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【原创】镭神智能CTO郭丰收:激光雷达为什么贵?
镭神智能| 激光雷达| 智能汽车 文章来源自:高工电动车网
2019-10-28 14:58:36 阅读:8263
摘要镭神智能CTO郭丰收表示,一方面激光雷达是光机电一体的设备,制造工艺非常复杂;其次是可靠性,国际上只有一款ScaLa的激光雷达可以通过车规级认证。

激光雷达为什么贵?这是一直以来汽车制造商百思不得其解的难题。


目前激光雷达从扫描系统上分类可划分为机械式、混合固态、固态。机械式扫描的激光雷达是通过同等数量的发光器、探测器,组装而成,用电机带动进行扫描;混合固态的激光雷达就是有一些零部件固定不动,通过转镜等器件扫描实现。


固态激光雷达通常分为三种,一种是MEMS激光雷达,基于半导体工艺和封装技术来实现驱动和扫描;第二种是3DFLASH激光雷达,发出面光源,通过一个面阵的探测器来接收,这种激光雷达没有任何的运动部件;


最后就是OPA相控阵激光雷达,它完全是通过电路控制不同发光阵列的相位叠加进行扫描,没有任何的运动部件,完全靠电路实现,所以它是真正的固态激光雷达。


其中OPA现在面临的一个问题是有很多的技术和工艺要解决,比如半导体驱动,复杂的电路算法要驱动光学相位的变化,采用什么技术改变光的阵列方向等等。



在《2019(苏州吴中)汽车关键部件新生态产业峰会》上,镭神智能CTO郭丰收表示,一方面激光雷达是光机电一体的设备,制造工艺非常复杂;其次是可靠性,国际上只有一款ScaLa的激光雷达可以通过车规级认证;


同时由于牵涉到激光的发射、探测,光学系统、电子系统、扫描系统,所以技术壁垒比较高。多方面的原因造成了其成本居高不下,也难以进行大规模量产的交付。


激光雷达的差异性


机械式激光雷达的技术是非常成熟的,缺点是工艺复杂,机械扫描的激光雷达的发射和接收多少线就有对应数量的发射、接收器,工艺、装配调试都非常困难。且垂直角度分辨率很难做高,需要靠工艺来提高。而水平角度分辨率因为水平扫描是靠电机驱动,电机的转速和激光器重频就决定它的分辨率。


但垂直角度不能扫描,垂直是靠工艺来保证,所以很难把垂直角度分辨率做高,这是机械式激光雷达的缺点。


MEMS激光雷达是通过半导体工艺,把扫描镜子通过工艺贴装在半导体上面。但是也存在问题,激光的发散角有一定的要求,镜面不能太小。


这会带来一个问题,一个半导体驱动一个镜面在振动,振动的时候角度不可能变化太大,否则可靠性就是一个问题。其次是要满足车规级肯定有很多冲击振动的要求,它无法通过。郭丰收表示,MEMS的器件在全球范围内找不到一个能过车规级的,这是它目前存在的问题。


FLASH激光雷达跟视觉成像类似,由于是主动发光,视场角和探测距离是个问题,激光器件要满足人眼安全的一级标准。还有抗干扰能力需要相应技术处理。OPA的技术问题也不少,如旁瓣干扰的问题。


需要注意的一点是,激光雷达的光源在探测过程中,会有一些安全的隐患。


905nm的光源如果功率太大会对人眼造成伤害,1550nm的光源大气传播特性和发光功率人眼安全阈值要比905要好,所以它是远距离探测非常理想的光源。


用1550nm的激光雷达探测距离会非常远,905nm现在可以做到200米左右,1550nm可以达到几公里以上。未来的无人驾驶,在更高速公路上行驶的话,要留足够的安全距离,探测距离要远的场景就可以用到1550nm光源的激光雷达。


自动驾驶产品矩阵


混合固态的激光雷达借鉴了机械式激光雷达的优点,第一款车规级激光雷达法雷奥SCALA是基于混合固态方案的。镭神智能今年主推了一系列128/32/16线车规级的混合固态激光雷达,是全球第二款可以过车规级的激光雷达。


镭神智能的MEMS开发了两个系列不同波段光源的激光雷达,目前也在开发调频连续波。


其中,车规级激光雷达,垂直角度分辨率是0.25度甚至更低,32线的车规级激光雷达是0.33度,而且体积会非常小。水平的视场角为120~150度,垂直视场角大于10度,完全可以满足自动驾驶对激光雷达的要求,现在很多国内外车厂都在合作做联合的测试。


解决激光雷达贵的问题,镭神智能通过多种核心技术开发,从工艺、电子器件、自动化产线方面尽量去攻克。在2019年初的时候16线的激光雷达,是国外售价的一半,性能可以跟国外的产品PK。


实际应用


基于这些激光雷达的解决方案,有几大软件模块,包括用纯激光雷达做SLAM的建图,还有用多线激光雷达做深度学习的一些环境感知算法,以及同视觉融合。


在实际应用中,也会同更多的传感器进行融合。为解决多传感器融合方案同步和标定的难点,将激光雷达和摄像头在硬件上先做同时处理,同步触发采集数据,再对数据进行联合标定,得到不同传感器间相互映射关系,对各自数据进行算法处理。


比如对于高线束的激光雷达会加上根据点云特征来做识别分类,再结合摄像头和毫米波雷达的检测的给出最优结果;将点云和摄像头在像素上做融合,对每一个激光点进行渲染得到XYZIRGB的数据,在此基础上做深度学习算法来做识别分类。


激光雷达主要落地的场景,一个是在开放场景下低速载人的应用,像无人小巴,园区的运营小巴。还有就是在室内封闭场景下载物的,尤其是机场用的清扫机器人,清扫车,还有室外的物流送货车。


公司的激光雷达客户包括陕汽,东风,百度,华为、宇通,菜鸟,京东,博世,奥迪,丰田等合作伙伴使用,在一些合作伙伴的观光车、清扫车、环卫车等项目上得到了应用。


除此之外,在车路协同方面,镭神也将激光雷达同其它传感器进行了融合方案。自主研发的路侧激光雷达系统,配合其他多传感器将路面信息包括来往行人、物体全部纳入V2X的数据网络中,再通过交通控制中心服务器向周边或者更远距离的车辆进行广播,同时为机动车提供路口通行信息及交通安全信息提示。


目前,镭神在北京顺义,河南智慧岛,芙蓉湖等测试区进行了湖区道路的全覆盖,实现激光点云和视觉的完全融合,把所有的数据跟车端和云端进行共享。

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