自动驾驶激光雷达现状和演进之路

1月19日下午，第二届北大青年CEO俱乐部年会硬科技高峰论坛在中关村国家自主创新示范区会议中心举行，近二十名硬科技领域的创业者和投资人，展示创新创业成果，分享创业投资经验，共同探索经济脱虚向实之路。未感科技CEO严伟振在硬科技创新创业私享会芯片产业组发表主题演讲《自动驾驶激光雷达现状和演进之路》，以下为演讲内容，已经作者确认，略有删减：

未感科技CEO 严伟振

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自动驾驶激光雷达现状和演进之路

大家好，我是未感科技严伟振，是咱们北大00级电子系的。我今天跟大家分享的主题是自动驾驶激光雷达现状和演进之路。不过我先要提醒一点，这不是一个科普型的报告，所以请各位学霸们做好学习准备。

我这个主题要回答几个问题，一个是现有我们的激光雷达它达到什么水平了，第二个是下一代的激光雷达需要什么样的技术。主要是这两个问题。

我的研究方法是什么呢？我是借鉴历史。我把激光雷达分解成它最近的两个领域，一个是激光通信，另一个是雷达。那么我们就从激光通信和雷达的演进历史里面去找关键词，从而来演算我们激光雷达的下一代演进之路。

我们先看激光通信的演进历史，激光通信使用的波长从一开始的850纳米到后来的1300纳米，再到现在主流的1500纳米，所以它有一个趋势是用更长的波长。

从体制上说，它一开始是开关式——开关式就是有光就是1，没有光就是0这种。当时主流的速率是10G。在2013年左右，光通信发生了一次速率上的革命，从10G升级到了100G，这是一次速率上大的变化，是上升一个量级的。

是什么技术促成了这次变化呢？当时横空出世的技术，就是相干技术和数字信号处理。包括现在光通信继续向400G以上演化，它依赖的是高级调制和数字信号处理，这里的数字信号处理本质上说是一种物理层的信号处理。所以，我们从激光通信的演进历史中可以提取几个关键词：

1、物理层信号处理。

2、相干技术。

我们可以把这两个关键词先存起来，一会儿我们会用得上。

我们再看雷达的演进历史。雷达它使用的波段从一开始有米波、分米波、厘米波，再到现在以毫米波为主，它的趋势是什么？就是更高频率嘛。

从体制上说，它是从脉冲式到后面的数字信号处理脉冲压缩，再到后面的多普勒式测速，叠加一些新的扫描方式——我们都知道是相控阵扫描。再到后面还有数字信号处理的合成孔径、逆合成孔径这些方法。

所以，它告诉我们的关键词是什么？当然一个很重要的是相控阵扫描，另一个跟刚才激光通信一样，还是物理层信号处理。

所以，我们得到了若干个关键词，接下来我们就要研究激光雷达的演进之路，我们需要这些关键词。

那我具体怎么来研究激光雷达的演进之路呢？我们从一个分层的商业模型出发，它有四层，自上而下依次是趋势、市场、产品和技术。我们依次去推算激光雷达要经历的各个步骤。

我们先看自动驾驶的趋势，从辅助驾驶和现有的低速园区自动驾驶，这是我们现有的水平。发展到下一阶段，一般认为在2020年是高速公路无人卡车自动驾驶和城市无人出租车这两种商用场景。商用场景是最先能够接受新技术的，因为它对于成本、外观、集成度都有更大的容忍度。在2025年以后，自动驾驶会进入我们家庭无人乘用车阶段。

根据高盛全球预测研究，在2020年全球激光雷达市场是20亿美金,在2025年会达到100亿的市场，再往后面2030年会超过300亿美金。

所以，我们现在要划两个时间点，一条线是2020年，还有一条线是2025年。我们利用这两个时间点来区分我们自动驾驶激光雷达它所要经历的三个阶段。

首先第一个阶段就是2020年以前，就是现在，是激光雷达1.0阶段，我称之为初级阶段。它的特征就是4个字，可以感知。规格是200米，实际上路一般也就能探测100米左右。那么它的关键技术是什么？就是现在的主流技术，脉冲飞行时间还有机械或者微机械的扫描，这个就是我们现在有的激光雷达1.0初级阶段。

下一个阶段，或许大家更为关心，是2020年以后到2025年以前，我称之为激光雷达2.0阶段，是发展阶段。它的特征是需要有比拟人眼的探测距离，就是500-1000米。我们可能对自己人眼的能力并没有一个量化的认识，在天气晴好的情况下我们人眼能分辨1000米外的车和人，所以激光雷达2.0至少需要有比拟人眼的能力。

那么问题来了，什么样的技术能带我们走向激光雷达2.0呢？那我们就得去从我们刚才存的那些导致激光通信和雷达性能革命的关键词里面去找。很幸运我找到了物理层信号处理，我们称之为新机制激光雷达和物理层信号处理。

在激光通信和雷达需要性能倍增的时候，是物理层信号处理技术横空出世，完成了它的历史使命。所以，我们坚信的也是我们在做的物理层信号处理技术，通过这么一个数字信号处理算法芯片来实现激光雷达的性能倍增，让它进入2.0阶段。

在2025年以后是激光雷达3.0，我称之为成熟阶段。它的特征是要超越人眼，具备复杂感知的能力。比方说对目标表面特性的感知，对于目标运动特性的感知，也包括对于大气特性的感知，这个我们人眼可能觉察不到，但是激光可以。还有雷达通信，通信跟雷达探测是一体，这些功能都是激光能够做的、超越人眼的能力。

那么接下来还是一个大大的问号，什么技术能实现这一阶段的激光雷达的功能呢？其实答案也有了，在激光通信和雷达发展的历史里就告诉我们了。一个就是光学相控阵，这我相信大家已经非常清楚，是一直以来的一个核心方向。另一个就是相干技术和数字信号处理，我们通过这两个技术来实现激光雷达3.0的目标。

所以我主要的结论：

第一，我们目前主要厂商，国内4家能供货的主流厂家，不管从规格还是从关键技术都是激光雷达1.0阶段，距离高级自动驾驶的需求目标还比较远。

第二，历史告诉我们，下一代激光雷达需要新体制和物理层信号处理。

我最后要说一句，2018年我们国家最高科技奖授予了新体制雷达和信号处理技术。我们在做的是新体制激光雷达和物理层信号处理，所以这对我们的方向既是一个认可，也是一个标杆。希望同行们一起努力，把激光雷达2.0实现，把自动驾驶实现，谢谢大家！