激光雷达成本，降至100美金

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MicroVision公司表示，其传感器未来有一天可能突破100美元大关。

位于华盛顿州雷德蒙德的固态传感器技术公司MicroVision表示，他们设计了一款固态汽车激光雷达传感器，目标是将量产价格降至200美元以下。这不到目前典型价格的一半，而且这还不是该公司全部的目标。该公司表示，其长期目标是每台设备100美元。MicroVision的这一目标如果实现，将使激光雷达技术不再局限于高端自动驾驶汽车项目，而是能够应用于高级驾驶辅助系统（ADAS） 。激光雷达市场渗透率低的原因只有一个：成本。

目前，多家供应商提供的同类机械激光雷达售价在 1 万至 2 万美元之间。价格较之前的约 8 万美元下降了近十倍，这也解释了为什么供应商们现在对价格进一步大幅下降充满信心。

密歇根州立大学电气与计算机工程教授、该校“互联自动驾驶汽车主动安全”项目主任海德·拉达表示，对于固态器件而言，“大规模生产时，成本还有进一步降低的空间”。随着需求从完全自动驾驶汽车扩展到驾驶辅助应用，“成本降低一个数量级甚至两个数量级都是可行的”。

“我们专注于提供可大规模部署的车规级激光雷达，”MicroVision 首席执行官Glen DeVos表示。“这意味着从一开始就要考虑成本、可制造性和集成性，而不是把价格当作事后考虑的因素。”

MicroVision的激光雷达系统

特斯拉首席执行官埃隆·马斯克曾在2019年公开表示激光雷达是“徒劳之举”，认为仅靠摄像头和雷达就足以实现自动驾驶。如果激光雷达的价格能够真正降至200美元以下，那么降低主流车辆加装精准三维传感系统的成本，将从根本上改变自动驾驶汽车的设计格局。这种转变反映了整个行业的趋势，即采用更注重低成本、大批量生产的固态激光雷达设计，而非追求最大探测距离或分辨率。

然而，在评估这些经济效益之前，重要的是要了解 MicroVision 计划构建什么。

该公司推出的Movia S是一款固态激光雷达。该传感器安装在车辆的四个角上，发射波长为905纳米的激光脉冲，并测量附近物体表面反射光返回所需的时间。其光束发射器和接收器的排列方式使其拥有固定的视场角，可实现180度水平覆盖，而非传统机械式激光雷达常见的360度全方位扫描。该公司表示，在良好的天气条件下，该设备可探测约200米范围内的物体（相比之下，机械式激光雷达的扫描半径约为300米），并且支持适用于驾驶辅助系统实时感知的帧速率。早期的机械式激光雷达使用旋转部件来控制光束方向，而Movia S则采用相控阵系统。它通过控制天线阵列上信号的幅度和相位来控制光束方向。该设备的设计符合汽车行业对抗振性、温度范围和环境密封性的要求。

MicroVision的定价目标听起来或许有些激进，但这并非史无前例。过去十年间，激光雷达行业已经经历过一次重大的成本调整。

“汽车制造商并非孤立地购买单个传感器……他们是在设计一套感知系统，只有当整个系统可行时，成本才重要。”——格伦·德沃斯，MicroVision

大约在 2016 年和 2017 年，早期自动驾驶研究中使用的机械激光雷达系统售价通常接近 10 万美元。这些装置依靠旋转组件将激光束扫描整个 360 度，这使得它们的制造成本很高，并且难以加固以用于消费级车辆。

“当时，一台64光束的Velodyne激光雷达售价约为8万美元，”拉达说。

目前，多家供应商提供的同类机械激光雷达售价在 1 万至 2 万美元之间。价格下降近十倍，这有助于解释为什么供应商现在认为价格还有进一步大幅下降的可能。

拉达表示：“对于固态器件而言，大规模生产还能进一步降低成本。”随着需求从全自动驾驶汽车扩展到驾驶辅助应用，“成本降低一个数量级甚至两个数量级都是可行的。”

固态激光雷达设计挑战

然而，降低成本并非没有代价。固态激光雷达之所以能够扩展，正是因为其采用了相同的设计方案，而这些方案也带来了新的限制。

拉达说：“与能够提供360度全方位覆盖的机械激光雷达不同，固态激光雷达的视场角往往要小得多。”许多固态激光雷达的视场角只有180度甚至更小。

这一限制将负担从传感器转移到了系统。汽车制造商需要在车辆周围部署三到四个固态激光雷达才能实现全面覆盖。即便如此，拉达指出，总成本仍然可以低于单个机械单元的成本。

改变的是集成方式。多个传感器必须进行对准、校准和同步，才能精确融合数据。工程难度虽可控，但增加了复杂性，而这些复杂性仅靠价格目标无法体现。

德沃斯表示，MicroVision的设计选择反映了这一现实。“汽车制造商不会单独购买一个传感器，”他说。“他们是在设计一个感知系统，只有当整个系统可行时，成本才重要。”

这些系统层面的权衡有助于解释低成本激光雷达最有可能首先出现在哪些领域。

目前大多数先进的驾驶辅助系统都依赖于摄像头和雷达，这两种设备比激光雷达便宜得多。摄像头提供密集的视觉信息，而雷达则提供可靠的距离和速度数据，尤其是在恶劣天气条件下。拉达估计，激光雷达的价格仍然比车载雷达高出大约一个数量级。

但价格在 100 美元到 200 美元之间时，这种差距就会缩小到足以改变设计决策的程度。

“在这一点上，激光雷达因其在精确的 3D 检测和跟踪方面的卓越能力而变得很有吸引力，”拉达说。

与其取代现有传感器，低成本激光雷达更有可能对其进行增强，增加冗余性，并提升电子感知系统在复杂环境中的性能。这种渐进式改进更符合当前ADAS功能的部署方式，而非直接迈向完全自动驾驶。

MicroVision并非唯一一家致力于固态激光雷达技术研发的公司，包括中国企业合赛光电和RoboSense，以及Luminar和Velodyne等其他主要供应商，都已宣布长期成本目标低于500美元。目前这些说法的独特之处在于，它们明确强调将价格控制在200美元以下，并与产量挂钩，而非未来的原型机或有限的试生产。

一些竞争对手仍然优先考虑自动驾驶汽车的长续航里程，这推高了成本。另一些竞争对手则在获得汽车制造商的明确生产承诺之前，避免提出激进的价格主张。

这种谨慎态度反映了一个结构性挑战：要实现消费者层面的价格，需要庞大且可预测的需求。如果没有这种需求，很少有供应商能够证明为实现真正的规模经济所需的生产投资是合理的。

评估激光雷达性能指标

即使低成本激光雷达能够制造出来，仍然存在另一个问题：应该如何评价它的性能？

拉达表示，从系统工程的角度来看，成本里程碑往往会掩盖安全指标。

“ADAS和自动驾驶系统的关键目标是提高安全性，”他说道。然而，目前还没有一个被普遍接受的指标能够直接衡量特定传感器配置带来的安全提升。

研究人员转而依赖感知基准指标，例如平均精度均值（mAP），它衡量系统检测和跟踪环境中物体的准确度。拉达表示，将这些指标与成本目标一起纳入考量，可以更清晰地展现价格下降时哪些性能得以保留，哪些性能有所牺牲。

IEEE Spectrum对激光雷达进行了广泛的报道，通常侧重于扫描、测距和分辨率方面的技术进步。而当前形势的不同之处在于，人们的关注点从单纯的性能提升转向了经济效益。

如果固态激光雷达的价格能够稳定降至200美元以下，虽然不会推翻埃隆·马斯克的质疑，但会削弱其最坚实的基础之一。当成本不再是主要反对理由时，汽车制造商就必须决定，放弃激光雷达究竟是出于技术考量还是战略考量。

这项决定，比任何单一的价格主张，都更能决定激光雷达最终能否成为车辆安全系统的常规组成部分。

https://spectrum.ieee.org/solid-state-lidar-microvision-adas

（来源：IEEE）

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