如果在無(wú)人駕駛的戰(zhàn)場(chǎng)上劃出幾個(gè)“分戰(zhàn)場(chǎng)”，激光雷達(dá)分戰(zhàn)場(chǎng)，無(wú)疑是戰(zhàn)爭(zhēng)最激烈、也最受關(guān)注的分戰(zhàn)場(chǎng)之一。尤其是，進(jìn)入2017年第四季度之后，戰(zhàn)局更加激烈，一輪輪的“你方唱吧我登場(chǎng)”陸續(xù)上演：

10月上旬，通用收購(gòu)了激光雷達(dá)初創(chuàng)公司Strobe，希望將價(jià)格降至100美元；

10月下旬，福特收購(gòu)了激光雷達(dá)初創(chuàng)公司Princeton Lightwave，希望開(kāi)發(fā)出用戶“負(fù)擔(dān)得起”的激光雷達(dá)；

11月上旬，激光雷達(dá)頭牌廠商Vedodyne推出了128線激光雷達(dá)VLS-128，探測(cè)距離相較于其64線激光雷達(dá)提升一倍；

再然后，是在12月12日，硅谷的華人初創(chuàng)企業(yè)Innovusion宣布推出1000美元價(jià)位的300線混合固態(tài)激光雷達(dá)Hi Def LiDAR，在探測(cè)清晰度和數(shù)據(jù)融合方面取得重大進(jìn)展。 

或許是因?yàn)椤凹沂啦粔蝻@赫”，Innovusion的300線Hi Def LiDAR在發(fā)布后未能像Velodyne VLS-128那樣迅速成為業(yè)界“熱點(diǎn)”，但這種“冷處理”，似乎無(wú)法阻止Innovision試圖后來(lái)居上、改寫(xiě)激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)版圖的雄心。 

不光看得遠(yuǎn)，而且還“看得細(xì)”

在無(wú)人駕駛汽車上，與攝像頭相比，激光雷達(dá)是可靠性更高的傳感器，這一點(diǎn)已基本不存在多少爭(zhēng)議，但在百度做過(guò)一年時(shí)間的傳感器集成工作并深度測(cè)評(píng)了各項(xiàng)新型傳感器技術(shù)后，鮑君威發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的激光雷達(dá)仍有其自身的局限性，哪怕是“段位最高”的Velodyne 64線激光雷達(dá)，也很難用做L4級(jí)無(wú)人車的主傳感器。 

能作為主傳感器的激光雷達(dá)，失誤率一定要達(dá)到幾億分之一，甚至是幾十億分之一才行，但市場(chǎng)上現(xiàn)有的激光雷達(dá)，卻往往存在以下“陷阱”——因?yàn)榉直媛什粔?，在探測(cè)障礙物時(shí)很容易出現(xiàn)“漏洞”；

能看見(jiàn)前面”有個(gè)東西“，但無(wú)法識(shí)別出究竟是個(gè)“啥東西”；

廠商標(biāo)的“探測(cè)距離”，也只說(shuō)“能看多遠(yuǎn)”，卻沒(méi)說(shuō)清能看到的是這個(gè)距離上的什么東西（是一塊轉(zhuǎn)，還是一輛車？小汽車，還是大卡車？），很容易造成誤解。 

在發(fā)現(xiàn)這些痛點(diǎn)后，鮑君威于2016年11月份離開(kāi)百度，創(chuàng)辦了Innovusion并擔(dān)任CEO，專注于激光雷達(dá)及傳感器融合技術(shù)。在經(jīng)過(guò)一年多時(shí)間的閉關(guān)修煉后，鮑君威和他的團(tuán)隊(duì)終于推出了自己的首款產(chǎn)品Hi Def LiDAR，并試圖“與天公試比高”。 

由于Velodyne VLS—128目前尚無(wú)公開(kāi)的實(shí)際應(yīng)用案例，詳細(xì)的產(chǎn)品參數(shù)也要等到下個(gè)月的CES展上才公開(kāi)，因此，Hi Def LiDAR現(xiàn)階段主要是將Velodyne HDL—64作為“參照系”。 

無(wú)人駕駛汽車在復(fù)雜的場(chǎng)景下（如城市道路）行駛，需要一個(gè)安全的“剎車距離”，以保障在遇到緊急情況時(shí)有足夠的決策時(shí)間。通常，車輛在市區(qū)開(kāi)時(shí)很容易達(dá)到時(shí)速60公里，按需要1-2秒的剎車時(shí)間算，安全的剎車距離應(yīng)在50米以上，這就需要傳感器能檢測(cè)到50米外的行人“長(zhǎng)什么樣”。 

圖片版權(quán)屬于Innovusion 

假定車輛在以64公里的時(shí)速行駛，距車輛50米處的地方有行人，上面左圖的“人類司機(jī)眼里的行人”為原始數(shù)據(jù)；中圖理那一組不連續(xù)的稀疏點(diǎn)，就是HDL—64“眼里的行人”；右圖那一組更密集的點(diǎn)，則是300線的Hi Def LiDAR“眼里的行人”。 

因?yàn)槟軝z測(cè)到更多的細(xì)節(jié)，避免“漏檢”，因此，Hi Def LiDAR也更有能力保護(hù)“亂穿馬路的小孩”的安全。把小孩換成“橫臥”在馬路中間的一輛自行、一個(gè)石墩或其他障礙物，車輛甚至可以避免自身“受傷”。 

高速場(chǎng)景下，車輛需要更遠(yuǎn)的“剎車距離”。

圖片版權(quán)屬于Innovusion 

假定車輛以105公里的時(shí)速行駛，105米處有一輛紅色的車，上面左圖是“人類司機(jī)眼中的車”，中圖那些稀疏的點(diǎn)是Velodyne HDL—64“眼里的車”，而右圖那些密集的點(diǎn)則是300線的Hi Def LiDAR“眼里的車”。 

中圖最下面那兩個(gè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的是“車輪”，鮑君威的疑慮是，假如很不巧，這兩個(gè)點(diǎn)沒(méi)有被HDL—64探測(cè)到，那么，在激光雷達(dá)只“看見(jiàn)”最上面那一行點(diǎn)的情況下，它還能“認(rèn)得出”那是一輛車嗎？ 

鮑君威指出，傳統(tǒng)的激光雷達(dá)的一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題是，掃描出來(lái)的線條縱橫分布不均勻，有的地方密，有的地方很稀疏。比如，載著傳統(tǒng)的Velodyne HDL—64的無(wú)人車在城市道路上“看到”的場(chǎng)景是這樣的：

圖片來(lái)自Velodyne官網(wǎng)

而載著Innovusion的300線激光雷達(dá)的無(wú)人車“看到”的斯坦福校園卻是這樣的：

圖片版權(quán)屬于Innovusion 

對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，第二幅圖中，不僅掃描出的圖景更加“豐富多彩”（顏色代表反射值，對(duì)很多定位算法會(huì)有很大幫助 ），而且，線條也更加密集。 

線條稀疏有什么不好呢？有的地方?jīng)]掃描到，沒(méi)有數(shù)據(jù)，比如，假如車輛是在高速公路上飛快行駛，前面有一塊小磚頭，恰好處于兩條光線中間的空隙中，沒(méi)有被檢測(cè)到，這個(gè)時(shí)候，車輛當(dāng)然會(huì)繼續(xù)“目中無(wú)磚”地開(kāi)過(guò)去，結(jié)果，輕則爆胎，重則翻車。 

而Innovusion的Hi Def LiDAR通過(guò)300線的密集掃描，讓障礙物很難“見(jiàn)縫插磚”，極大地提高了無(wú)人車在高速場(chǎng)景下的行車安全性。 

這款“300線”的核心競(jìng)爭(zhēng)力 

忍不住好奇，Hi Def LiDAR憑啥這么牛？在衡量一款激光雷達(dá)性能好壞最重要的“探測(cè)距離”和“角分辨率”這兩個(gè)參數(shù)上，Hi Def LiDAR都有著卓越的表現(xiàn)。 

先說(shuō)探測(cè)距離，在城市道路場(chǎng)景下，激光雷達(dá)的探測(cè)距離只要能達(dá)到70-80米就差不多了，但如果車輛要以120公里的時(shí)速在高速公路上行駛，探測(cè)距離至少要達(dá)到150米才算安全。Hi Def LiDAR的探測(cè)距離恰好就是150米，似乎正是為了“高速”這個(gè)特定目標(biāo)而設(shè)定的，相比之下，HDL—64的探測(cè)距離是，“能看見(jiàn)120米處的車或樹(shù)”。 

角分辨率，指探測(cè)目標(biāo)上最鄰近的兩個(gè)激光點(diǎn)到激光發(fā)射器之間的連線所形成的夾角，這個(gè)夾角越小，探測(cè)的清晰度就越高。HDL—64的光束不是均勻分布的，在中間最密集的那個(gè)地方，縱向角分辨率為0.4度，而Hi Def LiDAR在各處的縱向角分辨率均為0.13度 。 

因?yàn)榫哂懈叩姆直媛省⒏鼜?qiáng)的圖像處理能力，Innovusion將Hi Def LiDAR定義為“圖像級(jí)激光雷達(dá)”。用戶可根據(jù)這款圖像級(jí)激光雷達(dá)提供的數(shù)據(jù)，直接對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類——通常，激光雷達(dá)只能告訴決策中心”前面有個(gè)東西“，卻不能具體說(shuō)清那個(gè)東西究竟是什么；而根據(jù)“圖像級(jí)激光雷達(dá)”的數(shù)據(jù)，則可以識(shí)別出哪個(gè)是行人，哪個(gè)是電瓶車，哪個(gè)是汽車。 

鮑君威認(rèn)為，只有達(dá)到了“圖像級(jí)”的識(shí)別水平，激光雷達(dá)才有資格“取代人眼”，做L4級(jí)無(wú)人車的主傳感器（Velodnye VLS—128在縱向視角最密的部分也基本達(dá)到了）。 

Hi Def LiDAR達(dá)到“圖像級(jí)”的水平，再與攝像頭融合，可以給點(diǎn)云加上彩色攝像頭的顏色。 

不同于無(wú)人駕駛方案供應(yīng)商通常是將攝像頭獲取的數(shù)據(jù)跟激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行后融合，Innovusion則是在硬件層次就將激光雷達(dá)和視覺(jué)傳感器在像素級(jí)進(jìn)行前融合，這極大地提高了感知算法的可靠性和運(yùn)行效率。 

常見(jiàn)的那種“多傳感器融合”，是方案供應(yīng)商從感知、定位 、決策控制到執(zhí)行的算法都自己做，傳感器從外部購(gòu)買，再把各傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)匯總到中央處理器里。但這個(gè)數(shù)據(jù)匯總之后在軟件層融合的過(guò)程，常常需要幾十毫秒、上百毫秒的延遲——如果不同廠商做的傳感器沒(méi)有同步的機(jī)制，還需要額外花很大力氣做同步；同步不好的話，同一個(gè)物體會(huì)由于運(yùn)動(dòng)造成不同傳感器探測(cè)到的空間位置的不一致，給后續(xù)融合造成額外的困擾 。 

越原始的數(shù)據(jù)，融合后效果越好。 

我們大家理解的“點(diǎn)云”，其實(shí)并不是激光雷達(dá)的原始數(shù)據(jù)。光電信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，形成原始數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析計(jì)算之后才會(huì)形成點(diǎn)云。這里的原始數(shù)據(jù)可能比點(diǎn)云的數(shù)據(jù)多1000倍，也就是說(shuō)，超過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)900倍的原始數(shù)據(jù)，都在傳感器里“藏著掖著”，沒(méi)有被輸送到中央計(jì)算系統(tǒng)——這些數(shù)據(jù)如果被充分利用起來(lái)的話，會(huì)有助于提高系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境的感知能力。 

而硬件端的融合，則可以充分利用起這些數(shù)據(jù)，再加上“像素級(jí)”激光雷達(dá)和攝像頭分辨率的自然匹配，極大地減少了三維空間重構(gòu)以及物體探測(cè)的可靠性。 

同時(shí)，硬件端的融合還減少了對(duì)計(jì)算量的要求，提高了運(yùn)算處理的效率。 

站在攝像頭的角度看，跟激光雷達(dá)在硬件端融合，檢測(cè)到的信息就直接是三維的，不像之前那樣只能檢測(cè)到二維信息，然后第三維“靠猜”了；站在激光雷達(dá)的角度，跟攝像頭的融合，檢測(cè)到的信息直接帶有顏色，可以分類，不需要后端再處理一次了。 

從產(chǎn)品性能的角度，節(jié)省結(jié)算量，就是提高效率；而站在用戶的角度，節(jié)省計(jì)算量，就可以降低功耗、降低對(duì)硬件端的性能要求，進(jìn)而降低成本。 

鮑君威的目標(biāo)是，今后Innovusion能通過(guò)持續(xù)提高圖像處理技術(shù)幫用戶節(jié)省計(jì)算，進(jìn)而，讓用戶可以把花2000美元買的英偉達(dá)Drive PX2的計(jì)算力用在進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性和決策的智能性上。 當(dāng)然，這還只是一個(gè)目標(biāo)，還有待于繼續(xù)努力才能實(shí)現(xiàn)。 

易集成，價(jià)格容易被市場(chǎng)接受 

除性能更強(qiáng)之外，傳統(tǒng)的機(jī)械激光雷達(dá)還有兩個(gè)很明顯的問(wèn)題：一直要360度旋轉(zhuǎn)，不方便和整車集成 。這也是新生的激光雷達(dá)供應(yīng)商們需要克服的問(wèn)題。 

Hi Def LiDAR被做成了“混合固態(tài)”，前向視角類似攝像頭。并且，Hi Def LiDAR的尺寸要小得多，長(zhǎng)度和普通智能手機(jī)相當(dāng)，很容易被集成到整車上。 

在后續(xù)的生產(chǎn)中，Innovusion還可以根據(jù)整車廠的需求對(duì)Hi Def LiDAR的尺寸和形狀做適當(dāng)調(diào)整。 

Hi Def LiDAR的水平可視角度為100度，如果要做到360度全覆蓋，一輛車上得安裝四臺(tái)；若再加上冗余，則需要5個(gè)。 

Innovusion將Hi Def LiDARD 量產(chǎn)價(jià)格定在1000美元。 

特斯拉的整套自動(dòng)駕駛方案Autopilot的價(jià)格為5000美元，據(jù)《建約車評(píng)》了解，其中計(jì)算平臺(tái)Drive PX2的成本2500美元外，計(jì)算可知，傳感器部分的售價(jià)為2500美元；對(duì)比之下，鮑君威認(rèn)為，作為L(zhǎng)4級(jí)無(wú)人駕駛汽車的主傳感器，Hi Def LiDAR 只要把價(jià)格定在一兩千美元之間，市場(chǎng)都是可以接受的。 

Hi Def LiDARD將在下個(gè)月拉斯維加斯的CES展上正式亮相。預(yù)計(jì)樣品可在2018年上半年出來(lái)。 

附：Hi Def LiDARD的締造者，是什么來(lái)頭？ 

成立一年的初創(chuàng)公司，居然敢“叫板”資深的Velodyne，人們自然會(huì)好奇，Innovusion的締造者，都是什么來(lái)頭？ 

我們?cè)诒疚拈_(kāi)頭說(shuō)過(guò)，鮑君威在創(chuàng)辦Innovusion前曾經(jīng)在百度負(fù)責(zé)傳感器融合技術(shù)，并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)各項(xiàng)新型傳感器進(jìn)行深度測(cè)評(píng)，在這段時(shí)間，他對(duì)自動(dòng)駕駛對(duì)傳感器技術(shù)的需求有了深刻理解。其實(shí)，跟鮑君威同時(shí)創(chuàng)辦Innovusion的，還有Innovusion現(xiàn)在的CTO李義民——他于2008—2011 年間在Velodyne 作為工程團(tuán)隊(duì)核心成員研發(fā)激光雷達(dá)，并于2016 年初加入百度自動(dòng)駕駛事業(yè)部，擔(dān)任傳感器團(tuán)隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人。 

在2014年加入百度之前，鮑君威跟精密光學(xué)儀器打了十幾年交道。他自北大物理系畢業(yè)后就去加州大學(xué)柏克萊分校讀碩士和博士，并在讀博士期間和兩位師兄共同開(kāi)發(fā)了可稱之為“顯微光學(xué)雷達(dá)”的Scatterometry 技術(shù)，創(chuàng)立Timbre Technologies, Inc。 

Timbre Technologies, Inc在2001 年被Tokyo Electron 并購(gòu)。在隨后的十幾年里，鮑君威帶領(lǐng)Tokyo Electron 在硅谷的光學(xué)測(cè)量部門將Scatterometry 從原理模型變成可實(shí)際應(yīng)用的精密測(cè)量設(shè)備，引領(lǐng)了Scatterometry 技術(shù)及其它精密光學(xué)傳感器在先進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)制程中的廣泛應(yīng)用。 

Innovusion  CTO李義民也是個(gè)精密電子及測(cè)試儀器方面領(lǐng)域的“老司機(jī)”了。他自本科到博士期間，一直就讀于北京大學(xué)無(wú)線電系，1999 年赴美在美國(guó)Argonne 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室做博士后，隨后在多家硅谷光通信及精密儀器公司開(kāi)發(fā)技術(shù)，包括光纖激光器、超聲波探測(cè)器、陀螺儀、電子顯微鏡及原子力顯微鏡等。 

激光雷達(dá)是一種精密光學(xué)傳感器， 一定需要由有豐富精密儀器開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人做——激光雷達(dá)的原理并不復(fù)雜，真正困難的是，如何在那么小的空間里放進(jìn)去那么多的精密部件，內(nèi)部架構(gòu)如何設(shè)計(jì)、怎么掃描、怎么接受、光路是怎樣的等等 。 

除鮑君威和李義民外，Innovusion還有多名成員都在精密光學(xué)設(shè)備領(lǐng)域有豐富經(jīng)驗(yàn)的?程師，平均工作經(jīng)驗(yàn)近二十年。 

鮑君威認(rèn)為，這個(gè)擁有“跨界”知識(shí)（既懂自動(dòng)駕駛市場(chǎng)的需求，又懂精密光學(xué)儀器）的團(tuán)隊(duì)，才是Innovusion真正的壁壘。

撰稿：蘇清濤

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