拿到全球80%訂單的激光雷達公司Velodyne有何究竟本事？

激光雷達可以利用脈沖激光測量動態(tài)距離，創(chuàng)建并更新 3D 地圖，可將車輛定位做到3厘米級別，因此激光雷達對于 SAE 4 級和 5 級全自動駕駛汽車絕對必不可少。目前，激光雷達市場正處于高速發(fā)展之中，市場規(guī)?？蛇_數(shù)萬億美元，Velodyne （中文名威力登）具有絕對優(yōu)勢，占據(jù)了全球80%市場份額。本文就帶大家一起了解一下這個激光雷達產(chǎn)業(yè)的巨人。

自動駕駛汽車工程師普遍認為，激光雷達對于 SAE 4 級和 5 級全自動駕駛汽車絕對必不可少，在 SAE 3 級自動駕駛汽車中也具有很高的價值。激光雷達可以利用脈沖激光測量動態(tài)距離，創(chuàng)建并更新 3D 地圖，讓 3 厘米級別的車輛定位成為可能，還可以作為一種安全失效冗余系統(tǒng)。

目前，激光雷達市場正處于高速發(fā)展之中，市場規(guī)?？蛇_數(shù)萬億美元，Velodyne （中文名威力登）具有絕對優(yōu)勢，目前已占據(jù)了全球80%市場份額。這家位于硅谷的公司，開創(chuàng)性的激光雷達產(chǎn)品HDL-64（64 通道、360°視場）在 2007年 DARPA 無人駕駛汽車城市挑戰(zhàn)賽中“一戰(zhàn)成名”，當時其表現(xiàn)太過讓人印象深刻。

如今，Velodyne 繼續(xù)致力于 3D 激光探測與測距傳感器的研發(fā)，目前有 7 款激光雷達傳感器產(chǎn)品已正式上市，抵達成百上千家移動出行行業(yè)客戶，進行測試或有限商用。目前，Velodyne 公司圣何塞工廠的年產(chǎn)量已達數(shù)萬臺，但相比于未來市場對激光雷達產(chǎn)品的巨大需求，這仍然只不過是滄海一粟。

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開摩托的時候不滿意市場上所有好用的重低音音響，最后決定自己做，于是在自己的車庫開始做重低音音箱。家里投了20萬美金，后來越做越好，到現(xiàn)在為止仍然是音響界公認的專業(yè)級產(chǎn)品。

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

David Hall屬于第一代硅谷創(chuàng)業(yè)人，Velodyne聲學公司成立后，推出的產(chǎn)品以創(chuàng)新的設計、精細的做工、獨到的聲音表現(xiàn)著稱，因此受到聲學專家、發(fā)燒聽友、及劇院系統(tǒng)的愛好者許多贊賞。

2005年機緣巧合，Velodyne開始專注研究激光雷達。07年便推出了64線激光雷達產(chǎn)品，2010年谷歌首測的無人駕駛汽車用的激光雷達就是Velodyne提供的。

現(xiàn)在整個公司大概有三個分支，音響這部分還有存續(xù)，而且賣得不錯；第二部分Lidar；第三部分是船。雖然三個部分看起來風馬牛不相及，其實都是依據(jù)同一個原理：測距。音響是音頻測距，Lidar是激光測距，船也是測距，細節(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)而做準備。

2016年8月份，Velodyne LiDAR業(yè)務獲得福特汽車與百度1.5 億美元的共同投資并拆分成立新公司Velodyne LiDAR獨立發(fā)展。用Velodyne官方的話說，凡涉及自動駕駛研發(fā)投入的主機廠、地圖廠商以及自動駕駛運營項目幾乎都是Velodyne激光雷達產(chǎn)品的客戶。

據(jù)悉，Velodyne在2015和2016年的銷量分別為3000臺和5000臺。2017年因為新工廠投產(chǎn)產(chǎn)能爬升，其在全球總計銷售了十多萬個激光雷達，是2016年的20多倍。

據(jù)公開資料，不僅谷歌、百度、Uber、福特、通用、奔馳等知名的無人駕駛技術代表，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)等項目都采用了Velodyne的激光雷達方案。

圖片來源于車云網(wǎng)

機械式激光雷達——HDL-64E、HDL-32E、VLP-16

目前，Velodyne主要有64線、32線、16線3類產(chǎn)品在售，官方定價分別為8萬美金（約合52.3萬人民幣）、4萬美金（約合26萬人民幣）和8千美金（約合5.23萬人民幣）。

今年年初，Velodyne 為行業(yè)帶來利好消息：對 16 線激光雷達進行降價，從 7999 美元降至 3999 美元。

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

首先談談64線產(chǎn)品比較重要的地方：

1) 360度高速旋轉。贊美很多、垢病也很多。每秒要達到20轉的速度，在高速旋轉的情況下，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，返回信號再把接收器打開收進來，這是有點難度的。

2) 在UDP包里含有“密度”數(shù)據(jù)。這是對現(xiàn)在無人車發(fā)展非常重要的信息，因為它可以很有效地轉化成“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志相關，使攝像頭免去閱讀所有環(huán)境信息，對計算起到了很大作用。

3) 能量問題。64線是符合人眼安全標準的民用產(chǎn)品，這個能量有所限制，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，這是核心技術的第三點，也保證我們的產(chǎn)品到目前為止得到了業(yè)界的認可。

Velodyne的Lidar產(chǎn)品，首先在地圖行業(yè)被應用，隨后安防領域開始大規(guī)模使用

安防領域實現(xiàn)技術相對簡單，因為安防無人車可以定義為封閉環(huán)境無固定路線的駕駛，在安防行業(yè)運用無人車有相當長的時間了，并不是像大家想象的現(xiàn)在才開始，無人車的控制技術已經(jīng)比較成熟?，F(xiàn)在更多關注的是人身安全的問題是怎么避免，99.999%的安全是無人駕駛推廣的關鍵性問題。

除了安防行業(yè)的特種車輛以外，對64線產(chǎn)品比較熱衷的是互聯(lián)網(wǎng)科技公司。從Google開始，到百度等，都是基于64線Lidar做無人駕駛。這也致使傳統(tǒng)汽車行業(yè)感到壓力，目前，Velodyne幾乎和全世界所有的汽車廠商都達成了一對一的合作、深度合作，或是產(chǎn)品測試的合作。

“車規(guī)級”激光雷達——VLP-32C

近幾年，隨著自動駕駛的概念的升溫，汽車行業(yè)成為激光雷達一大需求來源。

面對自動駕駛普及的難題，業(yè)內(nèi)人士都將矛頭指向了昂貴的機械式激光雷達，認為這種產(chǎn)品價格昂貴、難以量產(chǎn)且不符合車規(guī)，因此很難推動自動駕駛汽車的普及，這也是很多激光雷達創(chuàng)業(yè)公司鎖定的3個突破點。

激光雷達，尤其是多線數(shù)產(chǎn)品本身就是汽車行業(yè)的新鮮事物，原先就沒有相關的要求。為此，Velodyne拉來美國的科技公司、網(wǎng)約車公司和整車廠成立了一個車載激光雷達俱樂部，共同來探索車載激光雷達應該滿足的指標。

經(jīng)過一段時間的摸索，該俱樂部制定出了一套標準，并由Velodyne來將其做成產(chǎn)品——即現(xiàn)在的VLP-32C激光雷達。編號中的32即代表32線，C是Club的縮寫，代表上述俱樂部。這款32線產(chǎn)品測試距離可達到200米，水平視角360 °，垂直可視角40 °，最小分辨率0.333 °，出點速度為 600000 點/每秒。其通用版本，尺寸大小和原來的16線相差不大。

目前福特就已在其第三代自動駕駛車型上使用了 Velodyne 的這款最新的激光雷達測距傳感器（LiDAR）。

VLP-32C 的優(yōu)勢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 預計未來價格將控制在 500 至 1000 美金之間。Velodyne 32 線激光雷達已經(jīng)歷 A、B、C 三輪迭代，如今第三代的 VLP-32C 開始在 Velodyne 圣何塞新工廠“Megafactory”進行生產(chǎn)。從2017年4 月份的預生產(chǎn)到 6 月底正式量產(chǎn)，配合純機械全自動化生產(chǎn)線，Velodyne 在 2018 年可以實現(xiàn)百萬級的產(chǎn)能。

高性能激光雷達——VLS-128

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

與 HDL-64 相比，VLS-128 尺寸縮小了 70％，探測距離提高了一倍，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)可以識別人體手指的動作，200 米距離時則可以將人們脫換衣服這樣的動作看的一清二楚。

VLS-128可掃描大量細節(jié)

這款新產(chǎn)品要在 2018 年Q4 階段才能達到車規(guī)級。

ADAS 級固態(tài)激光雷達——Velarray

如今，諸多車企開始為旗下產(chǎn)品配備 ADAS 功能，Velodyne 也沒有放過車廠這一市場。

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

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

在 Velarray 留白的地方（如上圖右側），會加裝攝像頭，將來 Velarray 會是一款集「點云數(shù)據(jù)+RGB 數(shù)據(jù)+攝像頭數(shù)據(jù)融合」的產(chǎn)品，以增強目標分類能力；

在 ASIC 產(chǎn)品上，Velodyne 將會為激光雷達發(fā)射出去的激光束進行編碼，這樣可以保證不會受到其他激光雷達的相互串擾；

不同的場景需要搭配不同的激光雷達。如果主要側重高速駕駛，那么視場較窄的遠程激光雷達就是最佳選擇。如果側重城市駕駛，那么視場寬度成為關鍵問題。未來 Velodyne 希望利用軟件來控制硬件，在不同道路場景下，通過軟件控制激光束走向、角度甚至某一束激光的能量。其中一個場景是在高速公路上，將垂直角變窄（比如 Velarray 的視場從 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，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路況，但整個掃描面上還存在一些間隙，算法團隊正在進行處理完善，最終的效果將會是一個平滑的面。

MCLM系列芯片級激光雷達

既然傳統(tǒng)的LiDAR還有一定的生命周期，如何讓其充滿競爭力，就成了接下來要完成的工作。傳統(tǒng)LiDAR難以過車規(guī)，核心問題是電子零部件太多。

為此，Velodyne準備將LiDAR的技術植入到芯片中。到目前為止，Velodyne已經(jīng)將LiDAR的技術以ASIC芯片的方式實現(xiàn)了。

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

預計到2021年，Velodyne的基于ASIC的多線束LiDAR將會量產(chǎn)問世，服務共享出行市場。

這款產(chǎn)品的目標客戶為Tier1供應商。

Velodyne的產(chǎn)品規(guī)劃（圖片來源于智東西）

小結

Velodyne圣何塞的新工廠目前已經(jīng)投入使用，最高產(chǎn)能可以達到100萬個/年, 完全可以滿足市場的需求。

最新的VSL、Velarray以及MCLM系列都是按照自動化生產(chǎn)的要求設計的產(chǎn)品，一旦起量，其產(chǎn)品價格可以壓得足夠低。據(jù)了解，如果能接到10萬臺的訂單，VLS 128線產(chǎn)品的價格能夠做到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)激光雷達在量產(chǎn)時則能做到500美金，8線產(chǎn)品則能做到150美金。相比現(xiàn)在，這是一個具有“質變”效應的價格。

現(xiàn)今 Velodyne 的主要收入來源還是傳統(tǒng)地圖、無人機、安保、機器人等行業(yè)，自動駕駛還沒有給公司帶來可觀的收益。這個新興產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展階段，相關法規(guī)和配套設施等客觀條件尚不健全，距離真正的商業(yè)運用還有很長的距離。