ICC訊 據(jù)報道,越來越多的激光雷達(dá)詢價單正在發(fā)往各個廠商。顯然,激光雷達(dá)正開始滲透到ADAS市場。然而,有關(guān)人士警告稱,不要指望只有一家激光雷達(dá)供應(yīng)商能贏得這場豪賭。
在所有旨在增強(qiáng)傳感和目標(biāo)檢測的汽車傳感器模式中,激光雷達(dá)提供了迄今為止最復(fù)雜和多樣的選擇。每種激光雷達(dá)系統(tǒng)所采用的技術(shù)往往不僅在光源上不同,而且在“測距”和“成像”方法上也不同。一些成熟的激光雷達(dá)正進(jìn)入量產(chǎn)階段。但是新的激光雷達(dá)技術(shù)通常被認(rèn)為更有前途——不過目前只是出現(xiàn)在研發(fā)或概念驗證階段。不可避免的是,這些激光雷達(dá)在成本、尺寸和性能上存在巨大差異。
更復(fù)雜的是,越來越多的激光雷達(dá)廠商(估計有70-80家)擠占了市場,并購現(xiàn)象激烈。一些激光雷達(dá)公司通過選擇SPAC(特殊目的收購公司)的地位獲得了新的生機(jī)。許多初創(chuàng)企業(yè)將SPAC視為融資和進(jìn)入公共股權(quán)市場的另一種方式。
市場將變得更加復(fù)雜。隨著激光雷達(dá)公司追求不同的技術(shù),汽車制造商和一線企業(yè)在如何將激光雷達(dá)應(yīng)用于何種應(yīng)用方面的看法也出現(xiàn)了分歧。
Yole Développement的固態(tài)照明和照明系統(tǒng)分析師Pierrick Boulay表示:“一些激光雷達(dá)公司時告訴我們,每個OEM和Tier 1都有不同的要求——要求在特定的視野、距離和位置上集成激光雷達(dá)。
AEye的首席營銷官Stephen Lambright說到:“這不會是一個贏家通吃的市場,”Lambright指出,許多激光雷達(dá)公司仍在試驗許多想法,“就像生物技術(shù)行業(yè)一樣?!?
當(dāng)然,將激光雷達(dá)與生物技術(shù)等同起來很難讓人“安心”。
但汽車行業(yè)對激光雷達(dá)的需求是真實存在的。Lambright發(fā)現(xiàn),僅在ADAS領(lǐng)域,他的公司就收到了15到16份不同的激光雷達(dá)報價請求,這些都是針對ADAS計劃在2025-26年生產(chǎn)的車輛。Lambright指出,盡管激光雷達(dá)市場出現(xiàn)了分化,但“汽車公司開始在未來18個月里押注于四五年后的部署?!?
技術(shù)矩陣
檢驗激光雷達(dá)技術(shù)多樣性的最好方法是繪制圖表:一個軸關(guān)注成像,另一個軸關(guān)注測距。從機(jī)械、MEMS、光相控陣到閃光,成像技術(shù)的應(yīng)用各不相同。測距技術(shù)包括脈沖測距、調(diào)頻連續(xù)波測距和相移測距。
Yole Développement通過將不同的玩家放置在不同的象限中。這個圖表可能不包括所有人,因為新的參與者不斷出現(xiàn),但這個圖說明了激光雷達(dá)使用的技術(shù)的多樣性。
不同的激光雷達(dá)使用不同的光源。大多數(shù)激光雷達(dá)制造商使用905nm的邊緣發(fā)射極和雪崩光電二極管(APD),因為這些組件易于大批量生產(chǎn)。一些激光雷達(dá),如Luminar,已經(jīng)開始使用1550nm的全光纖激光源。后者面臨的挑戰(zhàn)將是成本。然而,1550nm激光在不影響眼睛的情況下更能實現(xiàn)更長的射程。困擾905nm激光的一個問題是,除了低分辨率或短程應(yīng)用外,它們對眼睛并不安全。
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(dá)公司正在迅速采用垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL),這一想法最初是由蘋果公司在iPad Pro 11的激光雷達(dá)掃描儀上激發(fā)的。德國Ibeo公司采用奧地利ams公司的VCSEL技術(shù),他們與中國長城汽車在設(shè)計上取得了勝利,預(yù)計將于2022年發(fā)布。Ouster從機(jī)械激光雷達(dá)開始,去年宣布將VCSEL和單光子雪崩二極管(SPAD)結(jié)合起來,用于ADAS的激光雷達(dá),計劃于2024年投產(chǎn)。位于以色列的Opsys公司也在開發(fā)一種固態(tài)掃描激光雷達(dá),該雷達(dá)使用完全可尋址的VCSEL收發(fā)器和SPAD接收器,預(yù)計將于今年晚些時候發(fā)射。Opsys的探測范圍為200米,掃描頻率為1000hz。
優(yōu)點和缺點
激光雷達(dá)的發(fā)展歷程從機(jī)械式發(fā)展到MEMS、基于Flash的激光雷達(dá)和FMCW。然而,這并不是一條簡單的直線發(fā)展。
例如,許多機(jī)械激光雷達(dá)今天仍然占主導(dǎo)地位,很大程度上是因為它們更便宜。然而,Boulay指出,最大的缺點是,機(jī)械部件可能成為故障的來源。MEMS激光雷達(dá)的主要優(yōu)點是體積小。它的固體狀態(tài)使它更加可靠,它仍然使用了微小的活動部件。
相比之下,F(xiàn)lash激光雷達(dá)沒有任何移動部件。Boulay:“這被認(rèn)為是更可靠的,但是現(xiàn)在的一代仍然受到有限的探測范圍影響?!?
Yole將FMCW激光雷達(dá)定位正在研發(fā)的技術(shù)。Boulay:“我們不希望在2025年前看到FMCW激光雷達(dá)。去年,Waymo談到了FMCW未來的國產(chǎn)激光雷達(dá)。最引人注目的是,Mobileye稱它是其正在開發(fā)的全自動駕駛汽車激光雷達(dá)的首選。
相干檢測比直接檢測靈敏得多,而且性能更好,如單脈沖速度測量和抗眩光和其他光源(包括其他汽車使用的激光雷達(dá))的干擾。然而,F(xiàn)MCW激光雷達(dá)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)包括“硅光子學(xué)的制造能力”和技術(shù)成本。然而,Mobileye認(rèn)為它可以通過利用英特爾的硅光電子技術(shù)來克服這一點,包括它自己的晶圓廠、制造和IP。
今天的設(shè)計成果
預(yù)測激光雷達(dá)市場發(fā)展趨勢的最好方法是考察今天的設(shè)計成果。宣布上市的車型包括: Valeo-Audi A8; Valeo-Mercedes-Benz; Innoviz -BMW; Luminar – Volvo。雖然這里提到的許多成功案例都專注于在ADAS或全自動駕駛汽車上安裝一種激光雷達(dá),但汽車制造商的最新舉措是在同一車輛上安裝短、中、遠(yuǎn)程激光雷達(dá)。
VSI Lab是一家專注于主動安全和自動控制技術(shù)的應(yīng)用研究公司,最近在加州監(jiān)督了AEye的激光雷達(dá)性能測試。VSI Lab的驗證報告證實,AEye的iDAR傳感器可以讀取1000米范圍下未改裝的雪佛蘭Bolt上的幾十個點。
VSI Lab的負(fù)責(zé)人Phil Magney表示,“激光雷達(dá)探測到一公里外的物體是不可思議的。我們從未見過這樣的事情?!?
Magney認(rèn)為,在高速公路自動駕駛方面,激光雷達(dá)與其他傳感器相比,存在的問題是“攝像機(jī)看不到那么遠(yuǎn)的距離”。任何來自相機(jī)的東西都是估計?!澳?A href="http://m.huaquanjd.cn/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e9%9b%b7%e8%be%be&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">雷達(dá)呢?”“雷達(dá)還可以,但在橫向定位方面真的很糟糕。然而,激光雷達(dá)是一種能給你“它所看到的一切”精確數(shù)值的儀器。
但是,如果一輛用于高速公路自動駕駛的ADAS汽車必須改變車道,Boulay明確表示,“你需要在旁邊安裝中短程激光雷達(dá)?!?
靈活性要求
考慮到激光雷達(dá)的各種用例,在架構(gòu)、波長和視野方面的靈活性變得越來越重要。
盡管Opsys不是第一家追求高性能SPAD和VCSEL激光雷達(dá)方法的公司,但該公司聲稱,其微閃光激光雷達(dá)可以提供超過四倍于閃光激光雷達(dá)的分辨率和掃描速率。Opsys董事會執(zhí)行主席Eitan Gertel承諾,該公司將推出一款純固態(tài)微閃光激光雷達(dá),射程為200米,能夠以每秒1000幀的速度掃描全視場。
Boulay指出,“Opsys比Ouster更年輕,”但Opsys有深厚的背景(Opsys的領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊來自光通信組件和子系統(tǒng)制造商Finisar),“他們是光電系統(tǒng)方面的專家。Gertel在2008年至2015年期間擔(dān)任Finisar的首席執(zhí)行官。
Opsys的microLiDAR的關(guān)鍵是將多個基礎(chǔ)傳感器捆綁到一個激光雷達(dá)系統(tǒng)中,提供一個集成的具有靈活視場的單4D點云。Gertel表示,這使得microLiDAR “可定制”,適用于汽車制造商和 Tier 1,他們希望在不同類型的車輛上獲得不同的視野。
更好的是,Opsys的多波長激光光譜學(xué)技術(shù)允許在車輛上安裝多個傳感器,并且不受干擾。
最后,無論是從外觀上還是從實際操作上來說,激光雷達(dá)的定位是一個大問題。VSI Lab的Magney表示:“我們在車輛頂部安裝了傳統(tǒng)的激光雷達(dá)。當(dāng)我們開車在雨雪天氣行駛時,激光雷達(dá)是第一個使用的傳感器?!?
“這在很大程度上與傳感器能夠產(chǎn)生多少熱量來融化冰凍的物質(zhì)有關(guān)。但是當(dāng)你的激光雷達(dá)在車頂上時,它就會暴露在惡劣的天氣中。然后,傳感器的清洗就成了一個問題?!?
VSI Labs在評估AEye激光雷達(dá)性能時,認(rèn)為AEye可以將激光雷達(dá)置于擋風(fēng)玻璃后,這對激光雷達(dá)性能的影響很小。AEye表示,結(jié)果是性能下降不到10%。AEye的Lambright懷疑,由于玻璃,尤其是擋風(fēng)玻璃的色散性非常強(qiáng),它可能會對FMCW等頻率導(dǎo)向激光雷達(dá)產(chǎn)生“巨大的干擾”。