觀條件尚不健全，距離真正的商業(yè)運(yùn)用還有很長(zhǎng)的距離。