今年3月,寶馬風險投資領投了一家激光雷達初創(chuàng)公司B輪融資,一起的還有豐田AI風險投資公司。
這家名為Blackmore(布萊克莫爾)的激光雷達初創(chuàng)公司希望能夠改變過去傳統(tǒng)測速激光雷達只能提供間接速度數(shù)據(jù)的局限。
目前的激光雷達大多使用“飛行時間-TOF”技術,發(fā)射出離散的光脈沖,測量它們從最近的物體上彈回并返回需要多長時間。然后,他們使用這些數(shù)據(jù)來建立一個車輛周圍的三維地圖信息。
布萊克莫爾使用所謂的“調頻連續(xù)波-FMCW”裝置(也稱為相干測距),發(fā)射一束長而穩(wěn)定的光束。(光線在1550納米的范圍內(nèi),相比于905納米,其對人眼是看不見的、無害的。)這種方法讓公司的激光雷達傳感器不僅可以測量光返回需要多長時間,還可以測量光返回時的頻率。
FMCW激光雷達獲得的信號的處理可以通過“嵌入式處理硬件”來處理,這同樣有助于降低系統(tǒng)的成本。目前,布萊克莫爾的雷達射程大于200米,速度測量±150m/s,分辨率為0.2m/s。
FMCW可以做到頻率會根據(jù)前方移動物體的速度而改變:如果他向車輛走來,頻率會升高;如果他和車輛同方向行走,頻率會降低。
但是,布萊克莫爾這樣的多普勒激光雷達有一個盲點:它不能探測任何垂直于激光束運動的物體速度??紤]到行人往往過馬路的方式,這有點令人擔憂。
2017年,通用汽車收購的激光雷達公司Strobe采用的也是FMCW技術路徑。在國內(nèi),也有一家采用類似技術的公司(愛萊達科技),去年7月份成立,11月獲得了百度和華登1800萬融資,估值過億。
對于目前市場主流的TOF雷達,愛萊達科技創(chuàng)始人潘衛(wèi)清指出了其存在的一些問題,比如抗干擾,強光條件、惡劣天氣下的性能受限,探測距離有限等。
車載激光雷達領域內(nèi),目前已經(jīng)推出市場的產(chǎn)品大多數(shù)使用的都是905nm波長,在各個公司的產(chǎn)品說明書中,對于激光雷達的安全性說明也不統(tǒng)一。
業(yè)內(nèi)人士表示,905nm的激光雷達在技術以及整個產(chǎn)業(yè)鏈上,都相對成熟,但在安全性上存在一定的隱患。激光雷達在惡劣環(huán)境下,傳輸距離以及效果會大打折扣,傳輸?shù)木嚯x也不夠遠(實際效果,并非企業(yè)標稱的數(shù)據(jù),目前市面上的激光雷達廠商的指標大多數(shù)都是在良好的天氣環(huán)境下測試的數(shù)據(jù))。
造成這一結果的,與其工作的功率大小有關。理論上而言,功率越大,傳輸?shù)木嚯x就更遠,但功率變大后穩(wěn)定性較難控制,同時安全隱患也會增加。目前的安全法規(guī),將激光雷達發(fā)射器的功率普遍限制在了5mw以下。
國內(nèi)傳統(tǒng)激光雷達制造商也在布局。目前,鐳神智能也在研發(fā)1550nm的激光雷達,其最新的1550nm雷達用脈沖光纖激光器為自主研發(fā),包含有三個型號LFP-1550-600,LFP-1550-1000,LFP-1550-2000。
系統(tǒng)均工作在1550nm下,區(qū)別在于不同的平均輸出功率,三個型號的平均輸出功率最小依次為0.6w、1w、2w,這個數(shù)值也是可以調的,功率穩(wěn)定性(t>8h)表現(xiàn)為小于3%,在業(yè)內(nèi)屬于領先。
主打1550nm激光雷達的Luminar公司曾表示:“傳統(tǒng)技術上,1550nm波長系統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)會導致成本的大幅提高,在生產(chǎn)成本中僅原材料一項就高達上千美元?!?/p>
為了解決這個問題,Luminar公司將系統(tǒng)進行芯片級的升級,而不是購買現(xiàn)成的組件,通過開發(fā)自有激光器和接收器,在減低成本的同時使得1550nm系統(tǒng)正常工作。
FMCW激光雷達技術在消除干擾,提高遠程性能,并支持距離和速度數(shù)據(jù)方面,的確已經(jīng)成為市場關注的焦點,現(xiàn)在就是等待成本下降。
當然,現(xiàn)實來看,汽車主機廠都在做兩手準備。
主打905nm技術路線的Innoviz,就在今年獲得了來自寶馬的訂單。后者計劃在2021年推出的自動駕駛汽車使用Innoviz提供的固態(tài)LiDAR傳感器。
因為激光雷達真正實現(xiàn)商業(yè)化,首先需要大幅降低成本。相比1550nm,905nm具備成本優(yōu)勢。當然,Innoviz也表示,已經(jīng)開發(fā)了相關解決方案,可以使905nm激光器保持人眼安全的同時提高探測距離,但并未透露更多細節(jié)。
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原文標題:車載激光雷達的FMCW和TOF之爭 | GGAI視角
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