镭神激光雷达车路协同系统

2019年7月5日，由博闻创意和CCIA 智能网联专委会、佐智汽车举办的「2019中国汽车互联与车路协同大会」在深圳举行。镭神智能CEO胡小波先生在会上发表了题为“镭神激光雷达车路协同系统” 的演讲。

各位下午好！今天与大家分享一下镭神智能在车路协同方面所取得的成果。

镭神智能是全球领先的激光雷达及整体解决方案提供商，一直致力于为无人驾驶、车路协同等行业领域提供各种性能优异、质量可靠、价格厚道的激光雷达和高效完善的整体解决方案。

首先为大家简单介绍一下激光雷达的一些情况。大家对于激光雷达其实有着很多的误解：首先是认为激光雷达很贵，当然，国外的激光雷达都很贵，国内某些厂家的激光雷达性价比不高,这毋庸置疑；其次，激光雷达的技术难度很高，综合技术能力要求很强，研发周期也很长；再者，就是车规级的要求难以满足；最后一个是可靠性差的问题。我曾经问过深圳某一个做无人驾驶公交大巴厂家：“你们之前用国外的V公司和国内的深圳某家的16线激光雷达可靠性怎么样？”他很痛苦地说，没有任何一个激光雷达能在车上连续使用超过三个月不坏的，所以得经常更换雷达。

激光雷达有很多种，其中采用TOF测量原理的，主要有机械式、混合固态以及固态等三种扫描方式。在固态激光雷达里面，目前最受关注的是MEMS激光雷达，以前则是OPA和3D Flash激光雷达，但3D Flash激光雷达的测距不是很远。

MEMS激光雷达现在面临一个最头痛的问题——目前全世界做MEMS振镜的厂家，没有一家可以提供能承受-40到105度的工作温度,同时能扛得住车规级冲击和振动的MEMS振镜，根本无法达到车规要求。现在全世界的车厂，只要拿到任何一个公司做的MEMS激光雷达，估计也都不敢拿去做车规级的测试。但这并非说明MEMS路线不可行， 只不过近三年内都不太可能满足车规, 而且成本也远没有吹嘘的200美金那么低, 根本不可能, 一台120度水平扫描角度MEMS激光雷达, 至少用2个MEMS振镜拼接，一个振镜1000多美金，2个2000多美金，而且一个APD阵列的成本就已经远远超过200美金，再加上光学系统，精密加工的机械结构件，电路上的高端FPGA芯片，几个高速 ADC芯片，也得几千人民币， 加起来物料成本3万人民币以上是至少的， 批量生产里面很多物料的成本也很难降下来，而且光学系统调试，校准非常麻烦复杂，比机械式的还要麻烦十倍，人工费用比机械式也要高好几倍。所以，汽车主机厂指望MEMS固态激光雷达3年内能够大规模量产，或者成本能够降下来到500美金以内，都是缘木求鱼，镜花水月。

OPA技术方案在目前来说更加不可行。它产生的光束往往比其他技术发散得更大，相控阵芯片对激光功率损耗很大，旁瓣很难压制，因此很难实现远距离、高扫描分辨率和宽视场的性能，而且接收得采用面阵的APD阵列探测器，成本远没有美国某公司说的那么理想。OPA这个技术，我们认为在5年之内没有任何可能性,而且成本也远没有吹嘘的200美金那么低, 根本不可能,一个APD阵列的成本就已经远远超过200美金。

Flash激光雷达有两种技术方案，一种是APD阵列，很贵，一种是用高感光的CMOS做探测的元器件，测不远。而且这种技术方案抗干扰能力是最差的。其实FLASH的激光雷达所有的技术含量都在它的接收端的光电探测器芯片厂家那里，只要接收光电探测器芯片做好了，这款激光雷达是很容易实现的，FLASH激光雷达系统整机没有什么技术含量。汽车应用目前基本上也不现实。

相干型调频连续波激光雷达这种探测模式，从未来的发展趋势来看是一种非常好的方式。它好在哪里呢？首先这种激光雷达是天然抗干扰的，因为它是干涉型的，只对自己发出的光进行干涉，任何别的光（包括太阳光，别的激光雷达发出的激光）都干扰不了它，这是它最大的优势。还有一个优点就是它可以测移动物体的运动速度和运动方向。但它也有缺点，它要用单频的激光器，声光调制器等技术非常复杂，导致成本非常高昂。当然，这些对镭神来说不是任何问题，这些单频光纤激光器，声光调制器等昂贵的器件，镭神都可以以几十分之一的市场价格自行生产。

上图是我们刚刚推出来的128线激光雷达，完全按车规级标准设计，量程可达200m，目前市场价格是￥68000，千台以上批量价只要￥28000，国外同等的产品售价大概是十几万美金。

下表是我们的128线激光雷达的参数，对于L4、L5级别的自动驾驶，通过这款产品我们都可以轻松应对各种高低速的道路场景。

我们在128线混合固态激光雷达成功的基础上，把线束降下来，按车规的标准又推出了32线、16线混合固态激光雷达，产品高度大概只有90mm，尺寸很小，标准视场角达到120度，定制最高还能做到150度，标准测量距离200米，可以定制最远250和300米，完全抗干扰的系统设计。我们认为这种混合固态的激光雷达将是未来三年之内，唯一能够过得了车规的激光雷达。刚刚在欧洲拿到5亿欧元激光雷达订单的法雷奥的车规级激光雷达应该也是用类似技术做的，只是它选择的是双面镜，我们用的是多棱镜。我们依托着自己深厚的科研实力、强大的工程能力和成熟的生产管理，有效将混合固态激光雷达的成本控制在了很低的水平，32线的大批量价1万块钱人民币左右，16线的小批量售价￥2.8万元，而万台起的批量价格更是低至￥3999，这是汽车主机厂真正可以在汽车前装上用得起的激光雷达。

下图是我们已经批量生产的360°多线激光雷达，有32线、20线、16线等等多个型号。

其中，20线激光雷达是我们专为车路协同研发的。因为32线激光雷达即使价格降到了五六万，可能对很多人来讲还是觉得贵，于是我们推出了20线的，它的价格在32线的基础上将会有大幅的调整空间。

MEMS激光雷达方面，镭神智能目前做了两种波长方案：905nm和1550nm。其中，905nm的MEMS主要用于近距离的探测，量产可达200米；1550nm的MEMS探测距离则可达300米甚至500米以上。

下面是MEMS激光雷达扫描的效果。

这是采用1550nm波长的激光雷达，用我们自研自产的光纤激光器提供优质光源。

镭神的MEMS激光雷达采用自研的特殊 MEMS振镜，非常非常特殊的技术，可靠性非常高，性能非常优异，完全有机会在未来一年内通过车规测试和认证。

为了提升激光雷达的核心竞争力，镭神智能还自主研发出了首款激光雷达专用的16通道TIA芯片。它集成了接收模拟信号处理的多种功能和配置控制，将高频高带宽模拟晶体管、多级增益可配置低噪声放大器、多路开关选择器和功率控制单元等集成到比指甲盖还小的芯片中，用单颗芯片就可以实现多线束激光雷达模拟接收处理。不久前，通讯行业全球最大的H公司向我们批量采购了这款芯片。

这个光纤激光器是激光雷达的核心元器件，也是我们自主掌握的一项核心技术。

接下来是镭神智能的另外一个杀手锏——高精度光纤惯性导航模块（IMU，inertial measurement unit）。做高速无人驾驶和测绘，现在有另外一个比激光雷达更贵的传感器，就是光纤惯导。一个三轴光纤惯导从国外进口最便宜要30万左右，而我们能做到它的价格的1/10。

接下来为大家介绍镭神智能基于激光雷达在无人驾驶、车路协同等应用领域的解决方案。实际上，无人驾驶和车路协同都是把各种传感器融合在一起，只不过，前者是装在车端，后者是装在路端，此外车路协同还把5G的技术加了进去。

下图分别是我们的多线激光雷达做的道路环境的重建，还有纯点云目标的分类识别、纯视觉的分类识别，以及点云和视觉融合后的识别效果。

下图是我们的32线+16线点云融合的效果。

用激光雷达做无人驾驶、车路协同，最基础的功能就是要精准识别道路上的目标属性，为决策层提供机动车、非机动车、行人等的类型、方位、距离、速度、运动方向及流量等道路数据。

下面是我们在无人驾驶的部分应用案例，通过与不同行业客户的通力合作，镭神智能对多种道路场景的无人驾驶需求积累了非常丰富的经验。

现在我们在车路协同领域也做了很多项目。其中，在许昌的5G自动驾驶示范区就用了50台镭神激光雷达。这是和中国移动、北邮等单位合作一起做的一个研究项目，他们把激光雷达、视觉等传感器组合后，利用光纤交换机将多个传感器的数据连接融合起来，传输到服务器上，服务器处理完数据之后再把它发到5G基站，然后再通过5G的基站把信息发到车上。其实，这还不是最好的方式，最好的方式应该是用边缘计算将处理后的数据直接通过基站发出来。可惜当时由于某些原因，该项目选择了比较复杂的一个方案。

下面是我们跟大唐移动、宇通做的郑州宇通智慧岛项目，是用32线激光雷达和视觉融合之后，用深度学习对目标进行探测、识别、分类。

比如说一辆无人车在这里行驶，转弯处属于被遮挡的盲区，有好些目标它不一定看得到。如何看见盲区里面的物体出来，这一点非常重要，否则如果有个人从盲区突然冲出来就会很危险，所以车路协同就相当于为自动驾驶打造了一双无死角的“天眼”。如果纯用激光雷达或者纯用视觉，这套方案检测的准确性很难达到99%以上，但是将激光雷达和视觉结合之后，就可以很轻松地达到99%以上的准确率。

目前采用激光雷达与视觉融合方案的车路协同项目，我们在国内还有十多个合作项目落地。

最后简单介绍一下镭神智能，2015年2月15日在深圳正式注册成立，现有员工300余人，研发人员有100余人，其中海内外研究生以上人员40余人（含博士5人），目前拥有2000平米的研发办公区、4000平米激光雷达和光纤激光器生产厂房（深圳），16000平米激光雷达生产厂房（浙江），是国内唯一一家自主研发出激光雷达自动化、半自动化生产产线的企业。

镭神跟别家公司相比最不一样的地方在于，我们可能是全世界掌握激光雷达技术方案最齐全的公司，各种激光测量原理对应的产品我们都有研发。另外我们还提供激光雷达专用的芯片、光纤激光器，以及应用领域最齐全的整套解决方案。