電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/梁浩斌)去年開始,激光雷達(dá)開始大規(guī)模登上智能汽車,但也可以發(fā)現(xiàn),市面上的激光雷達(dá)基本是都是混合固態(tài)方案,而普遍被認(rèn)為是激光雷達(dá)主流發(fā)展方向的全固態(tài)直到現(xiàn)在依然沒有能夠大規(guī)模量產(chǎn)的產(chǎn)品。
不過最近固態(tài)激光雷達(dá)廠商們也有一些新進(jìn)展,就在上周,激光雷達(dá)供應(yīng)商Quanergy宣布,其OPA(光學(xué)相控陣)技術(shù)的激光雷達(dá)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)250米的探測距離。去年8月,Quanergy曾成功展示了業(yè)界首款基于OPA的固態(tài)激光雷達(dá),覆蓋范圍為100米;今年1月,Quanergy將這個范圍提升至200米。
OPA的原理,是通過多個同相和振幅完全可控的單元組成的陣列,通過改變不同單元的電壓,改變每個單元的發(fā)光特性以及振幅,可以實(shí)現(xiàn)改變光束相位輪廓來改變光束的角度。這意味著OPA不需要任何可移動部件,就能實(shí)現(xiàn)較大視場角的范圍掃描,以及更高的分辨率。
這里需要提一下,目前全固態(tài)激光雷達(dá)主要有三種技術(shù)路線,OPA、FMCW、Flash,其中OPA以及Flash賽道上玩家相對較多,所以理論上更有可能成為未來主流。而剛剛提到OPA的優(yōu)勢,比如視場角、分辨率等,正是另一種技術(shù)路線Flash激光雷達(dá)的劣勢。
Flash激光雷達(dá)的成像原理是,發(fā)射大面積激光一次性照亮整個場景,再利用多個傳感器去接收探測反射光。但最大的問題是,這樣的工作模式需要非常高的激光功率,而在體積限制之下,F(xiàn)lash激光雷達(dá)的功率密度并不能做到很高。所以Flash激光雷達(dá)目前的問題在于,受到功率密度限制,導(dǎo)致視場角、探測距離、分辨率三個參數(shù)無法兼顧,即如果要探測距離遠(yuǎn),就要犧牲視場角或分辨率;如果需要高分辨率,就要犧牲視場角或探測距離。
不過最近固態(tài)激光雷達(dá)廠商們也有一些新進(jìn)展,就在上周,激光雷達(dá)供應(yīng)商Quanergy宣布,其OPA(光學(xué)相控陣)技術(shù)的激光雷達(dá)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)250米的探測距離。去年8月,Quanergy曾成功展示了業(yè)界首款基于OPA的固態(tài)激光雷達(dá),覆蓋范圍為100米;今年1月,Quanergy將這個范圍提升至200米。
OPA的原理,是通過多個同相和振幅完全可控的單元組成的陣列,通過改變不同單元的電壓,改變每個單元的發(fā)光特性以及振幅,可以實(shí)現(xiàn)改變光束相位輪廓來改變光束的角度。這意味著OPA不需要任何可移動部件,就能實(shí)現(xiàn)較大視場角的范圍掃描,以及更高的分辨率。
這里需要提一下,目前全固態(tài)激光雷達(dá)主要有三種技術(shù)路線,OPA、FMCW、Flash,其中OPA以及Flash賽道上玩家相對較多,所以理論上更有可能成為未來主流。而剛剛提到OPA的優(yōu)勢,比如視場角、分辨率等,正是另一種技術(shù)路線Flash激光雷達(dá)的劣勢。
Flash激光雷達(dá)的成像原理是,發(fā)射大面積激光一次性照亮整個場景,再利用多個傳感器去接收探測反射光。但最大的問題是,這樣的工作模式需要非常高的激光功率,而在體積限制之下,F(xiàn)lash激光雷達(dá)的功率密度并不能做到很高。所以Flash激光雷達(dá)目前的問題在于,受到功率密度限制,導(dǎo)致視場角、探測距離、分辨率三個參數(shù)無法兼顧,即如果要探測距離遠(yuǎn),就要犧牲視場角或分辨率;如果需要高分辨率,就要犧牲視場角或探測距離。
圖源:LeddarTech官網(wǎng)
那么在功率密度限制下,如何提升激光雷達(dá)性能?最近自動駕駛傳感技術(shù)供應(yīng)商LeddarTech就推出了一個被稱為LeddarSteer的固態(tài)數(shù)字光束轉(zhuǎn)向解決方案。這個解決方案目的是控制激光雷達(dá)中激光脈沖的方向,也就說不需要一個可活動的模塊,比如MEMS等,就能完成對光線方向的改變,以擴(kuò)大視場角。
圖源:LeddarTech官網(wǎng)
LeddarSteer是一種基于液晶和偏振光柵的數(shù)字光束控制技術(shù),能夠快速、準(zhǔn)確、可靠地將光線控制在所需的角度。而光束控制銅鼓將視場劃分稱多個小的部分,并將激光雷達(dá)的發(fā)射器或接收器重新定向到這些小的部分中,以此增強(qiáng)激光雷達(dá)的性能,包括實(shí)現(xiàn)高達(dá)120°x60°的寬視場。
圖源:LeddarTech官網(wǎng)
在采用了這種方案后,可以明顯降低激光雷達(dá)本身的設(shè)計難度,包括降低光學(xué)設(shè)計難度、降低了激光雷達(dá)組件的尺寸和成本。同時兼容多種激光雷達(dá)結(jié)構(gòu),使得這種方案有著更高的適用性。
而這種方案會不會加速全固態(tài)激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的進(jìn)度?畢竟在上周,走Flash路線的Ouster才宣布成功交付第一臺全固態(tài)數(shù)字激光雷達(dá)的A樣,至于量產(chǎn),計劃要到2025年才能實(shí)現(xiàn)。
在文章開始時提到的Quanergy,早在2017年就已經(jīng)表示下線OPA激光雷達(dá),但目前僅有部分用于工業(yè)等領(lǐng)域,汽車端的應(yīng)用依然未見落地。曾計劃在2020年量產(chǎn)的Fisker,本應(yīng)搭載QuanergyS3,但由于Fisker本身跳票,如今的量產(chǎn)計劃已經(jīng)延后到2024年。
如今看來,全固態(tài)激光雷達(dá)就類似于一些電動新勢力車企,雷聲大雨點(diǎn)小,產(chǎn)品遲遲未能量產(chǎn)。不過,看回激光雷達(dá)在汽車上的使用歷史,最早從2018由奧迪引進(jìn)到旗下A8車型上,而大規(guī)模應(yīng)用,也僅僅是去年9月才開始。
按照技術(shù)路線的迭代,全固態(tài)激光雷達(dá)從進(jìn)度上看,基本上都還處于車企導(dǎo)入的狀態(tài),首先驗證需要一段很長的時間、另外量產(chǎn)一致性和成本等還需要優(yōu)化。所以目前主流的包括轉(zhuǎn)鏡、MEMS等激光雷達(dá)至少還會有三到四年的市場發(fā)展空間。
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