从阿尔法巴聊起，我国的无人驾驶技术真的要让美国沉默了吗？
——国君机械 · 风口研究系列
⊙背景：
12月2号上午，由海梁科技携手深圳巴士集团、福田区政府、安凯客车、东风襄旅、速腾聚创等联合打造的自动驾驶客运巴士——阿尔法巴（Alphabus）正式在福田保税区的开放道路进行线路的信息采集和试运行。随后一篇《别了司机！》的文章刷爆了朋友圈，这篇文章脑洞大开，全文用了近二十个感叹号，展现了作者想象中无人驾驶乐观的发展前景。那么，我国的无人驾驶技术到底如何？更进一步的，激光雷达技术是否已赶超美国，全球领先？作为一个研究机器视觉（激光雷达）的分析师，我们也想冷静的分析一下。
☀ 一、事件回顾：其实是L2.5级无人驾驶巴士在低速封闭园区应用的突破
2017年12月2日早上10点，四辆长约6米的公交巴士在深圳市福田保税区内的道路上进行线路信息采集和试运行，由于是全国首次在开放道路上测试无人驾驶巴士，这次试运行吸引了无数媒体的目光。我们从理性的角度，看一下这次试运行的突破和不足。
突破：已实现自动驾驶下的行人、车辆检测、减速避让、紧急停车、障碍物绕行、变道、自动按站停靠等功能。
行人、车辆检测：在行驶过程中，车辆会根据道路状况做出相应的反应调整；
减速避让、紧急停车：当车辆前方有行人通过时，车辆进行急刹减速避让；
障碍物绕行：在行驶过程中，车辆会因感应到周边障碍物自动点刹、急刹；
变道、自动停靠：当车辆行驶到拐弯处时，方向盘会自动转动调整方向，在即将进站停靠也会提前开启转向灯进行变道；
不足：依然有人陪驾驶且速度偏低。
依然有人：车辆前部仍设有驾驶座，全程都有一位公交司机监控着车辆的运行状态；
试运行过程中曾启动失败：根据在场人士报道，下午的试运行过程中，司机师傅由于操作失误，使得正常操作失灵。在技术专家的现场纠正下，车子开才始缓慢移动；
运行轨迹总长度1.6公里：此次运行位于福田保税区的西南角，紧邻深圳河。道路种类包括单向双车道、双向双车道、多个转弯、红绿灯、路边车辆停靠等等；
速度较低：根据报道，巴士全程的速度都在10Km/h，只有在最后一小段速度才上了20Km/h。
如果我们翻开无人驾驶标准的小本本，我们可以发现，根据SAE International（国际汽车工程师协会）的标准，自动驾驶技术可以分为L0~L5六个等级。L0就是传统人类驾驶，L1~L5则随自动驾驶的成熟程度进行了分级。
对照上表，我们可以发现，阿尔法巴已经越过了L1由人类驾驶者驾驶操作的级别，达到了L2-L3区间的标准，而从L2到L3则是相当大难度的跨越。简单来说，L3和L2最大的区别，就是驾驶员叔叔需不需要时时刻刻盯着周围环境以做出反应，敢不敢一边坐着一边刷个微信朋友圈。从目前的情况来看，阿尔法巴可能是处于L2.5的阶段，不知道在试运行一段时间后，可否实现至L3的跨越。
放眼全球，目前真正实现Level 3自动驾驶黑科技的车型，据说是奥迪全新一代的A8，与特斯拉的Autopilot系统等Level 2自动驾驶不同，A8的自动驾驶在汽车驾驶期间，可以在无人工操作的情况下，完成自动换挡、控制车速以及远程自动泊车等功能。驾驶员不再需要时刻监督所有过程，只需在必要时能够重新控制车辆即可。
因此总结起来看，我们认为本次无人驾驶巴士的试运行主要应该还是针对的低速封闭园区的试验。我们认为，阿尔法巴短期内想大规模取代城市公交司机几乎不可能。从实现辅助驾驶、到真正的无人驾驶大规模应用，可能需要5年、10年甚至以上的时间。但值得称赞的是，相比于驾驶环境复杂的乘用车应用，阿尔法巴从特定场景的商用车应用下切入，更具操作性，也更容易推进产业化进程。短期内更容易推广的使用环境包括大型、封闭的工业园区、校园等。相信在实际应用过程中，无人驾驶的算法将持续得到优化，也有助于激光雷达产品更快地实现批量化应用。
☀ 二、本车搭载的激光雷达由速腾聚创提供
2.1 单车配备3颗16线激光雷达，每颗单价4万元以上
作为机械行业研究员，更加关心的是阿尔法巴所使用的激光雷达系统。根据报道，阿尔法巴的前方和后方，都安装了 RS-alphaba-LiDAR 激光雷达，总计配备了3颗16线激光雷达。报道同时说阿尔法巴配有毫米波雷达、摄像头、GPS天线等设备，但是据技术人员声称，他们认为在低速场景下，毫米波雷达会产生较多的误报，使得乘客的驾乘体验下降。因此，采用了三颗激光雷达来直接替代毫米波雷达的功能。根据技术人员的数字，阿尔法巴的激光雷达测距约为100米，精度约为2cm。
而本次提供激光雷达的，是国产厂商速腾聚创。速腾目前的公司规模在两百人左右，拥有全自动化的生产车间。此前京东的无人配送小车上，使用的就是速腾聚创的RS-LiDAR-16线激光雷达。根据公司CEO的描述，公司计划用2年的时间，将现在4万元以上的16线激光雷达价格，降低到1500元左右。价格能不能降下来以后再说，先简单说说激光雷达是个啥。
2.2 目前主流传感器包括激光雷达、毫米波雷达、视觉传感器三种
为了实现无人驾驶功能，目前主流的用于周围环境感测的传感器有激光雷达（LiDAR）、毫米波雷达（millimeter wave）、视觉传感器三种。
原理：与雷达原理相似，激光雷达使用的技术是飞行时间（TOF，Time of Flight）。 具体而言，就是根据激光遇到障碍物后的折返时间，计算目标与自己的相对距离。一般来说，在汽车领域使用的都是三维激光雷达；
优势：激光雷达探测精度最高，可用于实时建立空间三维地图，是谷歌、百度等无人驾驶车的主要传感器；
劣势：成本高昂且在雨雪大雾天气效果不好。激光发射器线束的越多，激光雷达的造价就更贵。以Velodyne的产品为例，64线束的激光雷达价格是16线束的5-10倍（64线2016年时报价70万人民币，今年据说50万；16线报价8-10万人民币，32线报价2万美元左右；四套16线报价3万美元左右）；
特点：波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点；
优势：与激光相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候（大雨天除外）全天时的特点，这能与激光雷达的作用产生互补；
劣势：由于波长原因，探测距离非常有限，也无法感知行人，而激光雷达可以对周边所有障碍物进行精准的建模。
特点：可以描绘物体的外观和形状、读取标志等，在一切清晰的情况下摄像头是最好的选择；
优势：从降低成本的角度看摄像头是识别用传感器的有力候补之一，是采集图像信息的重要工具，部分类似路标识别、车道线感应等功能智能由摄像头实现；
劣势：受环境因素以及外部因素影响较大，比如隧道中光线不足，天气因素导致的视线缩小等。
因此，为了克服不同的缺点、利用不同的优点，车企势必要将这些传感器组合在一起。目前绝大多数的自动驾驶企业都采用三者融合的多传感器解决方案，除了特斯拉。举例来说，百度无人车采用的就是64线激光雷达、毫米波雷达、摄像头等多种感应器的组合；谷歌此前采用的也是摄像头、激光雷达、测距雷达的组合。
☀ 三、就激光雷达来看，分为三个梯队，国内厂商分布在二三梯队
3.1 第一梯队：以Velodyne、Quanegy等为代表的高精度车用激光雷达
其中不得不提的就是激光雷达头牌厂商Velodyne。Velodyne成立于1983年，位于加州硅谷，最早以音响业务起家，随后业务拓展至激光雷达等领域。2016年8月，Velodyne旗下激光雷达公司Velodyne LiDAR获得百度与福特公司1.5亿美元的共同投资，其开发的LiDAR传感器也被谷歌等涉及自动驾驶的公司广泛使用，是行业内绝对的头牌。
11月8日，Velodyne宣布正式推出128线激光雷达VLS-128，其探测距离相较于Velodyne的64线激光雷达提升一倍，分辨率提高了四倍，体积还缩减了70%。预计在明年CES上，VLS-128会正式亮相。在Velodyne的规划中，车载级的128线激光雷达要到2021年才会推出。所以在未来数年内，64线激光雷达仍将是自动驾驶最显著的标志。对于许多整车厂来说，其眼下的迫切需求仍然是性能适中、价格便宜的激光雷达，以帮助实现L3及以下的自动驾驶功能。因此，战火最激烈的，仍然是低线束（64线以下）的激光雷达如何降低成本。
根据我们的判断，总的来说，目前无人驾驶 3D 激光雷达硬件成本下降可采用以下途径：
1）采用低线束激光雷达配合毫米波雷达、车载摄像头等其他传感系统降低成本；
2）规模化生产；
3）开发固态激光雷达压缩成本， 目前谷歌使用的混合固态雷达成本已下降至7999美元。
根据统计，目前全世界一年3D激光雷达销量大致为1-2万个。我们认为， 随着技术创新与规模化生产的驱动， 企业也将倾向于选择多像头、低线束的组合方案， 激光雷达成本瓶颈有望突破。
3.2 第二梯队：以速腾聚创、禾赛科技、欧镭激光为代表的国产无人车用激光雷达
除了上文一直在说的速腾聚创，禾赛科技和欧镭激光也在国产无人车用激光雷达上有所突破。禾赛科技按下不表，先说一说欧镭激光。
2016年3月，上市公司巨星科技公告与华达科捷董事长及国自机器人总经理等拟出资960万元设立杭州欧镭激光技术有限公司，巨星占比48%。欧镭激光将基于已有的mems和激光技术，研发生产销售激光投影显示模组、车用3D激光雷达、2D/3D激光雷达、移动测绘设备等产品，有效整合公司目前在机械零部件制造技术、激光技术、自动控制技术等智能装备领域的技术储备，提供移动机器人、手机以及无人驾驶工具领域的产业化解决方案。
在第50届CES消费电子展上，欧镭激光首次面向海外企业重磅推出了Toucan系列的2D、3D-16线激光雷达两款新品，该系列产品可广泛应用于机器人、AGV、无人驾驶等领域，在四天的展会中当场拿到数笔订单，其中部分超出了公司产能。总结来说，目前欧镭的TOUCAN雷达在发布后已有在手订单，并正进行国外订单的洽谈；即将推出高精度3D激光雷达ALCEDO，配备视觉360度高清晰摄像机、红外传感器，精度达到毫米级。预计未来公司还会从通道数、美观度等方面进一步完善产品线，推出更多新产品。
此外，诸如镭神智能、北醒光子科技、数字绿土等企业也均处于在无人驾驶（避障导航）、无人机（农业植保领域）、机器人（智能家居）、AGV（工业领域仓储物流）等领域积极布局的国内企业。
3.3 第三梯队：以思岚科技为代表的低成本激光雷达
思岚科技是一家基于激光雷达的机器人定位导航解决方案供应商，致力于为国内外企业客户提供基于激光雷达的机器人定位导航解决方案。其产品激光雷达RPLIDAR A2是一款低成本360°激光扫描测距传感器，能够实现360度全方位扫描、10Hz自适应扫描频率、并以每秒4000次的速度进行激光测距。其各项技术参数能够满足服务机器人的使用需求，而相较于国外类似产品，其售价仅数千元，更适合于家用服务机器人市场。
简单从短中期看，我们判断家庭清洁机器人、娱乐及教育机器人等服务机器人市场容量相比无人驾驶较大，且现有国产激光雷达较为成熟且成本低廉，渗透率上升较快，或许是未来激光雷达最先爆发式增长的需求端。
☀ 四：总结
最后简单总结一下，本次阿尔法巴的试运行其实是L2.5级无人驾驶巴士在低速封闭园区应用的突破，值得表扬，但离“让美国沉默”、“让司机失业”还远得很。对于国内的无人驾驶应用来说，如何实现从L2.5到L3的跨越，是下一步要重点探讨的课题；
而对于国内的激光雷达厂商来说，目前大多在二三梯队努力，离第一梯队还比较遥远。中短期来看，低线束3D激光雷达由于成本高企，制约渗透率提升，服务机器人市场反而或许会成为国内激光雷达企业最先爆发增长的应用领域。
写在最后：本文不是标准的行业研究报告，主要是因为朋友圈被刷屏，出于对激光雷达行业的热爱，简单在飞机上写了这篇文章。我们后续会持续跟踪行业，给大家带来更详细的受益标的分析，也欢迎大家来一起探讨。
黄琨 13817464111：行业首席；
陈兵 13611733447：负责油气装备、煤化工设备、锂电自动化、物流自动化等行业；
李煜 18600167648：负责核电设备、农业机械、服务机器人、3C自动化、通用航空等行业；
韦钰 13022128047：负责工程机械、轨交设备、电梯、3C自动化机器视觉、印包设备等行业。
