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    Ouster业务发展总监刘志刚:半导体颠覆行业,激光雷达是下一个目标

    2020-06-23 16:24:01 来源:盖世汽车 作者:佚名
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      2020年6月22日-23日,由南京经济技术开发区与盖世汽车联合主办的“2020第三届全球自动驾驶论坛”隆重召开。本次论坛重点围绕与自动驾驶规模化商用有关的核心技术、法律法规、技术评测、商业模式等话题展开探讨,下面是Ouster业务发展总监刘志刚在本次论坛上的发言:

      
        

      Ouster业务发展总监 刘志刚

      大家好!Ouster是全球第一家把数字技术应用到高性能激光雷达上的公司。苹果iPad Pro上搭载的激光雷达使用了和我们相同的技术,但是他们的最大测远只有5米,我们这个技术的探测距离目前最远可达240米,明年能提升至350米。将手机上用的这套激光雷达技术用到车用或者针对工业需求的激光雷达上来,就意味着能把它的成本做得非常低。

      回到我们的PPT上来,我今天的的题目是《半导体颠覆了行业》。

      在过去几年,激光雷达应该是风险投资行业比较喜欢的一个行业,因为出现了很多技术很多公司,百花齐放。但是我们经常在说一点,你PPT讲得再好,是不是能做出来?卖出去的雷达客户能不能用出来?客户能用起来的激光雷达,到最后能不能实现大规模量产,以及大规模量产以后把价格降下来?这是每一个做激光雷达的公司都需要回答的问题。

      我很高兴给大家介绍Ouster的技术,我们把消费品行业目前已经在大规模出货的技术用到激光雷达上来了。因为现在激光雷达很贵,动不动就是几十万,尤其要用高分辨率的话。反过来讲什么样的技术能够把这个成本降下来?我们绑定了一个非常好的行业,那就是消费品行业,因为消费品行业这套技术属于大规模出货的状态。

      从模拟信号到数字化信号的变革,我相信在座的很多位都是这些变化的亲历者。比如最早的电话机、手机一直到现在的智能手机;最早的照相机一直到现在的数码相机,现在甚至数码相机都不用了,手机就可以代替它了。为什么呢?行业发生了变化,模拟信号的产品已经被数字化的产品替代了。随着Ouster 2018年底向市场推出我们的第一代数字化雷达产品,到现在我们的第二代产品已经出来了。我们认为这个技术方向可能会对激光雷达产生一个很大的变化和影响。

      我们也知道现在越来越多的友商也关注到Ouster这个技术的发展,他们也开始进入到领域来。更多的友商进入到这个领域来,我相信会带来这个行业更加快速的发展。

      我们先看看传统激光雷达有什么缺点。刚才说过,可能太贵;第二,可能大家能用得起的主要是分辨率是比较低的。你如果想要一些分辨率比较高的,车子速度越快肯定希望激光雷达的分辨率越高,那价格肯定会高不少。如果一台激光雷达的价格远远超过一台车的价格的时候,肯定对激光雷达的发展也是一个巨大的瓶颈。

      Ouster的CEO很年轻,到现在才32岁,他非常有想法,也集聚了一大堆有共同想法的人在一起,从最早的一个概念,再创新出产品,再逐步提升。我们这家公司是创始人创办的第二家公司,Ouster的英文意思是什么?驱逐。他想创造一种技术对市面上很多激光雷达或者现在的这个市场有一种颠覆的作用,要让激光雷达的性能和成本脱钩。我们先了解一下现状,你买32线、64线、128线,价格差别非常大,我们就是要把这个价格降下来。

      事实上在过去这几年,我们已经做到了,而且在这个市场上,尤其在欧美市场上做得非常成功。

      我们做激光雷达最大的一个特点是什么呢?我们跟目前自动驾驶的行业的用量没有绑定。传统的激光雷达你不给他量他的成本降不下来,而成本降不下来也不可能有量。我们背后依靠的是消费品行业。苹果前不久推出了iPad Pro,这里面有激光雷达。对大家来说这可能是一个全新的技术,但是对消费品行业这不是一个全新的技术。在消费品行业,这套VCSEL+SPAD方案最早的探测距离只有十几厘米,拿得远一点就识别不了了。IPAD Pro把最大测远做到了5米,所以他们开始宣布这是LiDAR。我们使用的是同一套技术,只是Ouster做得比苹果的复杂得多,要精密得多。我们做的是几百米的探测。我们背后的技术就是目前在消费品行业大量使用的,可以看到我们对传统激光雷达有很大的不同。

      在今年6月份CES我们推出128线的激光雷达,明年1月份会推出256线,后面还将推出512线的,主要是我们的芯片集成度越来越高了。

      我们对外宣布的数据,大家在网上可以看到,我们第二代比第一代性能有了很大的变化,但是雷达本身非常的轻,体积也非常的小,最核心是里面的芯片。传统的激光雷达,32线就意味着里面有32组发射单元和接收单元,32组PCBA及配套的元器件。如果是64线的,数量增加一倍,激光雷达的重量和体积都会增大。Ouster同样的32线到64线到128线,从体积到重量是一样的,没有什么变化。

      我们的雷达,除了能产生点云,还有类似于摄像头的效果。这个雷达除了提供激光雷达该有的功能,还能提供很多特色的功能,我待会会介绍。

      如果把我们的数字激光雷达的外壳去掉,我们看看里面到底是什么。我们做了一个对比,左边是我们的激光雷达去掉玻璃壳以后大家看到的内部的东西,里面有两个芯片,一个是负责激光发射的VCSEL芯片,一个是接受激光的SPAD芯片。VCSEL上有很多点,每一个点都代表一个激光光源。每一个芯片的大小就是一粒米的大小,非常小。两个芯片装在黑色的模组上面,另外在每个芯片前面还有一个CMOS镜头。所以Ouster雷达的核心是一个真正纯固态的雷达,一个靠芯片收发激光的雷达。我们把这个固态雷达放在一个转台上让它转起来,就是我们看到的旋转的固态雷达。旋转的好处,是让很多使用传统机械式激光雷达的客户能够平顺地切换到我们的雷达上来了。到后期OEM,量产车开始大规模量产需要固态雷达的时候,我们又可以将这个技术平顺的转移到固态激光雷达上。

      左边这个是发射端,上面这张动图是传统的机械式激光雷达发射的原理,下面是VCSEL,这个技术方向是目前传统半导体行业非常火的一个领域。而这个VCSEL,翻译成中文是垂直腔面激光发射器。

      我们再来看一下SPAD,传统的是一种探测光源的方式APD,而我们这种叫SPAD,叫单光子雪崩二极管,有一个非常好的探测和显示效果。

      VCSEL 和SPAD为什么这几年比较火呢?因为在半导体行业,他们正在被大量使用,目前的发展符合摩尔定律,每隔几个月它的性能提升一倍,价格降低一半。

      举个例子,我们看到一个比较火的词叫“用软件来定义汽车”,我们这个叫“用软件来定义激光雷达”。因为我们背后依托的是快速发展的消费品行业,每隔三个月左右,我们公司会在我们的官网上公布一次最新的软件,客户下载升级,会发现激光雷达比以前要强得多。

      举个例子,我们7月份会发布一个最新的固件。去年已经买过我们激光雷达的客户,其中有一部分已经让他提前做了固件测试。他只要升级完这个软件,这个激光雷达最大的测远距离提升了50%。只是升级了一下软件,就能达到这么大的性能提升。坦率地说不是我们激光雷达做得多大多快,而是背靠消费品行业,类似苹果、华为、小米这些大的消费品公司,他们在推动VCSEL+SPAD技术在快速发展。我们绑定了一个这个市场,这个大的市场带来的技术进步和成本降低将直接会反映在我们激光雷达的产品上。

      对于很多客户来说,以前你手头比较紧张,你以前只能买16线的,我告诉你不用担心,你可以在我这儿买32线的;以前买32线的客户,可以考虑换Ouster64线的了。

      随着芯片集成化的程度越来越高,我们明年会推出256线。分辨率越高对于做算法来讲,会更容易一些。我们会把分辨率一步步不断地往上提,同时它的成本会不断地下降,因为我们的供应商在不断地下降成本,他的成本下降以后,我们会直接把相应的优势分享给我们的客户。

      Ouster去年底A轮结束,总融资额达到1.1亿美金,证明在国外的资本市场对于Ouster这条技术路线是非常认可非常看好的。我们公司总共才170多人。我们的雷达因为结构简单,生产加工不需要很多的人,很小的场地就可以达到很高的产量,当然交期也很短。

      因为我们的雷达做的性价比很高,客户的选择面很多,所以我们卖了很多,目前全球600多客户。

      目前我们在全球有两家工厂,一个是在美国,还有一个是在泰国,。

      刚才提到我们的核心是芯片,我们在2018年推出一代了产品,一代产品的时候我们的芯片就是64线。今年1月份的CES我们推出二代芯片,里面是128线的。我们同一套芯片搭配不同的CMOS镜头可以衍生出很多的产品,满足不同客户的需求,所以我们出现了OS0系列、OS1系列、OS2系列,但是我们这个里面核心零部件是一致的。我们的雷达还接受定制化扫描方向,客户可以选择均匀扫描,还是加密式扫描,还是仅向下扫描。这些都是在出厂的时候就帮助可以设置好的,我们用软件来定义激光雷达。

      我接触过很多客户,以前很多公司把激光雷达定义为易耗品,他们发现传统机械式雷达用了一年左右或者不到一年,出问题的比例大幅度提升。我有一个客户做无人矿卡,他认为大多数雷达没办法经受这种恶劣的工况。目前在国内比较知名的做无人矿卡的公司都已经把他们的产品切换到我们的雷达上来,即使他们的车子工作环境工况恶略,我们还是直接给了他们提供两年的质保。因为我们的激光雷达里面的结构很简单,核心就是两个芯片,两个镜头,我们可以把这个雷达做得非常的稳定。

      目前我们的防水等级是业内最高的,是IP68和IP69K,IP68是浸在水下1米不能进水,IP69K是可以经受2000 psi压力的水冲击。

      我们以前有一个概念,说激光雷达很难过车规。那是指的针对传统激光雷达,不容易过车规主要是因为有两个挑战,一个是温度,一个是振动。很多激光雷达在面对这两关的时候都很难通过,尤其是振动。而我们这种芯片化的雷达,因为结构简单,所以可以做的更加结实更牢靠一些。我们已经通过了美国某主机厂的车规级振动测试。

      温度对我们目前是一个挑战,原因也容易理解:在1厘米的芯片128个激光光源同时工作,对散热要求非常高。我们公司内容有一个明确的计划,到今年底达到什么温度,明年要达到什么温度,因为我们的目标很明确,要按照主机厂的要求达到车规级温度要求的。

      绝大多数激光雷达公司的产品都比较怕雨,为什么呢?我们知道激光会有不同的波长,传统激光雷达主要有两个波长,一个是905波长,一个是1550波长的,905波长穿过水的时候会形成一个折射,再回来的时候它反映的就不是水后面那个真实的物体了。所以你如果用905波长的激光,在下雨天会发现你出现很多的噪点,会出现报错的现场。还有1550nm的激光,在有水的地方会被水吸收掉,所以这两种在下雨天的时候对于客户来说都有比较大的挑战。再联想一下江浙沪这边梅雨季节,动不动下雨,你的车子也不可能不上路。激光雷达作为车子一个重要的传感器,如果它失效了,或者没办法给你提供正常的输出了,你的车子怎么保证正常安全的行驶呢?

      Ouster是目前业内第一个敢做这个测试的,我们把激光雷达装到车顶,然后把车子开到了洗车机里。大家可以看一下这个录制的视频,点云没有收到影响。为什么呢?因为我们用的激光波长是850波长的。用850有几个原因,我们的接收端是半导体,半导体对850波长的敏感性要比905高一倍,意味着我们雷达发射端用更小的功率就可以在接收端获得与905一样好的效果。第二点,850对水会更不敏感,能正常地穿透水再反射回来。所以在过去这一个多月,Ouster接到国内很多的合作伙伴的需求,是来自于路端的,他们希望把这个雷达装到路上去,他们希望下雨天激光雷达一样能正常工作。

      装到路上去对于激光雷达有两个很苛刻的要求,第一是要求7×24小时不停机的,我们的雷达设计寿命是10万个小时,并且通过了某主机厂连续工作2万个小时的强度测试,我们可以确保在路上能够连续工作,这个雷达不会受到影响。

      再回到这张图上来看,拿到激光雷达以后,最终要用起来,就是算法怎么来结合,除了激光雷达点云以外,我们还自带三层360度环景摄像头的效果。其实我们雷达内部并没有摄像头,到底是怎样实现的呢?再回忆一下我们雷达的结构,内部有两个芯片,一个负责发射,一个负责接收。在每个芯片前面还有一个CMOS镜头,再加上我们的激光雷达使用的是波长850的光源。850有什么不好的地方?为什么只有Ouster在用850,其他都没有用850呢?因为自然光环境中有很多850,用这个波长,你的雷达如果做得不好的情况下,放到白天拿出去会发现大量的噪点。如果把这个难题攻克之后,850就是是一个更好的选择。我们把环境光里的850对点云的干扰去掉以后,是不是也可以把它利用起来呢?最上面一层是我们把环境光中的850收过来,形成一个类似于低分辨率摄像头的效果,跟大多数摄像头一样,白天效果很好,到了晚上天一黑效果就不好了;第二、第三层是我们自己主动发光的850,除了形成点云,还可以形成类似摄像头的信息,其中第二层是按照回来光的强度形成的图像信息,第三层是按照回来的光的距离形成的图像信息。因为是主动光,无论是白天还是晚上,这两层类似摄像头的效果都是好的,因为没有外在的干扰了。

      还有一个重要的好处,无论是上面的点,还是下面的点,都是同一个芯片上形成的。在我们这个芯片上面,二维和三维信息天然对应,这个对于很多客户来说,他用了这个激光雷达以后就可以考虑把摄像头去掉了,就省掉额外的摄像头购买成本和融合的工作了。

      Ouster是一个企业文化非常开放的公司,大家可以去我们的网站查阅最新的技术资料,我们相关的信息都是公开的,无需注册就可以下载。甚至所有产品的价格都可以在官网上查到。另外我们官网还有一个博客,每个月会发两篇技术文章,我们愿意把我们取得的技术和遇到的问题与所有人分享。我们希望让客户了解我们现在的状态,哪怕遇到的问题我们也愿意谈出来,激光雷达是一个非常新的市场,我们与客户互动的越多,更有益于我们后面的进步,因为大家在不断地跟我们进行反馈。

      这个产品,我们也建议大家重点关注一下,尤其是有一些客户,如果你现在还在犹豫到底要不要上32线雷达,或者是32线要不要换成64线,可以联系我。尤其是对于量产车,我们现在已经可以提供非常有挑战性的价格了。能卖得出去,能用得起来,同时你也能用得起,这是Ouster的一个核心理念。

      最后大家如果对Ouster感兴趣或者有一些技术问题,可以查看我们的官网或联系我。谢谢大家! 

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      https://auto.gasgoo.com/NewsTopic/251.html

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