激光雷達訂單大漲，但沒有領先者

  ICC訊 據(jù)報道，越來越多的激光雷達詢價單正在發(fā)往各個廠商。顯然，激光雷達正開始滲透到ADAS市場。然而，有關人士警告稱，不要指望只有一家激光雷達供應商能贏得這場豪賭。

  在所有旨在增強傳感和目標檢測的汽車傳感器模式中，激光雷達提供了迄今為止最復雜和多樣的選擇。每種激光雷達系統(tǒng)所采用的技術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正進入量產(chǎn)階段。但是新的激光雷達技術通常被認為更有前途——不過目前只是出現(xiàn)在研發(fā)或概念驗證階段。不可避免的是，這些激光雷達在成本、尺寸和性能上存在巨大差異。

  更復雜的是，越來越多的激光雷達廠商(估計有70-80家)擠占了市場，并購現(xiàn)象激烈。一些激光雷達公司通過選擇SPAC(特殊目的收購公司)的地位獲得了新的生機。許多初創(chuàng)企業(yè)將SPAC視為融資和進入公共股權市場的另一種方式。

  市場將變得更加復雜。隨著激光雷達公司追求不同的技術，汽車制造商和一線企業(yè)在如何將激光雷達應用于何種應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:“一些激光雷達公司時告訴我們，每個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。

  AEye的首席營銷官Stephen Lambright說到：“這不會是一個贏家通吃的市場，”Lambright指出，許多激光雷達公司仍在試驗許多想法，“就像生物技術行業(yè)一樣?！?

  當然，將激光雷達與生物技術等同起來很難讓人“安心”。

  但汽車行業(yè)對激光雷達的需求是真實存在的。Lambright發(fā)現(xiàn)，僅在ADAS領域，他的公司就收到了15到16份不同的激光雷達報價請求，這些都是針對ADAS計劃在2025-26年生產(chǎn)的車輛。Lambright指出，盡管激光雷達市場出現(xiàn)了分化，但“汽車公司開始在未來18個月里押注于四五年后的部署?！?

  技術矩陣

  檢驗激光雷達技術多樣性的最好方法是繪制圖表:一個軸關注成像，另一個軸關注測距。從機械、MEMS、光相控陣到閃光，成像技術的應用各不相同。測距技術包括脈沖測距、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。這個圖表可能不包括所有人，因為新的參與者不斷出現(xiàn)，但這個圖說明了激光雷達使用的技術的多樣性。

  不同的激光雷達使用不同的光源。大多數(shù)激光雷達制造商使用905nm的邊緣發(fā)射極和雪崩光電二極管(APD)，因為這些組件易于大批量生產(chǎn)。一些激光雷達，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現(xiàn)更長的射程。困擾905nm激光的一個問題是，除了低分辨率或短程應用外，它們對眼睛并不安全。

  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，他們與中國長城汽車在設計上取得了勝利，預計將于2022年發(fā)布。Ouster從機械激光雷達開始，去年宣布將VCSEL和單光子雪崩二極管(SPAD)結合起來，用于ADAS的激光雷達，計劃于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，該雷達使用完全可尋址的VCSEL收發(fā)器和SPAD接收器，預計將于今年晚些時候發(fā)射。Opsys的探測范圍為200米，掃描頻率為1000hz。

  優(yōu)點和缺點

  激光雷達的發(fā)展歷程從機械式發(fā)展到MEMS、基于Flash的激光雷達和FMCW。然而，這并不是一條簡單的直線發(fā)展。

  例如，許多機械激光雷達今天仍然占主導地位，很大程度上是因為它們更便宜。然而，Boulay指出，最大的缺點是，機械部件可能成為故障的來源。MEMS激光雷達的主要優(yōu)點是體積小。它的固體狀態(tài)使它更加可靠，它仍然使用了微小的活動部件。

  相比之下，F(xiàn)lash激光雷達沒有任何移動部件。Boulay:“這被認為是更可靠的，但是現(xiàn)在的一代仍然受到有限的探測范圍影響?！?

  Yole將FMCW激光雷達定位正在研發(fā)的技術。Boulay:“我們不希望在2025年前看到FMCW激光雷達。去年，Waymo談到了FMCW未來的國產(chǎn)激光雷達。最引人注目的是，Mobileye稱它是其正在開發(fā)的全自動駕駛汽車激光雷達的首選。

  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)的干擾。然而，F(xiàn)MCW激光雷達面臨的嚴峻挑戰(zhàn)包括“硅光子學的制造能力”和技術成本。然而，Mobileye認為它可以通過利用英特爾的硅光電子技術來克服這一點，包括它自己的晶圓廠、制造和IP。

  今天的設計成果

  預測激光雷達市場發(fā)展趨勢的最好方法是考察今天的設計成果。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或全自動駕駛汽車上安裝一種激光雷達，但汽車制造商的最新舉措是在同一車輛上安裝短、中、遠程激光雷達。

  VSI Lab是一家專注于主動安全和自動控制技術的應用研究公司，最近在加州監(jiān)督了AEye的激光雷達性能測試。VSI Lab的驗證報告證實，AEye的iDAR傳感器可以讀取1000米范圍下未改裝的雪佛蘭Bolt上的幾十個點。

  VSI Lab的負責人Phil Magney表示，“激光雷達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認為，在高速公路自動駕駛方面，激光雷達與其他傳感器相比，存在的問題是“攝像機看不到那么遠的距離”。任何來自相機的東西都是估計。“那雷達呢?”“雷達還可以，但在橫向定位方面真的很糟糕。然而，激光雷達是一種能給你“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?！?

  靈活性要求

  考慮到激光雷達的各種用例，在架構、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激光雷達方法的公司，但該公司聲稱，其微閃光激光雷達可以提供超過四倍于閃光激光雷達的分辨率和掃描速率。Opsys董事會執(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，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的領導團隊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年期間擔任Finisar的首席執(zhí)行官。

  Opsys的microLiDAR的關鍵是將多個基礎傳感器捆綁到一個激光雷達系統(tǒng)中，提供一個集成的具有靈活視場的單4D點云。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技術允許在車輛上安裝多個傳感器，并且不受干擾。

  在哪里放置激光雷達更好?

  最后，無論是從外觀上還是從實際操作上來說，激光雷達的定位是一個大問題。VSI Lab的Magney表示:“我們在車輛頂部安裝了傳統(tǒng)的激光雷達。當我們開車在雨雪天氣行駛時，激光雷達是第一個使用的傳感器?！?

  “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。但是當你的激光雷達在車頂上時，它就會暴露在惡劣的天氣中。然后，傳感器的清洗就成了一個問題?！?

  VSI Labs在評估AEye激光雷達性能時，認為AEye可以將激光雷達置于擋風玻璃后，這對激光雷達性能的影響很小。AEye表示，結果是性能下降不到10%。AEye的Lambright懷疑，由于玻璃，尤其是擋風玻璃的色散性非常強，它可能會對FMCW等頻率導向激光雷達產(chǎn)生“巨大的干擾”。