時(shí)代發(fā)展瞬息萬(wàn)變，技術(shù)進(jìn)步為世界帶來(lái)無(wú)盡的可能性。20世紀(jì)，列車時(shí)速還不到100公里/小時(shí)，如今上海磁懸浮列車的時(shí)速已達(dá)到460公里/小時(shí)。21世紀(jì)初，1200萬(wàn)像素的攝像頭被認(rèn)為是頂尖技術(shù)，如今的華為P40智能手機(jī)已擁有超5000萬(wàn)像素的超感知攝像頭。縱觀當(dāng)前激光雷達(dá)（LiDAR）技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，短程、低分辨率和/或窄視場(chǎng)角（FoV）是其主要瓶頸。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，LeddarTech光束操縱技術(shù)LeddarSteer改變了這一局面，助力實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、高分辨率和寬視場(chǎng)角的激光雷達(dá)。

LeddarSteer是一種汽車級(jí)固態(tài)數(shù)字光束操縱技術(shù)，廣泛適用于激光雷達(dá)制造商、1-2級(jí)汽車供應(yīng)商和系統(tǒng)集成商的激光雷達(dá)產(chǎn)品。通過(guò)巧妙運(yùn)用液晶和光偏振效應(yīng)，LeddarSteer能夠?qū)崿F(xiàn)：

? 提升信噪比、增加激光雷達(dá)測(cè)距范圍

? 提高并可以定制分辨率

? 減小激光雷達(dá)體積、降低成本、減化系統(tǒng)復(fù)雜性

? 更強(qiáng)的魯棒性和可靠性，以及更高的MTBF（平均故障間隔時(shí)間）

? 擴(kuò)展視場(chǎng)俯仰角和方位角；每軸可達(dá)120°

? 全面、動(dòng)態(tài)地控制感興趣區(qū)域

圖1 LeddarSteer擴(kuò)大和分割視場(chǎng)角的能力

LeddarSteer——激光雷達(dá)制造商的發(fā)展引擎

在激光雷達(dá)商業(yè)化部署過(guò)程中，規(guī)格、成本、外形尺寸、安全性和質(zhì)量是激光雷達(dá)制造商須考慮的關(guān)鍵因素。數(shù)字光束操縱技術(shù)LeddarSteer可有效解決激光雷達(dá)制造商面臨的以上問(wèn)題。

激光雷達(dá)的三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)分別是測(cè)距范圍、分辨率和視場(chǎng)角。LeddarSteer可將整個(gè)視場(chǎng)分割成更小的感興趣區(qū)域，并將激光信號(hào)定向在更小的區(qū)域，從而提升信噪比以及增大測(cè)距范圍。這種方法的另一個(gè)好處是由于信號(hào)集中在更小的區(qū)域內(nèi)，因此能夠按需提高分辨率。大多數(shù)的光束操縱技術(shù)，例如微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和光學(xué)相控陣（OPA），僅能提供60°的視場(chǎng)角，但是，LeddarSteer可提供橫軸或縱軸高達(dá)120°的視場(chǎng)角。

其次，LeddarSteer通過(guò)分割視場(chǎng)角并單獨(dú)尋址每個(gè)部分，大大降低了激光雷達(dá)的成本和外形尺寸。對(duì)于給定的視場(chǎng)角，傳統(tǒng)激光雷達(dá)需要1 x 16陣列探測(cè)器，LeddarSteer使用1 x 4陣列探測(cè)器即可實(shí)現(xiàn)相同的視場(chǎng)角和特性，從而顯著降低了成本并減小了尺寸。通常，高性能激光雷達(dá)非常昂貴，然而，LeddarSteer通過(guò)使激光雷達(dá)制造商能夠繼續(xù)使用其現(xiàn)有的2000像素系統(tǒng)，而非構(gòu)建一個(gè)更新的、成本倍增的40000像素系統(tǒng)，從而降低了此類激光雷達(dá)的成本。此外，在更大的系統(tǒng)中，該技術(shù)優(yōu)勢(shì)將成倍增加，因?yàn)楦嗟姆指顢?shù)量會(huì)帶來(lái)更優(yōu)的成本因子和外形尺寸優(yōu)勢(shì)。

第三，與現(xiàn)有的光束操縱技術(shù)不同，LeddarSteer是利用液晶和光偏振效應(yīng)而開(kāi)發(fā)的純固態(tài)技術(shù)，沒(méi)有任何活動(dòng)部件。LeddarSteer基于IATF-16949汽車質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)，非常適用于車載激光雷達(dá)。同樣，LeddarTech是一家通過(guò)ISO 9001認(rèn)證的公司，擁有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和規(guī)范的工作流程。多年來(lái)，LeddarTech憑借其在激光雷達(dá)技術(shù)方面的豐富經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)知識(shí)以及強(qiáng)大的專利組合，將最前沿的技術(shù)融入激光雷達(dá)商業(yè)化部署。

探尋LeddarSteer背后的技術(shù)

大多數(shù)物質(zhì)以固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的狀態(tài)存在。然而，在固態(tài)和液態(tài)之間存在另一種被稱為液晶的狀態(tài)。某些材料在適當(dāng)?shù)臈l件下（如溫度和壓力）會(huì)變成液晶。

構(gòu)成光的電磁波能夠在所有平面上振動(dòng)。然而，極化電磁波在垂直于傳播方向的兩個(gè)平面（稱為線偏振）或這些平面的組合（稱為圓偏振）中振動(dòng)。

液晶的一個(gè)特性是它們會(huì)改變偏振光的方向。雖然改變偏振光的方向方法有很多，例如通過(guò)扭曲向列型液晶，但LeddarTech通過(guò)使用兩個(gè)基于液晶的組件完成兩個(gè)不同任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。第一個(gè)組件是控制圓偏振方向的動(dòng)態(tài)可控液晶單元層，第二個(gè)組件是無(wú)源液晶（偏振光柵），其中液晶分子的方向固定在一個(gè)模式中，如下圖所示。

圖2 利用液晶和偏振光柵進(jìn)行光束操縱的示意圖

當(dāng)光通過(guò)第一層時(shí)，根據(jù)偏振方向的不同，圓偏振光被偏轉(zhuǎn)到一個(gè)相反的角度。第二層是液晶組件，即偏振光柵，用于光偏轉(zhuǎn)操縱。要改變光的方向，必須改變圓偏振。通過(guò)在該結(jié)構(gòu)單元上施加電壓，可以使影響偏振的液晶分子在任何時(shí)刻根據(jù)所需方向定向。

LeddarSteer開(kāi)啟空前靈活的激光雷達(dá)時(shí)代

LeddarSteer最獨(dú)特的元素是其軟件定義功能，可隨時(shí)改變視場(chǎng)角中的感興趣區(qū)域。該功能可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)性能調(diào)整，并允許一個(gè)傳感器（激光雷達(dá)）處理多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，如轉(zhuǎn)彎、出口、變道和斜坡。根據(jù)不同的應(yīng)用需求，同一款LeddarSteer可用于不同城市和高速公路駕駛場(chǎng)景。

此外，LeddarSteer的靈活性能夠擴(kuò)展兼容以下項(xiàng)目：

? 其他光束操縱技術(shù)，例如MEMS和OPA

? 廣泛的波長(zhǎng)范圍（NIR、SWIR、MWIR、LWIR）

? 多種測(cè)距方案，如ToF、Flash和FMCW激光雷達(dá)

LeddarSteer旨在根據(jù)客戶實(shí)際應(yīng)用需求為發(fā)射端和/或接收端賦能。

結(jié)語(yǔ)

LeddarSteer是一種可將短程、窄視場(chǎng)角、低分辨率激光雷達(dá)轉(zhuǎn)換為遠(yuǎn)程、寬視場(chǎng)角、高分辨率激光雷達(dá)的領(lǐng)先光束操縱技術(shù)。LeddarSteer使激光雷達(dá)制造商、1-2級(jí)汽車供應(yīng)商和系統(tǒng)集成商能夠通過(guò)分割視場(chǎng)角并提供光束操縱功能為每個(gè)具體應(yīng)用提供靈活的解決方案，從而降低激光雷達(dá)成本、尺寸和設(shè)計(jì)復(fù)雜性。該技術(shù)能夠?qū)Ω信d趣區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使激光雷達(dá)制造商開(kāi)發(fā)一種激光雷達(dá)即可用于多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。此外，LeddarSteer還可以與現(xiàn)有的光束掃描技術(shù)（如MEMS或OPA）結(jié)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)單一/混合掃描。LeddarSteer兼容廣泛的波長(zhǎng)范圍，可用于發(fā)射端和/或接收端。

目前，LeddarSteer光束操縱技術(shù)已經(jīng)用于LiDAR XLRator——它是由LeddarTech、意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）、艾邁斯歐司朗（ams OSRAM）、TE Connectivity（泰科電子）旗下公司First Sensor、瑞薩（Renesas）和Xilinx（賽靈思）共同開(kāi)發(fā)的激光雷達(dá)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。此外，LeddarTech還提供LeddarSteer評(píng)估套件，使客戶能夠在獨(dú)立平臺(tái)上測(cè)試LeddarSteer各項(xiàng)功能，并能夠在激光雷達(dá)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中集成LeddarSteer技術(shù)。