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汽車制造

從三大重要演進(jìn)趨勢探尋激光雷達(dá)的“上車”之路

星之球科技 來源:華強(qiáng)電子網(wǎng)2017-11-23 我要評(píng)論(0 )   

隨著激光雷達(dá)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(xì)分領(lǐng)域,更貼近車載級(jí)應(yīng)用的固態(tài)產(chǎn)品近期也成為行業(yè)競逐的熱點(diǎn),畢竟成本高、貴且需手工調(diào)教的...

隨著激光雷達(dá)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(xì)分領(lǐng)域,更貼近車載級(jí)應(yīng)用的固態(tài)產(chǎn)品近期也成為行業(yè)競逐的熱點(diǎn),畢竟成本高、貴且需手工調(diào)教的機(jī)械旋轉(zhuǎn)式產(chǎn)品并不適用于當(dāng)前輔助駕駛技術(shù)的研發(fā)及自動(dòng)駕駛車隊(duì)的測試領(lǐng)域,這也為廣大LiDar廠商相繼開發(fā)固態(tài)車載激光雷達(dá)技術(shù)鋪平了道路。
有業(yè)內(nèi)人士告訴記者:“與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式掃描不同,固態(tài)激光雷達(dá)不包括機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件(比如滾珠軸承),因此能夠做到更小型且緊湊的設(shè)計(jì),不僅數(shù)據(jù)采集速度快、分辨率高,而且對(duì)于溫度和振動(dòng)的適應(yīng)性也更強(qiáng)。此外,固態(tài)激光雷達(dá)能夠通過波束控制,使探測點(diǎn)(點(diǎn)云)可以任意分布,比如在高速公路主要掃描前方遠(yuǎn)處,對(duì)于側(cè)面稀疏掃描也并不完全忽略,在十字路口處則會(huì)加強(qiáng)側(cè)面掃描,而只能勻速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械式激光雷達(dá)是無法執(zhí)行這種精細(xì)操作的。”
具體到技術(shù)層面上,固態(tài)LiDar產(chǎn)品的開發(fā)也擁有很多不同的技術(shù)路線。胡小波表示:“目前,鐳神固態(tài)激光雷達(dá)主要有三種產(chǎn)品:基于MEMS微鏡掃描技術(shù)的LiDar、3DFLASH固態(tài)LiDar以及光學(xué)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(shí)現(xiàn)垂直方面的一維掃描,整機(jī)360度水平旋轉(zhuǎn)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(huì)太大,會(huì)影響激光管的壽命。而光纖激光器就不存在這個(gè)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(diǎn)數(shù)也可以做上去,同時(shí)距離也能夠測的很遠(yuǎn),功率可以做的很大同時(shí)也能保證人眼安全;另外一款就是3D Flash的固態(tài)激光雷達(dá),我認(rèn)為這是固態(tài)激光雷達(dá)中最好的一個(gè)方案,但目前國內(nèi)外在這塊的技術(shù)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(shù)的芯片廠商合作,掌握了一些傳感器芯片的核心技術(shù),能夠提升信噪比,預(yù)計(jì)明年三月份第一塊真正的固態(tài)640*480像素的FLASH芯片就會(huì)出來,做出來之后雷達(dá)的成本會(huì)很低,預(yù)估應(yīng)該在150-200美金之間,大批量產(chǎn)的話不會(huì)超過150美金;最后,針對(duì)相控陣的激光雷達(dá),我們認(rèn)為這種產(chǎn)品非常適合用于無人駕駛技術(shù)領(lǐng)域,它的雷達(dá)精度可以做到毫米級(jí),且順應(yīng)了未來激光雷達(dá)固態(tài)化、小型化以及低成本化的趨勢,但難點(diǎn)在于如何把單位時(shí)間內(nèi)測量的點(diǎn)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(guān)鍵性的技術(shù)突破,同時(shí)結(jié)合高校資源也在加快研發(fā)進(jìn)度。”
Trilumina公司也在持續(xù)發(fā)力當(dāng)下火熱的固態(tài)激光雷達(dá)領(lǐng)域,黃百海告訴記者:“我們的核心技術(shù)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(gè)50美分或1美元的硬幣(7*7mm),里面包括激光發(fā)射的時(shí)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(gè)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(cè),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(gè)透鏡,晶片可以固定在任何地方,且晶片上數(shù)以百計(jì)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(shù)有很多優(yōu)勢,首先,由于是直接用封裝技術(shù)將發(fā)光陣列封裝到晶片中,因此不會(huì)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(gè)7寸的晶圓上做出好幾千個(gè)發(fā)光單元,空間利用率很高;最后,可靠性高,由于沒有移動(dòng)部件,因此中間不需要連接基礎(chǔ)線,所有東西都是固向的。”
基于該技術(shù),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(dá)架構(gòu),黃百海補(bǔ)充到:“當(dāng)前,我們正在開發(fā)的所有激光雷達(dá)都是固態(tài)的產(chǎn)品,沒有任何的移動(dòng)部件。比如我們目前在做的固態(tài)激光雷達(dá)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(dǎo)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(dá)不需要光束控制,能同時(shí)照亮整個(gè)或部分的視野,并容易和其他技術(shù)共存,且在車上大量裝載我們的激光雷達(dá)系統(tǒng)時(shí)彼此之間也不會(huì)出現(xiàn)什么干擾問題,而且我們的工程設(shè)計(jì)也能夠保證其對(duì)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(dá)系統(tǒng),激光組件就非常小,就只占器械中間的一點(diǎn),上面嵌入了1500個(gè)激光發(fā)射模組,可以在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)射激光。同時(shí),我們目前也正在參考設(shè)計(jì)用于全三維的車載激光雷達(dá)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(kuò)展性能,目前相關(guān)的考核和技術(shù)認(rèn)證也在進(jìn)行當(dāng)中,進(jìn)展還不錯(cuò),我們希望到2018年能夠拿到美國的車規(guī)認(rèn)證。”
總之,編者認(rèn)為,隨著多重車載激光雷達(dá)技術(shù)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(dá)產(chǎn)品必然會(huì)成為整個(gè)市場所熱推主流產(chǎn)品,擔(dān)當(dāng)汽車視覺系統(tǒng)的核心感知部件,而也正式這些技術(shù)的迭代,使得未來激光雷達(dá)的芯片化成為可能。不過,當(dāng)前的整個(gè)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(dá)的應(yīng)用需求問題,方能真正助力整個(gè)車載激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)持續(xù)騰飛。

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