激光雷達(dá)訂單大漲，但沒有領(lǐng)先者

  ICC訊 據(jù)報(bào)道，越來越多的激光雷達(dá)詢價(jià)單正在發(fā)往各個(gè)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(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。

  更復(fù)雜的是，越來越多的激光雷達(dá)廠商(估計(jì)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(shí)告訴我們，每個(gè)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(huì)是一個(gè)贏家通吃的市場，”Lambright指出，許多激光雷達(dá)公司仍在試驗(yàn)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(duì)激光雷達(dá)的需求是真實(shí)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(bào)價(jià)請求，這些都是針對(duì)ADAS計(jì)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(gè)月里押注于四五年后的部署?！?

  技術(shù)矩陣

  檢驗(yàn)激光雷達(dá)技術(shù)多樣性的最好方法是繪制圖表:一個(gè)軸關(guān)注成像，另一個(gè)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(gè)圖表可能不包括所有人，因?yàn)樾碌膮⑴c者不斷出現(xiàn)，但這個(gè)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?yàn)檫@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(shí)現(xiàn)更長的射程。困擾905nm激光的一個(gè)問題是，除了低分辨率或短程應(yīng)用外，它們對(duì)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(jì)上取得了勝利，預(yù)計(jì)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(jì)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(jì)將于今年晚些時(shí)候發(fā)射。Opsys的探測范圍為200米，掃描頻率為1000hz。

  優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

  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?yàn)樗鼈兏阋?。然而，Boulay指出，最大的缺點(diǎn)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(diǎn)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(dòng)部件。

  相比之下，F(xiàn)lash激光雷達(dá)沒有任何移動(dòng)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(dòng)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(diǎn)，包括它自己的晶圓廠、制造和IP。

  今天的設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)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(dòng)安全和自動(dòng)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(yàn)證報(bào)告證實(shí)，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(gè)點(diǎn)。

  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(dòng)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(jì)?！澳?A href="http://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(dòng)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(huì)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(duì)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(gè)基礎(chǔ)傳感器捆綁到一個(gè)激光雷達(dá)系統(tǒng)中，提供一個(gè)集成的具有靈活視場的單4D點(diǎn)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(gè)傳感器，并且不受干擾。

  在哪里放置激光雷達(dá)更好?

  最后，無論是從外觀上還是從實(shí)際操作上來說，激光雷達(dá)的定位是一個(gè)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(shí)，激光雷達(dá)是第一個(gè)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(shí)，它就會(huì)暴露在惡劣的天氣中。然后，傳感器的清洗就成了一個(gè)問題?！?

  VSI Labs在評(píng)估AEye激光雷達(dá)性能時(shí)，認(rèn)為AEye可以將激光雷達(dá)置于擋風(fēng)玻璃后，這對(duì)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(huì)對(duì)FMCW等頻率導(dǎo)向激光雷達(dá)產(chǎn)生“巨大的干擾”。