[汽车之家 先驱者] 在上一篇的《先驱者》中，我们深入到了自动驾驶的核心零部件领域，为大家介绍了激光雷达的前世今生，以及中国和海外市场的相关情况。这一篇我们将继续深入了解激光雷达。为此，我们走访了国内顶级的激光雷达生产商——禾赛科技。禾赛科技是高端激光雷达市场的一匹黑马，在国内外自动驾驶厂商中享有较高的声誉。同时也是高端激光雷达领域大佬Velodyne的老对手。从禾赛的产品迭代上，我们可以清晰的看到自动驾驶的演变过程，而他们未来的产品也从某种程度上预示着自动驾驶未来的方向。
○起源·斯坦福学霸和好基友们的创业梦
2013年，一家名不见经传的创业公司悄悄在美国圣何塞成立。向少卿是这家创业公司的首席技术官，而他的履历对于一名工科生来说堪称完美。本科以综合成绩全系第一毕业于清华大学精密仪器与机械学系，并获得全校级优秀毕业生荣誉。2007年获得全额奖学金fellowship赴美国斯坦福大学留学，获得电子工程和机械工程双硕士学位。
禾赛科技成立之初并不是一家激光雷达公司，而是一家研发激光甲烷遥测技术的公司，说的贴近生活点就是研究对天然气泄漏的检测。凭借着技术上的优势，禾赛在成立一年后就完成了甲烷分析仪的开发，而且其对甲烷的探测响应可以达到ppb级别（1秒的相应时间），这个技术在世界上仅有四家公司可以达到这个水平。
虽然激光甲烷遥测仪为禾赛科技带来了不错的收益，但毕竟这是一个较为成熟的行业，同时市场也不大，因此在2015年，三位创始人开始寻找一个新的市场。孙恺发现了一个和激光甲烷遥测仪类似的产品，这就是激光雷达。
正是这个建议，让禾赛科技正式开启了激光雷达之路。
○从32线到40线，高端是禾赛科技的标签
得益于激光甲烷遥测仪的研发经验，以及在光电领域的技术积累，禾赛发现他们开发激光雷达并没有太多瓶颈，因为在光电设计、信号处理等方面都有很多类似的地方，甚至工程师们的工作都有相通之初。
至于Velodyne的64线产品（Velodyne，激光雷达界的顶级公司，类似谷歌在搜索界的地位）则是土豪公司专享，更多厂商还是希望能得到性价比更合适的产品。因此从32线激光雷达发布，禾赛科技就开始进入不少自动驾驶公司的视线。
不过，在完成了第一个32线激光雷达的开发后，禾赛科技的极客们也发现了不少的问题。从前禾赛生产的激光甲烷遥测仪虽然也会应用在某些恶劣的场景，但总体来说并没有那么苛刻，但激光雷达显然并不相同。
但是对于激光雷达来说，它的内部精密而复杂，同时除了激光器还要有旋转部件，如果在室内工作还不需要考虑太多，但如果在室外遭遇各种风霜雪雨那简直是对精密仪器的摧残，同时车辆的振动还有外界空气的湿度、雨水等也是对激光雷达的巨大挑战。
这些问题给了禾赛科技的极客们当头一棒，汽车工业的门槛显然没有想象中那么简单，而且门票也十分昂贵，另一方面激光雷达也确实是个新兴领域，大家都是摸石头过河，从生产链上将都有没现成的产业，因此都需要禾赛科技自己去摸索创新。（后来禾赛自己开发了自己的激光雷达测试流程，下面视频就是部分测试的纪录。）
而学霸之所以成为学霸，是因为他们更愿意迎难而上。镜头不好设计，可以找卡尔蔡司，电子系统不好设计有苹果的首席向少卿，激光器不好研究有斯坦福的老师，通过多方面的力量，禾赛科技在发布32线一年后，再次研发出了自家真正意义上的商业产品——Pandar 40。
最重要的是专门对自动驾驶优化了扫描线分部，同时垂直角分辨率只有0.33°，探测距离高达150米，这样的数据表现全面超越了当时的Velodyne64线激光雷达。
数据不能当饭吃，只有实测才能见真章。在实际测试中，对于50米外的行人探测，我们可以清楚的看到不同角分辨率激光雷达的情况，禾赛40线激光雷达人身上会有6条线，Velodyne 64线会产生5条线，而Velodyne 16线只会产生1条线。
从禾赛40线激光雷达和Velodyne 64线的模拟点云图里能清楚地辩认出人形，但在Velodyne 16线上则完全看不出人形。
Pandar 40的出现彻底盘活了禾赛科技的激光局，在随后的“激光大战”中，禾赛科技这家名不见经传的公司产品开始被自动驾驶公司熟知，尤其是国外自动驾驶厂商开始选择禾赛的激光雷达作为“替代产品”。
与此同时，国内自动驾驶公司也开始注意到禾赛，之前投在过Velodyne的百度也开始使用禾赛的产品，同时文远知行、Auto X等也开始和禾赛科技紧密合作。
㊣在Pandar 40发布后的一年里，禾赛可以说既展示了自己的实力，又从很多OEM以及Tier 1中学到了大量经验，他们更了解自动驾驶公司对产品的需求，同时也对自家的产品有了更多的认知。因此以40线激光雷达为核心，他们陆续开发出多个系列。比如Pandar40的升级版，Pandar40P亦或是更注重性价比的Pandar40M。
你是不是有过这样的疑惑，激光雷达在测距的时候，会把一束光打到远处的物体上，迅速被反射回来，通过光传播的时间和速度就可以准确地算出汽车与障碍物之间的距离。那么如果有两台自动驾驶车一起行驶在马路上，不同激光雷达之间是否会发生干扰呢？答案当时是肯定的，而且这个问题确实是行业内一个很大的难题。我们知道恶劣的环境比如雾霾、大雪都会对激光雷达产生一定影响，但激光雷达可以依靠算法进行消除，而不同激光雷达的脉冲波很难被算法消除，它极易产生混淆，这就会让激光雷达产生噪点。这些噪点会直接影响自动驾驶系统对于障碍物的判断，那结果将是十分致命的。
禾赛科技的一个技术点就在于拥有抗干扰能力。具体来说，禾赛将自家的激光雷达的每束光都进行了加密，只有符合条件的光才能被系统接收，因此禾赛的激光雷达具有完全抗干扰的能力，这样激光雷达就完全不受其他激光雷达的干扰，点云也不会出现噪点，对于障碍物会有更准确的判断。
第二个优势在于测量的距离很远（Pandar40P测距可达200m）。激光雷达的探测距离是一个很重要的性能指标，也是很多厂商喜欢拿来对比的数据，而探测距离远的好处并不仅仅是我们理解的可以更早发现障碍物，还有一个被大家忽略的优点在于可以提高对近距离物体的感知能力。
道路上的物体其实拥有不同的反光率，颜色其实也会对反射率产生一定影响。如果我们测远能力进行了提升，那么在近距离的探测中就可以得到更多的障碍物细节，这在激光雷达专业领域称其为“有效感知点”提升。更多的有效感知点带来的好处就是更好的准确性，同时鲁棒性也会相应提高。
Pandar40M则是一个更经济性的选择，它的探测距离被限制在0.3m-120m，性能比Pandar40P也略逊一筹，不过价格要更美丽。
总的来说，这种雷达的主要特点就是在于汽车盲区探测，当然产品定位依然走高端路线，因此它的售价是4999美元。
当时德国“朋友”为了刁难中国厂商，给出了开发160线激光雷达的要求，如果能够开发，那么就可以竞标，本来德国人认为这是一个不可能完成的项目，但禾赛竟然用了3个月完成了开发，这件事情也让德国人大为吃惊，同时也对禾赛刮目相看。
而禾赛因为开发160线激光雷达的经验，很轻松的开发出了这款128线的激光雷达产品。Pandar128从设计之初的目标就非常明确，瞄准车规和量产要求的旗舰激光雷达。
从禾赛激光雷达的发展很清晰地看出，禾赛在开发激光雷达之后，其实发展方向很明确，首先掌握核心技术和设计，其实主打高端市场。而它的发展也确实如同芝麻开花，这自然也引起了行业大佬的注意，在2019年Velodyne以侵犯专利为由将禾赛科技告上美国法院，而禾赛自然不甘示弱，在中国和德国将Velodyne同样告上法庭。整个过程并没有在外界引起太多影响，但内部的险恶自然可想而知，我也不愿意去猜测中间的故事，但最终结果是两家达成了和解，而Velodyne也在去年推出了中国市场，而在关键技术上，最终俩家也达成了全球专利交叉许可协议，这场闹剧最终也被人们渐渐忘却……
○机械要被淘汰，固态才是未来？
在自动驾驶领域，我们经常会听到这样的声音，固态雷达是未来，机械雷达马上被取代。但真实情况是，我们体验的每个Robotaxi车队都是采用机械式激光雷达的方案，而固态雷达的身影却没有出现。
实际上，何谓固态雷达这问题在业内早有争议。一般来说，目前业内会把非完全旋转的激光雷达成为固态雷达，但是也有专家认为（比如禾赛的工程师们）这种命名方式并不够准确，其实目前的固态雷达内部也有微小的移动部件，比如MEMS固态雷达，它内部有扫描镜等机械设备，因此不能算严格的固态。
那么固态激光雷达有什么优势呢？首先就是车规级，说白了就是可靠性强。但是这确实有待考究，我们经常说固态雷达没有旋转部件容易做车规，但其实目前奥迪A8上的法雷奥的激光雷达是一款MEMS激光雷达，它内部也拥有旋转部件，但也并未妨碍这款雷达的车规级应用。所以在我看来对于机械式激光雷达，它的外形才是不容易车规级的关键因素。
其次是分辨率高，这是固态激光雷达在技术层面上最大优势。相比于机械雷达固定的垂直角分辨率（Velodyne 128线雷达是0.11°），固态雷达由于采用了连续扫描的方式，其垂直和水平角分辨率在低帧率（比如5Hz）下可以做到0.03°，生成“图像级”的效果，是机械雷达无法比拟的。（此处信息来自孙恺博士的研究）
最后就是成本问题。固态雷达的元器件要远少于机械激光雷达，因此成本确实会降低。
当然，既然是技术积累，那么必然有条理的研发思路，他们的思路就是研发、部署、推广并行。整个固态产品在2017年开始研发，主要重心在微振器件方面，同时进行研发了激光器。最终在2019年完成了三代的迭代。目前禾赛最新的固态激光雷达其探测距离高达300m，水平视场角能达到60°，垂直视场角可达20°，同时可以进行5°的上下调整，抗干扰能力也没有缺席。
○关于未来，禾赛野心勃勃
从市场来看，禾赛已经在高端激光雷达市场站稳脚步，但显然他们并不满足。出货量更大的中、低线束市场将成为他们未来的新战场，而为此他们也祭出了自己的“大杀器”——自研芯片。
芯片这个话题在今年可谓是汽车圈的热词。不管是供应商还是车企，但凡业务上和芯片沾边都自称芯片自研，但显然芯片并不是那么容易入场的，所以禾赛所谓的自研芯片是“真李逵”吗？
自研的激光雷达芯片可以带来低成本架构的产品，因此对于价格敏感的厂商会更感兴趣，同时可以应对未来的大规模量产。
而对于禾赛来说，自研芯片仅仅是开始，未来禾赛将会诞生更多的芯片方案，并将其应用在目前的产品线上，那么这将会推进禾赛的各类产品以更好的性能和性价比与我们见面，我们也相信这会持续降低激光雷达市场的价格，从而反向促进激光雷达市场的发展。
点评：陌生人可能并不了解禾赛科技，它作为激光雷达市场里的一支不可忽视的力量，在世界自动驾驶领域都是十分著名的供应商，整个团队有丰富的激光传感器开发经验：设计四代苹果iPhone电子系统的电子工程师、卡尔蔡司负责镜头设计的光学工程师、斯坦福大学激光传感器研究科学家等等，如果你有机会前往他们在上海的总部，你一定也会被这种科技公司的风格所吸引，可以说每位员工都有独特的个人魅力。而他们的产品也确实和目前市场上的激光雷达有所区分，从设计到做工都显得更有质感，这可能也和创始人苹果的经历有一定关系。
现在，禾赛正杀入中、低线激光雷达市场，而凭借自研芯片进一步降低了成本，这也将成为其市场竞争力的关键一环，未来禾赛能否成长为激光雷达市场中的“关键先生”，我们拭目以待吧。（图/文 汽车之家 冷晓阳）注：部分图片来自禾赛官方资料。
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