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汽車制造
從三大重要演進趨勢探尋激光雷達的“上車”之路
星之球科技 來源:華強電子網(wǎng)2017-11-23
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隨著激光雷達的逐步上車,低成本及小型化已成為行業(yè)發(fā)展的大方向。而在細分領域,更貼近車載級應用的固態(tài)產(chǎn)品近期也成為行業(yè)競逐的熱點,畢竟成本高、貴且需手工調(diào)教的...
隨著激光雷達的逐步“上車”,低成本及小型化已成為行業(yè)發(fā)展的大方向。而在細分領域,更貼近車載級應用的固態(tài)產(chǎn)品近期也成為行業(yè)競逐的熱點,畢竟成本高、貴且需手工調(diào)教的機械旋轉式產(chǎn)品并不適用于當前輔助駕駛技術的研發(fā)及自動駕駛車隊的測試領域,這也為廣大LiDar廠商相繼開發(fā)固態(tài)車載激光雷達技術鋪平了道路。
有業(yè)內(nèi)人士告訴記者:“與傳統(tǒng)旋轉式掃描不同,固態(tài)激光雷達不包括機械轉動部件(比如滾珠軸承),因此能夠做到更小型且緊湊的設計,不僅數(shù)據(jù)采集速度快、分辨率高,而且對于溫度和振動的適應性也更強。此外,固態(tài)激光雷達能夠通過波束控制,使探測點(點云)可以任意分布,比如在高速公路主要掃描前方遠處,對于側面稀疏掃描也并不完全忽略,在十字路口處則會加強側面掃描,而只能勻速旋轉的機械式激光雷達是無法執(zhí)行這種精細操作的。”
具體到技術層面上,固態(tài)LiDar產(chǎn)品的開發(fā)也擁有很多不同的技術路線。胡小波表示:“目前,鐳神固態(tài)激光雷達主要有三種產(chǎn)品:基于MEMS微鏡掃描技術的LiDar、3DFLASH固態(tài)LiDar以及光學相控陣LiDar。具體來講,首先第一種產(chǎn)品主要是通過MEMS微鏡來實現(xiàn)垂直方面的一維掃描,整機360度水平旋轉來完成水平掃描,而其光源是采用光纖激光器,這主要是由于905納米的管子重頻做不高,重頻一高平均功率就會太大,會影響激光管的壽命。而光纖激光器就不存在這個問題,特別是1.5微米的人眼安全的光纖激光器,其重頻可以做的很高,通過MEMS的掃描后,每秒的幀率也能夠做上去,每幀激光的脈沖點數(shù)也可以做上去,同時距離也能夠測的很遠,功率可以做的很大同時也能保證人眼安全;另外一款就是3D Flash的固態(tài)激光雷達,我認為這是固態(tài)激光雷達中最好的一個方案,但目前國內(nèi)外在這塊的技術成熟度都不夠,信噪還比較低,而我們目前正與一家全球最好的擁有iTOF感光技術的芯片廠商合作,掌握了一些傳感器芯片的核心技術,能夠提升信噪比,預計明年三月份第一塊真正的固態(tài)640*480像素的FLASH芯片就會出來,做出來之后雷達的成本會很低,預估應該在150-200美金之間,大批量產(chǎn)的話不會超過150美金;最后,針對相控陣的激光雷達,我們認為這種產(chǎn)品非常適合用于無人駕駛技術領域,它的雷達精度可以做到毫米級,且順應了未來激光雷達固態(tài)化、小型化以及低成本化的趨勢,但難點在于如何把單位時間內(nèi)測量的點云數(shù)據(jù)提高以及投入成本巨大等問題,不過鐳神目前已取得關鍵性的技術突破,同時結合高校資源也在加快研發(fā)進度。”
Trilumina公司也在持續(xù)發(fā)力當下火熱的固態(tài)激光雷達領域,黃百海告訴記者:“我們的核心技術在于固態(tài)激光模組產(chǎn)品,比如我們有一款模組大小類似于一個50美分或1美元的硬幣(7*7mm),里面包括激光發(fā)射的時間控制回路等一套完整的東西,在1平方毫米的晶片尺寸上有超過150個激光單元,且激光是倒封裝上去的,因此所有的連接都在一側,不需要其他后鏡系統(tǒng)來控制激光束,晶圓表面封裝分為13個透鏡,晶片可以固定在任何地方,且晶片上數(shù)以百計的激光發(fā)射單元分別由自己的透鏡來控制。采用這種技術有很多優(yōu)勢,首先,由于是直接用封裝技術將發(fā)光陣列封裝到晶片中,因此不會存在連接線;其次,有一體化的晶圓大小的微型透鏡刻在晶圓背面,而且成本非常低,可以在一個7寸的晶圓上做出好幾千個發(fā)光單元,空間利用率很高;最后,可靠性高,由于沒有移動部件,因此中間不需要連接基礎線,所有東西都是固向的。”
基于該技術,Trilumina公司也正與合作伙伴共同開發(fā)多種不同的車載激光雷達架構,黃百海補充到:“當前,我們正在開發(fā)的所有激光雷達都是固態(tài)的產(chǎn)品,沒有任何的移動部件。比如我們目前在做的固態(tài)激光雷達稱為Flash LiDar,它沒有任何晶圓系統(tǒng),也沒有光束控制系統(tǒng)以及晶圓導向系統(tǒng),成本非常低并有很好的兼容性,這種閃光的激光雷達不需要光束控制,能同時照亮整個或部分的視野,并容易和其他技術共存,且在車上大量裝載我們的激光雷達系統(tǒng)時彼此之間也不會出現(xiàn)什么干擾問題,而且我們的工程設計也能夠保證其對眼睛無害。此外,我們最近為客戶開發(fā)的一套探測距離200m的車載激光雷達系統(tǒng),激光組件就非常小,就只占器械中間的一點,上面嵌入了1500個激光發(fā)射模組,可以在很短的時間內(nèi)發(fā)射激光。同時,我們目前也正在參考設計用于全三維的車載激光雷達系統(tǒng),低寄生電感使得3納秒的脈寬成為可能,具有高峰值功率、并具備分區(qū)域能力和可擴展性能,目前相關的考核和技術認證也在進行當中,進展還不錯,我們希望到2018年能夠拿到美國的車規(guī)認證。”
總之,編者認為,隨著多重車載激光雷達技術的持續(xù)縱深發(fā)展,未來兼具小型化、低成本化及固態(tài)化的激光雷達產(chǎn)品必然會成為整個市場所熱推主流產(chǎn)品,擔當汽車視覺系統(tǒng)的核心感知部件,而也正式這些技術的迭代,使得未來激光雷達的芯片化成為可能。不過,當前的整個市場仍處于起步階段,未來只有更多更具競爭力的企業(yè)持續(xù)發(fā)力,從根本上去解決激光雷達的應用需求問題,方能真正助力整個車載激光雷達產(chǎn)業(yè)持續(xù)騰飛。
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