一、
機械旋轉式激光雷達，曾經一機難求。
大概有多難呢？2016年，一枚由Velodyne製造的16線機械旋轉式激光雷達售價約8000美元，一枚以同樣原理製造的64線激光雷達售價高達8萬美元。客戶下單後，可能需要等待數月，64線激光雷達交付週期則更長。
Velodyne是機械旋轉式激光雷達的發明者，也是全球排名第一位的激光雷達製造商。在當時，它幾乎也是全球唯一一家能夠批量生產16線/64線激光雷達的廠商。
2016年恰逢中國自動駕駛爆發的風口，業內大小公司對激光雷達的需求非常旺盛。
旺盛到什麼程度？那年Velodyne在北京設立亞太區辦公室，到當年4月底就已經完成了亞太區一年的銷售目標。
2015年年底，百度專門成立了獨立的自動駕駛事業部，並委任一名高級副總裁擔任事業部總經理。
Velodyne在這個時期，與百度的這位副總裁結識。次年，這位副總裁幫著促成了百度與福特共同出資1.5億美元投資Velodyne。
2017年，這位百度副總裁出走創業，其發起的自動駕駛公司籌備的頭幾件大事之一，就是下了一個百萬美金級的訂單買下十幾個Velodyne 64線激光雷達。創業初期，這家公司常常向訪客展示這十幾只激光雷達，以示開發自動駕駛的決心和實力。
二、
激光雷達的測距原理，簡單來說，就是利用一對調教好的激光收發模組，通過測算激光發射與激光被反射回來接收的時間差再乘以光速進行測距。
將多對激光收發模組進行精確調教佈置，然後用一種特殊的膠水固定在一個旋轉部件上，這樣就能形成360°掃描測量的效果。
Velodyne的創辦人David Hall是「旋轉以實現360°掃描的激光雷達」的發明人。在2007年夏天，他為這項發明申請了專利，專利號為US 7969558。可能連David Hall都沒有想到，這個專利後來會成為激光雷達發展史上一個重要的伏筆。
16對激光收發模組堆疊在一起，放到旋轉部件上，加上電源控制、計算等單元，封裝到一個圓柱形的殼體內，整個體積比一個成年人的拳頭要大一些，這樣就是一枚16線的激光雷達。
因為激光雷達的殼體外觀和冰球很像（英文是Puck），所以Velodyne後來乾脆就把機械式激光雷達產品統稱為Puck家族。
前福特CEO Mark Fields拿著Velodyne的Puck多線激光雷達
一枚16線激光雷達售價要8000美元，並不是因為16對激光收發模組成本很高，而是因為對這些模組的組裝與調教都是工人手工完成的。這個時期，一件激光雷達成品的生產週期是按天計算的。2016年，Velodyne 64線激光雷達的產量大概是每週2臺。
所以就難怪，前面提到一家自動駕駛創業公司，在成立初期需要「屯」一批64線的激光雷達，來保障研發需要。
三、
如果把激光雷達應用的推廣比喻成是一場接力賽：DARPA挑戰賽是第一棒，Google無人車接了第二棒，特斯拉是第三棒。特斯拉Autopilot把激光雷達推到了風口。
2005年，當時還在斯坦福執教，後來被稱為「Google無人車之父」的Sebastian Thrun率領車隊拿下DARPA挑戰賽的冠軍。當年的DARPA挑戰賽，包括Thrun的斯坦福車隊在內，幾乎所有車隊都使用了David Hall的64線激光雷達。這個時期，64線激光雷達總共的交付量大概是幾十臺。
Sebastian Thrun在2007年加入Google，激光雷達也隨著Thrun等人的工作，成為Google自動駕駛項目中重要的組成部分。
2014年，特斯拉發佈自動輔助駕駛功能Autopilot，Autopilot的主要傳感器是攝像頭和毫米波雷達，沒有采用激光雷達。
2016年，特斯拉在自動駕駛狀態下發生了2起致死事故，在行業內引起軒然大波。這讓行業內很多人相信，自動駕駛尤其是高級別的自動駕駛應用，需要激光雷達。
這個時間也剛好與中國乃至全球範圍內自動駕駛創業的風口期重合，市場對激光雷達的需求大爆發。
在隨後的3年裡，機械旋轉式激光雷達的市場熱度一直高漲。
到2019年3月，Velodyne累計出貨了3萬顆激光雷達。期間，在16線和64線產品之外，Velodyne還陸續推出了全新的32線和128線激光雷達。
從2016 – 2018年，由中國公司開發的多線激光雷達也開始投產，速騰聚創與北科天繪等公司先後量產了16線、32線機械旋轉式激光雷達，禾賽後來推出40線機械旋轉式激光雷達。
四、
David Hall是一個高產的發明家，他開發的技術被廣泛應用在高端音響、潛艇以及激光雷達上，這些業務後來都成立了獨立公司Velodyne Acoustic、Velodyne Marine和Velodyne LiDAR。
Hall發明機械旋轉式激光雷達的時候，自動駕駛還看不到大規模量產的前景，當時的激光雷達也不是為車載規模應用設計的。但到2015 – 2016年，人們已經強烈希望自動駕駛系統能夠通過汽車前裝的方式量產。
所以在這個過程中，行業內的公司一方面採購大量的激光雷達用於自動駕駛原型系統的開發和測試，另一方面業內也存在很多爭議和矛盾。矛盾主要集中在激光雷達的成本、車規和可量產性上。
Elon Musk是激光雷達最大的唱衰者。
去年Musk發表了一番關於「用激光雷達的都是傻子」的著名言論，這很大程度上是因為在2014年Autopilot開始量產的時候，機械旋轉式激光雷達價格非常昂貴而且沒法量產。
屁股決定腦袋，Elon Musk堅定地站隊「不用激光雷達」。
最早使用Velodyne 64線激光雷達的Waymo，現在已經在使用自研的激光雷達。
這幾年，隨著Waymo的無人車開始批量部署，Waymo與Velodyne的合作關係，逐步從「採購64線激光雷達」，發展成「定製激光雷達」，再到「自研激光雷達」。
Waymo與捷豹路虎合作的無人車，頂部是Waymo自研的激光雷達
Waymo現在使用的一套長距+中距+短距的激光雷達組合都是自研的。這種切換背後，Waymo的訴求是降低硬件成本、提高規模生產的能力、提高硬件的性能、提高系統的穩定性等等。
五、
與此同時，在機械式非旋轉激光雷達領域，國際零部件供應商法雷奧在2017年推出全球第一款車規級激光雷達SCALA。SCALA隨著當年全新的奧迪A8量產，A8因此成為全球第一款號稱搭載L3級自動駕駛系統的汽車。
Valeo SCALA
法雷奧SCALA的研發開始於2010年。初期，法雷奧通過與德國傳感器技術公司Ibeo合作開發SCALA的原型，並於2013年開始生產樣機。在2017年11月全新奧迪A8上市之前，法雷奧生產了超過5000顆SCALA用於測試驗證工作。
機械非旋轉式的SCALA與Velodyne為代表的機械旋轉式激光雷達，最大的差別在於：SCALA是從設計的第一天起就為車載的自動駕駛應用準備的。因此其設計階段就考慮了可製造性、車規等需要，其元器件選型也考慮到了批量生產和滿足車載環境的要求。
隨著A8等車型出貨，法雷奧在2019年9月公佈已經交付了超過10萬臺SCALA。這些激光雷達主要被用在包括奧迪A8、A7、A6、Q7、Q8等車型的輔助駕駛系統上。
2019年7月，法雷奧高管Marc Vrecko進一步對外公佈，SCALA獲得了全球4大車企集團價值5.64億美元的訂單，這些訂單的生命週期將可能延續到2024 – 2025年，其最終產生的收入可能達到10 – 15億美元。
SCALA的案例證明了車規級的激光雷達擁有著更廣袤的市場。
六、
隨著中國公司量產多線激光雷達，Velodyne售價8000美元的16線產品，在2017年被國產同級別的產品拉到大約2 – 3萬元的區間。
2018年年初，Velodyne宣佈16線產品從8000美元降至3999美元。到2019年4月，已經有中國廠商喊出16線激光雷達3999元的批量出貨價。
競爭真正白熱化的時候，Velodyne在2019年8月，以專利侵權為由分別起訴了速騰聚創與禾賽兩家公司，訴訟指出兩家公司侵犯的正是David Hall在2007年夏天申請的「558」專利。
在改善機械旋轉式激光雷達性能，提高多線激光雷達生產能力的同時，一部分公司開始佈局車規級固態激光雷達。
2017年4月，Velodyne對外發布固態激光雷達Velarray，Velarray採用了Veldyne自研的Micro LiDAR Array微型激光陣列技術。
速騰RS-LiDAR-M1
2018年1月，速騰聚創發佈MEMS固態激光雷達的原型機預覽版M1 Pre，隨後又於2019年CES發佈了基於M1 Pre迭代的開發者版本RS-LiDAR-M1，並在今年CES前開始發售RS-LiDAR-M1 Simple 和 RS-LiDAR-M1 Smart 。
2020年CES上，大疆孵化的Livox發佈了基於非重複式掃描技術的激光雷達Horizon和Tele-15。
此外，還有德國的Ibeo、以色列的Innoviz、硅谷的Quanergy發佈了多種不同技術路線的固態激光雷達，博世在開發用於L3 – L5自動駕駛的激光雷達，法雷奧也在開發SCALA的下一代產品。
以速騰聚創的RS-LiDAR-M1為例，其視場角為120°× 25°，150米範圍內能夠檢測反射率10%的物體，其基於MEMS微振鏡的掃描系統能夠實現25°垂直視場角內125線的掃描效果。
區別於2017年就實現前裝量產的SCALA，新一代瞄準車規級的固態激光雷達希望具備更遠的探測距離，更大的視場角和更稠密的點雲分佈，也就是更強的感知能力。
在今天的自動駕駛開發中，機械旋轉式激光雷達還是主流。車規級激光雷達帶來的不光是更好的硬件，還有更好的軟件。
在ADAS領域，Mobileye的成功不只是視覺傳感器的普及，而且是「視覺傳感器+計算芯片+智能算法」的勝利。隨著車規級激光雷達的到來，智能軟件算法與固態激光雷達將成為新一輪ADAS與自動駕駛技術迭代的推動者。
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