混搭激光雷達(dá)，能實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)駕駛嗎？

目前一些成熟的激光雷達(dá)正在達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)。但是，新的激光雷達(dá)技術(shù)經(jīng)常出現(xiàn)在研發(fā)或概念驗(yàn)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。

更為復(fù)雜的是，越來越多的激光雷達(dá)公司（估計(jì)有70-80家公司）擠占了市場。合并和收購活動(dòng)猖獗。一些激光雷達(dá)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(jìn)入公開股權(quán)市場的另一種方式。 　　

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

“當(dāng)我們最近采訪激光雷達(dá)公司時(shí)，他們告訴我們每個(gè)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(dá)集成到車輛中?！盰ole Développement的固態(tài)照明和照明系統(tǒng)分析師Pierrick Boulay表示。 　　

“這不會(huì)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(shí)，蘭布賴特指出，許多激光雷達(dá)公司仍在嘗試許多想法，就像生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)一樣。當(dāng)然，將激光雷達(dá)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(rèn)，汽車行業(yè)對(duì)激光雷達(dá)的需求是真實(shí)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(dá)報(bào)價(jià)請(qǐng)求，所有報(bào)價(jià)都針對(duì)計(jì)劃于2025-2026年生產(chǎn)的ADAS車輛。盡管激光雷達(dá)市場出現(xiàn)了分歧，但汽車公司在未來18個(gè)月內(nèi)開始對(duì)四五年后的部署下注。

激光雷達(dá)技術(shù)矩陣

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

成像中使用的技術(shù)從機(jī)械，MEMS和光學(xué)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(dá)格局圖，盡管這張圖可能不全，因?yàn)樾碌膮⑴c者不斷涌現(xiàn)，但這張圖展示了激光雷達(dá)所使用的技術(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)射器和雪崩光電二極管(APD)，因?yàn)檫@些組件很容易大批量獲得。一些激光雷達(dá)，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(shí)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(duì)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(dá)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(dá)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(jì)上取得了勝利，計(jì)劃于2022年發(fā)布。以機(jī)械激光雷達(dá)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(dá)，計(jì)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(dá)，該激光雷達(dá)采用全尋址VCSEL收發(fā)器和SPAD接收器，計(jì)劃于今年晚些時(shí)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(dá)技術(shù)的利弊 　

激光雷達(dá)的發(fā)展歷程從機(jī)械發(fā)展到MEMS，基于Flash的激光雷達(dá)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(jī)械激光雷達(dá)在今天仍然占主導(dǎo)地位，主要是因?yàn)樗鼈兏阋?。但是，最大的缺點(diǎn)是機(jī)械組件可能會(huì)成為故障的根源。 　　

而MEMS激光雷達(dá)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(yùn)動(dòng)部件。 　　

相比之下，F(xiàn)lash激光雷達(dá)絕對(duì)沒有活動(dòng)部件。盡管它被認(rèn)為更可靠，但是當(dāng)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(dá)。”2020年，Waymo談到了FMCW用于未來的自產(chǎn)激光雷達(dá)。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(dòng)駕駛汽車開發(fā)的激光雷達(dá)的選擇。

“高速公路自主化”時(shí)代正在來臨 

一直到幾年前，激光雷達(dá)都被認(rèn)為是昂貴的技術(shù)，只有機(jī)器人出租車業(yè)務(wù)才能負(fù)擔(dān)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(dá)為“傻瓜”，但如今激光雷達(dá)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(jià)單，ADAS界對(duì)“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(xì)小物體，輪胎，磚塊?！?　　

雖然小于300米的射程有許多用途，但對(duì)于激光雷達(dá)應(yīng)用來說，希望能夠以更高的精度看到更遠(yuǎn)的距離，以提高性能和安全性。在高速公路自動(dòng)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(yuǎn)，你就能給司機(jī)更多的時(shí)間進(jìn)行過渡和安全解決。 　　

遠(yuǎn)距離的小物體檢測成為OEM廠商與激光雷達(dá)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(dá)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(dá)使高速收費(fèi)也走向現(xiàn)實(shí)。 　　

近日，領(lǐng)先的車輛識(shí)別解決方案企業(yè)Red Fox ID與激光雷達(dá)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(fèi)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在高速路上準(zhǔn)確地對(duì)任何尺寸或類型的車輛進(jìn)行檢測、跟蹤和分類。 　　

Quantum采用基于Cepton微動(dòng)技術(shù)(MMT?)的Sora?-P60或Sora?-P90激光雷達(dá)傳感器對(duì)車輛進(jìn)行高分辨率剖析，讓集成商和道路運(yùn)營商能夠進(jìn)行高度精確的客戶實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自由流無障礙收費(fèi) 。