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没想到!在浙大发现一家自动驾驶公司

origin自动驾驶 车东西2018/02/05

车东西(公众号:chedongxi) 文 | Origin 车载激光雷达正在进入百家争鸣的红海阶段,CES上, […]

车东西(公众号:chedongxi)
文 | Origin

车载激光雷达正在进入百家争鸣的红海阶段,CES上,我们目睹了激光雷达大战的盛况。中国力量成为其中不可忽视的势力。

日前,车东西记者前往杭州,与今年也前往CES参展的光珀智能CEO白云峰及CMO陈嵩进行了深入的交流。

光珀作为国内为数不多在激光雷达底层原理上动脑筋的公司,车东西在与其交流的过程中,更清晰地了解了激光雷达行业的竞争态势,以及光珀智能这家公司与众不同的竞争力。

一、创始团队:浙大学霸闯入激光雷达创业

光珀的公司地址位于杭州紫金创业园,旁边就是浙大校区。

一家位于长三角、面向自动驾驶的企业没有将公司设在车厂资源丰富的上海,背后的原因正是其与浙大的渊源。

光珀智能CEO白云峰是浙江大学管理学院的博士。2013年,还是研究生的白云峰在浙江某平面片材厂商考察时,发现工厂内的产品都是靠人工肉眼检测,效率低、成本高,用机器替代人工检测,蕴藏着一个巨大的创业机会。白云峰回校之后,联系了他在浙大篮球队的队友、光电系的博士王旭龙琦,两人共同成立了利珀科技,“珀”字取二人之姓,主营基于机器视觉的产品检测。

从片材到食品薄膜、太阳能电池、汽车轮毂,利珀帮工厂省时省力的检测系统受到逐渐打开市场,做到数个细分市场的国内第一。

创办利珀之时,白云峰还结识了浙江大学的两位教授,并在后来成为了光珀的首席科学家。两人共同提出了一种新的激光雷达三维成像方法,如果能够实现,在分辨率与探测距离上将比现有的成像方案都更加优秀。

2013年,白云峰在利珀内部成立了一个团队,专攻该方案的商业实现。15年,利珀的发展走上正轨,白云峰辞去利珀的法人与CEO职务,全身心地投入到深度视觉的研发中,光珀智能宣告成立。

后来,经朋友牵线搭桥,白云峰又结识了此前在浙江中控负责DCS控制系统设计的陈嵩。陈嵩同样是个创业者,陈嵩开设过自己的电子系统设计室、还为浙江的纺织企业设计过高速电机。这些创业经历与他的浙大背景是分不开的——陈嵩在读研究生时,所学正是浙大自动控制原理技术。

在加入光珀之前,陈嵩还曾设计过一个直径半米的天文望远镜,加入了寻找小行星的巡天项目。这段经历为陈嵩积累了大量的光学知识。这些经历都让陈嵩更好地出任CMO一职。技术背景较强的陈嵩为了进一步做好这个职位,正在浙大管理学院进修MBA。由于比白云峰晚加入管理学院,陈嵩也戏称自己是白云峰的学弟。

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(左为光珀智能CMO 陈嵩,右为光珀智能CEO 白云峰)

光珀的核心团队中,除了浙大系力量,其CTO钱锋的背景也十分显眼。有了两位学术界的科学家和他们的技术原理后,光珀还差一名既懂学术又懂产品的CTO。他们找到了美国赖斯大学的光学博士后钱锋。离开学术界过后,钱锋参与设计过微软的Kinect V2深度相机,后来又负责了亚马逊的无人商店AmazonGo的深度传感器设计。

通过猎头,光珀接触到了钱锋,而当时还有一家国内激光领域的上市公司也在争取钱锋。光珀拿出了一台体积庞大、成像距离可以达到两公里的激光成像系统。看到2公里外树冠上的树叶在激光成像系统中随风摇摆后,钱锋选择了光珀,卖掉了在美国的房子,携家带口回到国内,成为了光珀的CTO,负责将那台巨型设备转化为可量产的小型化产品。

核心团队悉数到位,光珀的其他人才背景也不赖,其中有的来自长春光机所,还有来自成飞的软件架构师。到接受车东西采访时,光珀的团队已经达到60人,3分之2都是研发人员。以白云峰为肇始,浙江大学一系力量,正式在杭州开辟了一条激光雷达的创业路径。

二、技术实力:提升激光雷达接收效果20倍

团队搭建完毕过后,光珀开始了技术的产品化。在激光雷达中,接收端的传感器芯片成为制约激光雷达性能的主要瓶颈。浙大两位教授的学术成果,先被转化为了光珀的第一代硅基TOF传感器芯片,并直接被整合在了一块SoC中。

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与APD等常用的激光雷达传感器相比,光珀的TOF传感器芯片不同点在于,由激光雷达发射的一个个脉冲序列经反射照射到传感器芯片上时,芯片会将脉冲序列中包含的时间特性它固化下来,而且不断积分、对信号进行增益放大,最后得到一个比较高的信噪比的时候,再将其读取出来。

由于信噪比得以提高,在激光光源功率同等的情况下,光珀的这块TOF传感器芯片能够使激光雷达支持更远的探测距离,或者更高的分辨率。或者同等探测距离/分辨率下,激光雷达发射激光所需的峰值功耗将大大降低。

在公司刚成立时,由于想要快速验证技术可行性,光珀应用了比较容易实现的工艺,因此第一代TOF传感芯片的量子效率(Quantum Efficiency,该参数越高,光电传感器的转化效率越高)在其近红外工作波段只有百分之十几,。但即使是这样,基于这枚芯片打造的激光雷达在三维成像效果上也表现得足够出色。

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光珀智能在86米距离上探测效果,右上为深度图

而到今年年中,其第二代TOF传感器芯片将产出样片,年底实现量产。光珀智能CEO陈嵩说,第二代芯片在工作波段的量子效率将达到80%-90%。在激光雷达的总体探测效率上,它将带来20倍的提升。陈嵩举了个例子来形容这个提升:目前光珀为物流机器人提供的最远探测距离20m的固态激光雷达,其系统功率为将近20瓦。而第二代TOF传感器芯片量产后,可以将这一功率消耗压低到2瓦——相当于用LED手电的小灯珠实现了60瓦白炽灯的照明效果。

三、产品路线:打造远距离Flash固态Lidar

在底层硬件上握有一张好牌后,在具体产品形态的选择上,光珀对市场上激光雷达的主流方案进行了一次全面的考察。

机械旋转式激光雷达在信噪比、探测距离上虽然占优,但业内已有Velodyne这样的强手,并且这一类雷达在结构上复杂程度太高,量产时间与成本都难以降低。

MEMS方案使用微振镜的方法虽然能够应用半导体大规模生产,并且不用旋转,但探测效率太低,导致探测距离与探测角度都不如机械式激光雷达。更关键的是,MEMS的核心器件—微振镜对温度的适应性差,以以色列公司Innoviz的产品为例,其MEMS激光雷达的工作温度限定为-10°C—50°C,与车规要求的-40°—125°C有明显的差距。

MEMS的“升级版”——谷歌无人车激光雷达曾经使用的机械摆镜方案,虽然在分辨率、探测距离上都显出了出色的性能,但代价却是需要超大峰值功率的固体/光纤激光器,相较于半导体激光器成本上升10倍不止。并且在峰值功率过大时,为了人眼安全,必须采用更安全的1550nm激光波段,由此接收端传感器必须换为价格远比硅基传感器高昂的砷镓铟传感芯片,进一步拉高了这一技术路线的成本。

由硅谷公司Quanergy炒热的OPA光学相控阵方案,则一直未能突破光源发射端合成光束质量差、激光功率受限的难题,并且在接收端也缺乏弥补其短板的方案,目前暂无实用可能。

最终,Flash方案落入了光珀的规划中。这种方案将激光脉冲通过匀光器将激光束“分散”为面阵光,可以克服扫描式激光雷达的刷新速度慢、分辨率低的缺点。但Flahs方案由于激光能量被分散了,在探测距离上很难做到扫描式激光雷达的水平,通常只为数十米。

这个时候,光珀的TOF传感芯片的优势便体现出来,其累计信号的特性使得发射到远端、回传微弱的激光信号也能够被清晰检测到,从而使得同样的功率下,Flash激光雷达的探测距离可以超过百米,同时成像质量(分辨率)也得以保证。

在光珀用于高速自动驾驶的产品中, 其Flash激光雷达的探测距离可以达到150米,激光点云图的分辨率则可以达到640X150。

在光珀团队的判断中,Flash是最适合其技术产品化的路线。

四、商业路径:三大产品平台指向四大场景 自动驾驶是核心

选择了Flash的技术方向后,按照激光雷达的探测距离以及客户需求,光珀搭建起了近距离、中距离及远距离三类产品平台——GP001、GP002、GP003,对应的最远探测距离分别为10m、30m、150m。

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(SMART-SDC1,属GP001平台)

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(POWER-PBA2,属GP002平台)

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(ULTRA-UBA2,属GP003平台)

不过由于上文所述的第一代芯片量子效率问题,三类平台为了保证探测距离、精度,在探测角度上不断收窄。到GP003产品上时,其视场角已经收窄到24°(垂直方向)/6°(水平方向)。但第二代芯片量产后,这个问题将被解决。

而在应用场景上,光珀则划出安防、智能机器人、消费电子、无人驾驶四大领域。目前,光珀的产品实现真正落地的包括城市安防与智能商超、机器人AGV、低速无人车和室外机器人,涵盖了安防、智能机器人、无人驾驶三个领域。在仓储机器人领域,光珀选择了三家去年总融资额达到10亿元的公司进行合作。至于消费电子领域,光珀还在进一步降低传感器的功耗与成本,未来其方案甚至有望进入手机。

当然,光珀最为看重的,还是无人驾驶。光珀将其60%的人员与资金,都投入到了无人驾驶方向中。光珀智能CMO陈嵩向车东西分析,无人驾驶的激光雷达细分领域,一来不如安防行业那样已有巨头把持,二来产值巨大可达千亿。

但无人驾驶激光雷达领域的竞争日趋激烈,涌现出的玩家越来越多,乃至不乏玩家仅凭车载激光雷达就收获过亿美元融资,光珀为何不全身心地投入到自动驾驶中,而选择了多个领域出击的方式?

原因是光珀团队对自动驾驶技术成熟周期的判断以及对这个领域目标客户的选择。陈嵩告诉车东西,光珀选择直接面向Tier-1与整车厂,其产品在设计上就直接指向车规级标准——满足ASIL-B,加入功能安全中的FST(functional safety test)自检,低功耗、低成本、小型化。

这是光珀绕过机械式激光雷达选择Flash固态激光雷达的重要原因,但这种选择也意味着光珀缺乏满足当下高速自动驾驶需求的过渡性产品,如果再只盯着自动驾驶领域,那么在技术走向成熟之前,光珀都难以证明其技术价值。

选择切入安防、智能机器人等领域,一方面是因为这些行业已经表现出切切实实对更好的深度视觉方法的需求,另一方面这些领域在技术指标上又不同程度地比自动驾驶更加简单、容易实现。光珀将自动驾驶所需的高性能激光雷达“降维”,打造面向其他领域的产品,既可以获得收入、支持公司发展,又可以锻炼其产品整合能力、量产能力以及技术本身的成熟度。“当有一天Tier-1真正要采购的时候,我告诉他我们的激光雷达已经在家里运用了上万台,那我们提供的可靠性数据将是有真正支撑的。” 陈嵩这样形容光珀“分心”的好处。业务多元化将支持光珀走过无人驾驶技术成熟周期中可能存在的商业机会断崖,并且为光珀的技术做背书,争取日后的无人驾驶订单。

结语:商业思路清晰的技术派

结束与光珀智能的交流后,车东西对激光雷达行业的竞争激烈程度认知又加深了一步——光珀众人告诉我们,现在切入车载激光雷达的公司,至少已有数百家,而我们所知晓的,只是水面上的数十家。

但在行业中,我们也发现不少企业的护城河并不保险——他们进行的是产品拼装的集成式创新,虽然有知识门槛,但在技术基础上并没有与其他人不同的差异,这一类公司的市场主动权将大大受限。

而光珀则是相对稀缺的那一类——从最底层的技术原理上寻求突破,并且快速固化为产品、专利。这条路是更加困难的——在友商们先后拿出面向高速自动驾驶的可用产品时,他们还在进一步更迭底层的芯片。

但可以看到,光珀也用多业务布局的商业策略在化解这一路径选择带来的后发不利因素。用其他领域的业务来为自动驾驶上的突破积蓄力量。

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