混搭激光雷达,能实现真正的自动驾驶吗?

作者: 岭纬科技发表时间:2021-04-20 09:30:32

目前一些成熟的激光雷达正在达到大规模生产。但是,新的激光雷达技术经常出现在研发或概念验证阶段。不可避免的是,这些激光雷达在成本、尺寸和性能上存在巨大差异。

更为复杂的是,越来越多的激光雷达公司(估计有70-80家公司)挤占了市场。合并和收购活动猖獗。一些激光雷达公司通过选择SPAC(特殊目的收购公司)找到了新的出路,许多初创公司将SPAC视为筹集资金和进入公开股权市场的另一种方式。   

但事情正变得更加复杂。作为追求不同技术的激光雷达公司,汽车制造商和Tier One公司在如何将激光雷达部署在什么应用上的愿景存在分歧。   

“当我们最近采访激光雷达公司时,他们告诉我们每个OEM和Tier One都有不同的要求——要求在特定的视野,距离和位置上将激光雷达集成到车辆中。”Yole Développement的固态照明和照明系统分析师Pierrick Boulay表示。   

“这不会成为赢家通吃的市场。”AEye首席营销官史蒂芬·兰布赖特(Stephen Lambright)表示。同时,兰布赖特指出,许多激光雷达公司仍在尝试许多想法,就像生物技术产业一样。当然,将激光雷达领域等同于生物技术很难让人感到欣慰。   

尽管如此,但我们不得不承认,汽车行业对激光雷达的需求是真实的。   兰布赖特透露,仅在ADAS领域,AEye就有15到16种不同的激光雷达报价请求,所有报价都针对计划于2025-2026年生产的ADAS车辆。尽管激光雷达市场出现了分歧,但汽车公司在未来18个月内开始对四五年后的部署下注。

激光雷达技术矩阵

检验激光雷达技术多样性的最佳方法是绘制带有两个轴的图表:一个轴专注于成像,另一个轴专注于测距。   

成像中使用的技术从机械,MEMS和光学相控阵到Flash,差别很大。   测距技术包括脉冲,FMCW(调频连续波)和相移。   

上图绘制了激光雷达格局图,尽管这张图可能不全,因为新的参与者不断涌现,但这张图展示了激光雷达所使用的技术的多样性。   

不同的激光雷达使用不同的光源。   

大多数激光雷达制造商使用905nm的边缘发射器和雪崩光电二极管(APD),因为这些组件很容易大批量获得。一些激光雷达,如Luminar,已经开始使用1550nm全光纤激光源。后者的挑战是降低成本。然而,1550nm激光器在不影响眼睛安全的情况下,能更好地实现更长的距离。困扰905nm激光器的问题是,除了低分辨率或短距离应用外,它们对眼睛不安全。   

但是,边缘发射器和光纤激光器并不是唯一的选择。激光雷达公司正在迅速采用垂直腔表面发射激光器(VCSEL),这一想法最初是由Apple在iPad Pro 11的激光雷达扫描仪上引发的。   

德国的Ibeo公司采用奥地利Ams公司的VCSEL技术,与中国的长城汽车在设计上取得了胜利,计划于2022年发布。以机械激光雷达起家的Ouster,去年宣布推出一款结合VCSEL和单光子雪崩二极管(SPAD)的ADAS用激光雷达,计划于2024年投产。总部位于以色列的Opsys公司也在开发一款固态扫描激光雷达,该激光雷达采用全寻址VCSEL收发器和SPAD接收器,计划于今年晚些时候推出。Opsys承诺探测距离为200米,扫描速率为1000赫兹。

不同激光雷达技术的利弊  

激光雷达的发展历程从机械发展到MEMS,基于Flash的激光雷达和FWFC(相干探测)。但是,这不是一条简单的发展直线。   

例如,许多机械激光雷达在今天仍然占主导地位,主要是因为它们更便宜。但是,最大的缺点是机械组件可能会成为故障的根源。   

而MEMS激光雷达的主要优势在于其紧凑的尺寸。它的固态使其更可靠,但它仍然使用微小的运动部件。   

相比之下,Flash激光雷达绝对没有活动部件。尽管它被认为更可靠,但是当前这一代仍然受到有限的检测范围的困扰。   

Yole将FMCW放在研发箱中,称其为“TBD”(待定)。   

“我们不希望在2025年之前看到FMCW激光雷达。”2020年,Waymo谈到了FMCW用于未来的自产激光雷达。最重要的是,Mobileye在今年年初讨论了FMCW,并将其描述为正在为全自动驾驶汽车开发的激光雷达的选择。

“高速公路自主化”时代正在来临 

一直到几年前,激光雷达都被认为是昂贵的技术,只有机器人出租车业务才能负担得起。现在情况不再如此。尽管埃隆·马斯克(Elon Musk)称激光雷达为“傻瓜”,但如今激光雷达已经堂堂正正地出现在新型ADAS车辆的地图上。   

根据OEM的询价单,ADAS界对“高速公路自主权”的需求正在增长。OEM希望ADAS车辆能够让驾驶员“放心地”将手从方向盘上移开。   AEye的Lambright表示:“我们从OEM那里得知,如果您在高速公路上行驶非常快,那么这类车辆希望能够检测出150到200米外道路上的细小物体,轮胎,砖块。”   

虽然小于300米的射程有许多用途,但对于激光雷达应用来说,希望能够以更高的精度看到更远的距离,以提高性能和安全性。在高速公路自动驾驶中,汽车和人类驾驶员之间的交接变得至关重要。你能看到的东西出得越远,你就能给司机更多的时间进行过渡和安全解决。   

远距离的小物体检测成为OEM厂商与激光雷达厂商主要挑战。   

在最近的测试中,AEye将雪佛兰Bolt和一辆梅赛德斯奔驰Sprinter送货车放在跑道的另一端。在1018米的距离里,Aeye的激光雷达在10 Hz的全视野内检测到Bolt和Sprinter货车。   

除了汽车在高速公路上自主化成为可能,激光雷达使高速收费也走向现实。   

近日,领先的车辆识别解决方案企业Red Fox ID与激光雷达供应商Cepton合作开发出一套名为Quantum的多车道自由流收费系统,该系统能够在高速路上准确地对任何尺寸或类型的车辆进行检测、跟踪和分类。   

Quantum采用基于Cepton微动技术(MMT®)的Sora™-P60或Sora™-P90激光雷达传感器对车辆进行高分辨率剖析,让集成商和道路运营商能够进行高度精确的客户实时计费,同时实现自由流无障碍收费 。