今年3月,寶馬風(fēng)險(xiǎn)投資領(lǐng)投了一家激光雷達(dá)初創(chuàng)公司B輪融資,一起的還有豐田AI風(fēng)險(xiǎn)投資公司。
這家名為Blackmore(布萊克莫爾)的激光雷達(dá)初創(chuàng)公司希望能夠改變過去傳統(tǒng)測(cè)速激光雷達(dá)只能提供間接速度數(shù)據(jù)的局限。
目前的激光雷達(dá)大多使用“飛行時(shí)間-TOF”技術(shù),發(fā)射出離散的光脈沖,測(cè)量它們從最近的物體上彈回并返回需要多長(zhǎng)時(shí)間。然后,他們使用這些數(shù)據(jù)來建立一個(gè)車輛周圍的三維地圖信息。
布萊克莫爾使用所謂的“調(diào)頻連續(xù)波-FMCW”裝置(也稱為相干測(cè)距),發(fā)射一束長(zhǎng)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(duì)人眼是看不見的、無害的。)這種方法讓公司的激光雷達(dá)傳感器不僅可以測(cè)量光返回需要多長(zhǎng)時(shí)間,還可以測(cè)量光返回時(shí)的頻率。
FMCW激光雷達(dá)獲得的信號(hào)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(dá)射程大于200米,速度測(cè)量±150m/s,分辨率為0.2m/s。
FMCW可以做到頻率會(huì)根據(jù)前方移動(dòng)物體的速度而改變:如果他向車輛走來,頻率會(huì)升高;如果他和車輛同方向行走,頻率會(huì)降低。
但是,布萊克莫爾這樣的多普勒激光雷達(dá)有一個(gè)盲點(diǎn):它不能探測(cè)任何垂直于激光束運(yùn)動(dòng)的物體速度??紤]到行人往往過馬路的方式,這有點(diǎn)令人擔(dān)憂。
2017年,通用汽車收購(gòu)的激光雷達(dá)公司Strobe采用的也是FMCW技術(shù)路徑。在國(guó)內(nèi),也有一家采用類似技術(shù)的公司(愛萊達(dá)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(duì)于目前市場(chǎng)主流的TOF雷達(dá),愛萊達(dá)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(qiáng)光條件、惡劣天氣下的性能受限,探測(cè)距離有限等。
車載激光雷達(dá)領(lǐng)域內(nèi),目前已經(jīng)推出市場(chǎng)的產(chǎn)品大多數(shù)使用的都是905nm波長(zhǎng),在各個(gè)公司的產(chǎn)品說明書中,對(duì)于激光雷達(dá)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(dá)在技術(shù)以及整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上,都相對(duì)成熟,但在安全性上存在一定的隱患。激光雷達(dá)在惡劣環(huán)境下,傳輸距離以及效果會(huì)大打折扣,傳輸?shù)木嚯x也不夠遠(yuǎn)(實(shí)際效果,并非企業(yè)標(biāo)稱的數(shù)據(jù),目前市面上的激光雷達(dá)廠商的指標(biāo)大多數(shù)都是在良好的天氣環(huán)境下測(cè)試的數(shù)據(jù))。
造成這一結(jié)果的,與其工作的功率大小有關(guān)。理論上而言,功率越大,傳輸?shù)木嚯x就更遠(yuǎn),但功率變大后穩(wěn)定性較難控制,同時(shí)安全隱患也會(huì)增加。目前的安全法規(guī),將激光雷達(dá)發(fā)射器的功率普遍限制在了5mw以下。
國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)激光雷達(dá)制造商也在布局。目前,鐳神智能也在研發(fā)1550nm的激光雷達(dá),其最新的1550nm雷達(dá)用脈沖光纖激光器為自主研發(fā),包含有三個(gè)型號(hào)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(gè)型號(hào)的平均輸出功率最小依次為0.6w、1w、2w,這個(gè)數(shù)值也是可以調(diào)的,功率穩(wěn)定性(t>8h)表現(xiàn)為小于3%,在業(yè)內(nèi)屬于領(lǐng)先。
主打1550nm激光雷達(dá)的Luminar公司曾表示:“傳統(tǒng)技術(shù)上,1550nm波長(zhǎng)系統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)會(huì)導(dǎo)致成本的大幅提高,在生產(chǎn)成本中僅原材料一項(xiàng)就高達(dá)上千美元。”
為了解決這個(gè)問題,Luminar公司將系統(tǒng)進(jìn)行芯片級(jí)的升級(jí),而不是購(gòu)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(shí)使得1550nm系統(tǒng)正常工作。
FMCW激光雷達(dá)技術(shù)在消除干擾,提高遠(yuǎn)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(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn),現(xiàn)在就是等待成本下降。
當(dāng)然,現(xiàn)實(shí)來看,汽車主機(jī)廠都在做兩手準(zhǔn)備。
主打905nm技術(shù)路線的Innoviz,就在今年獲得了來自寶馬的訂單。后者計(jì)劃在2021年推出的自動(dòng)駕駛汽車使用Innoviz提供的固態(tài)LiDAR傳感器。
因?yàn)榧す饫走_(dá)真正實(shí)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(shì)。當(dāng)然,Innoviz也表示,已經(jīng)開發(fā)了相關(guān)解決方案,可以使905nm激光器保持人眼安全的同時(shí)提高探測(cè)距離,但并未透露更多細(xì)節(jié)。
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原文標(biāo)題:車載激光雷達(dá)的FMCW和TOF之爭(zhēng) | GGAI視角
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