混搭激光雷達,能實現(xiàn)真正的自動駕駛嗎?

作者: 嶺緯科技發(fā)表時間:2021-04-20 09:30:32

目前一些成熟的激光雷達正在達到大規(guī)模生產(chǎn)。但是,新的激光雷達技術(shù)經(jīng)常出現(xiàn)在研發(fā)或概念驗證階段。不可避免的是,這些激光雷達在成本、尺寸和性能上存在巨大差異。

更為復雜的是,越來越多的激光雷達公司(估計有70-80家公司)擠占了市場。合并和收購活動猖獗。一些激光雷達公司通過選擇SPAC(特殊目的收購公司)找到了新的出路,許多初創(chuàng)公司將SPAC視為籌集資金和進入公開股權(quán)市場的另一種方式。   

但事情正變得更加復雜。作為追求不同技術(shù)的激光雷達公司,汽車制造商和Tier One公司在如何將激光雷達部署在什么應(yīng)用上的愿景存在分歧。   

“當我們最近采訪激光雷達公司時,他們告訴我們每個OEM和Tier One都有不同的要求——要求在特定的視野,距離和位置上將激光雷達集成到車輛中。”Yole Développement的固態(tài)照明和照明系統(tǒng)分析師Pierrick Boulay表示。   

“這不會成為贏家通吃的市場?!盇Eye首席營銷官史蒂芬·蘭布賴特(Stephen Lambright)表示。同時,蘭布賴特指出,許多激光雷達公司仍在嘗試許多想法,就像生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)一樣。當然,將激光雷達領(lǐng)域等同于生物技術(shù)很難讓人感到欣慰。   

盡管如此,但我們不得不承認,汽車行業(yè)對激光雷達的需求是真實的。   蘭布賴特透露,僅在ADAS領(lǐng)域,AEye就有15到16種不同的激光雷達報價請求,所有報價都針對計劃于2025-2026年生產(chǎn)的ADAS車輛。盡管激光雷達市場出現(xiàn)了分歧,但汽車公司在未來18個月內(nèi)開始對四五年后的部署下注。

激光雷達技術(shù)矩陣

檢驗激光雷達技術(shù)多樣性的最佳方法是繪制帶有兩個軸的圖表:一個軸專注于成像,另一個軸專注于測距。   

成像中使用的技術(shù)從機械,MEMS和光學相控陣到Flash,差別很大。   測距技術(shù)包括脈沖,F(xiàn)MCW(調(diào)頻連續(xù)波)和相移。   

上圖繪制了激光雷達格局圖,盡管這張圖可能不全,因為新的參與者不斷涌現(xiàn),但這張圖展示了激光雷達所使用的技術(shù)的多樣性。   

不同的激光雷達使用不同的光源。   

大多數(shù)激光雷達制造商使用905nm的邊緣發(fā)射器和雪崩光電二極管(APD),因為這些組件很容易大批量獲得。一些激光雷達,如Luminar,已經(jīng)開始使用1550nm全光纖激光源。后者的挑戰(zhàn)是降低成本。然而,1550nm激光器在不影響眼睛安全的情況下,能更好地實現(xiàn)更長的距離。困擾905nm激光器的問題是,除了低分辨率或短距離應(yīng)用外,它們對眼睛不安全。   

但是,邊緣發(fā)射器和光纖激光器并不是唯一的選擇。激光雷達公司正在迅速采用垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL),這一想法最初是由Apple在iPad Pro 11的激光雷達掃描儀上引發(fā)的。   

德國的Ibeo公司采用奧地利Ams公司的VCSEL技術(shù),與中國的長城汽車在設(shè)計上取得了勝利,計劃于2022年發(fā)布。以機械激光雷達起家的Ouster,去年宣布推出一款結(jié)合VCSEL和單光子雪崩二極管(SPAD)的ADAS用激光雷達,計劃于2024年投產(chǎn)??偛课挥谝陨械腛psys公司也在開發(fā)一款固態(tài)掃描激光雷達,該激光雷達采用全尋址VCSEL收發(fā)器和SPAD接收器,計劃于今年晚些時候推出。Opsys承諾探測距離為200米,掃描速率為1000赫茲。

不同激光雷達技術(shù)的利弊  

激光雷達的發(fā)展歷程從機械發(fā)展到MEMS,基于Flash的激光雷達和FWFC(相干探測)。但是,這不是一條簡單的發(fā)展直線。   

例如,許多機械激光雷達在今天仍然占主導地位,主要是因為它們更便宜。但是,最大的缺點是機械組件可能會成為故障的根源。   

而MEMS激光雷達的主要優(yōu)勢在于其緊湊的尺寸。它的固態(tài)使其更可靠,但它仍然使用微小的運動部件。   

相比之下,F(xiàn)lash激光雷達絕對沒有活動部件。盡管它被認為更可靠,但是當前這一代仍然受到有限的檢測范圍的困擾。   

Yole將FMCW放在研發(fā)箱中,稱其為“TBD”(待定)。   

“我們不希望在2025年之前看到FMCW激光雷達?!?020年,Waymo談到了FMCW用于未來的自產(chǎn)激光雷達。最重要的是,Mobileye在今年年初討論了FMCW,并將其描述為正在為全自動駕駛汽車開發(fā)的激光雷達的選擇。

“高速公路自主化”時代正在來臨 

一直到幾年前,激光雷達都被認為是昂貴的技術(shù),只有機器人出租車業(yè)務(wù)才能負擔得起?,F(xiàn)在情況不再如此。盡管埃隆·馬斯克(Elon Musk)稱激光雷達為“傻瓜”,但如今激光雷達已經(jīng)堂堂正正地出現(xiàn)在新型ADAS車輛的地圖上。   

根據(jù)OEM的詢價單,ADAS界對“高速公路自主權(quán)”的需求正在增長。OEM希望ADAS車輛能夠讓駕駛員“放心地”將手從方向盤上移開。   AEye的Lambright表示:“我們從OEM那里得知,如果您在高速公路上行駛非常快,那么這類車輛希望能夠檢測出150到200米外道路上的細小物體,輪胎,磚塊?!?  

雖然小于300米的射程有許多用途,但對于激光雷達應(yīng)用來說,希望能夠以更高的精度看到更遠的距離,以提高性能和安全性。在高速公路自動駕駛中,汽車和人類駕駛員之間的交接變得至關(guān)重要。你能看到的東西出得越遠,你就能給司機更多的時間進行過渡和安全解決。   

遠距離的小物體檢測成為OEM廠商與激光雷達廠商主要挑戰(zhàn)。   

在最近的測試中,AEye將雪佛蘭Bolt和一輛梅賽德斯奔馳Sprinter送貨車放在跑道的另一端。在1018米的距離里,Aeye的激光雷達在10 Hz的全視野內(nèi)檢測到Bolt和Sprinter貨車。   

除了汽車在高速公路上自主化成為可能,激光雷達使高速收費也走向現(xiàn)實。   

近日,領(lǐng)先的車輛識別解決方案企業(yè)Red Fox ID與激光雷達供應(yīng)商Cepton合作開發(fā)出一套名為Quantum的多車道自由流收費系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠在高速路上準確地對任何尺寸或類型的車輛進行檢測、跟蹤和分類。   

Quantum采用基于Cepton微動技術(shù)(MMT?)的Sora?-P60或Sora?-P90激光雷達傳感器對車輛進行高分辨率剖析,讓集成商和道路運營商能夠進行高度精確的客戶實時計費,同時實現(xiàn)自由流無障礙收費 。