低成本激光雷达到底行不行？看看产业界最新进展！
2017-08-01 21:22:44 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
LiDAR传感器能够帮助自动驾驶汽车感知周围的环境，面向大众市场的自动驾驶汽车开发竞赛，催生了对LiDAR的巨大需求。但是，自动驾驶汽车测试应用的低成本LiDAR，目前还无法提供高速行驶所要求的数据质量。
目前为止，低价激光雷达（LiDAR）传感器还无法满足高速自动驾驶所需要的数据要求。
LiDAR传感器能够帮助自动驾驶汽车感知周围的环境，面向大众市场的自动驾驶汽车开发竞赛，催生了对LiDAR的巨大需求。但是，自动驾驶汽车测试应用的低成本LiDAR，目前还无法提供高速行驶所要求的数据质量。
LiDAR传感器通过发射和接收脉冲激光束，来绘制汽车周围环境的3D地图，目前大部分自动驾驶汽车都采用了LiDAR传感器解决方案。LiDAR相比雷达，能够提供质量更高的环境探测数据，并且比光学摄像头具有更卓越的性能。您应该肯定见过LiDAR市场领导者Velodyne推出的LiDAR产品，例如下图所示的Google自动驾驶汽车，其顶部的LiDAR像一个旋转咖啡罐。
Google自动驾驶汽车顶部的传统LiDAR
然而，市场上的LiDAR传感器性能参差不齐。例如，Velodyne就提供了多款产品。其高端型号HDL-64E售价高达8万美元，尺寸当然也一样高大，亦即上图中的“咖啡罐”，它具有64线束激光。各束激光之间的夹角为0.4°（角度越小意味着分辨率越高），探测距离为120米。Velodyne近期发布的另一款产品Puck，尺寸要小的多，售价为8千美元。这款LiDAR采用16线束激光，各束激光之间的角度为2.0°，探测距离100米。
显然，昂贵的64线LiDAR能够获得更丰富的细节，而价格较低的Puck只有当距离汽车很近时才能有效探测物体。因此，当两款LiDAR的探测距离相近时，分辨率较低的Puck只有当汽车接近障碍物时，才能起作用。
据称，一辆以70英里（约112千米）每小时的速度行驶的汽车，如果LiDAR在60米外探测到障碍物，仅能够为汽车提供2秒的时间作出合理的响应。但是，以这个速度行驶的普通汽车，通常需要超过60米的距离减速直至静止。因此，需要LiDAR具有接近200米的探测距离，才能为自动驾驶汽车带来真正的安全。
而这就带来了成本的问题。即使是8千美元的LiDAR，对于任何一家想制造大众消费得起的自动驾驶汽车的制造商来说也是个大问题。因此，很多LiDAR传感器制造商已经准备好了各种类型的固态LiDAR，采用微型天线阵列来实现电控激光光束，替代传统的机械式结构。这些器件易于大规模批量生产，并且价格远比机械式LiDAR便宜。对于那些准备在2021年将自动驾驶汽车推向市场的汽车制造商来说，这样的产品显然更容易接受。
不过，部分新型固态LiDAR目前还欠缺高速自动行驶所需要的的精度。
例如，法国汽车零部件制造商Valeo（法雷奥）此前宣布开发了全球首款汽车激光扫描仪SCALA，并已经做好了量产准备。SCALA具有四线数据，角度分辨率为0.8°。据麦姆斯咨询此前消息，Valeo曾称为新款奥迪A8提供了这款LiDAR传感器，不过，并未得到奥迪的确认，Valeo也未就此作出回应。新款奥迪A8是首款搭载LiDAR并能实现自动驾驶的量产汽车，但是，其自动驾驶仅能够以低于每小时37英里的时速，在交通拥挤路段使用。
美国LiDAR初创企业Luminar Technology首席执行官Austin Russell称，Luminar并未选择使用复杂的光机械扫描器，因为它们认为机械旋转机构会大幅提高LiDAR传感器的成本。Luminar合理地利用安全法规，采用1550nm波长激光器实现了探测距离达200米的LiDAR。超强的功率使这款长波LiDAR的探测范围扩大了，分辨率也提高了。Austin Russell说：“扩大的探测范围对于一辆高速行驶的汽车来说意义巨大，因为一辆以75英里时速行驶的汽车，其一秒钟的移动距离高达34米。”
当然，汽车应用的固态LiDAR传感器标准还需要随着时间的推移而逐渐完善。例如，位于加拿大魁北克的固态LiDAR专业厂商LeddarTech，正在开发制造固态LiDAR传感器参考设计，汽车零部件制造商日后可以作为模板采用，大规模制造相关硬件。LeddarTech称，该公司提供的一款设计方案，制造成本仅约75美元，8线或16线产品预计可在2018年12月提供。更高分辨率的64线版本，成本预估约100美元，预计将于2019年末推出。
据麦姆斯咨询此前报道，今年4月，Velodyne发布了其新款固定激光器固态LiDAR传感器Velarray，这是一款小尺寸、高性能、坚固且成本经济的汽车LiDAR传感器。在125mm x 50mm x 55mm的小型封装内获得了卓越的性能指标，它能够提供最大120度的水平视场角和35度的垂直视场角，即便是面对低反射物体，其最大探测距离可达200m。其目标价格大约为数百美元。
以色列初创公司Innoviz Technologies也宣布将量产一款100美元、探测距离200米、角分辨率0.1°的LiDAR传感器。Velodyne和Innoviz都称将在2018年实现量产，不过并未透露量产规模和供货情况。
硅谷初创公司Quanergy正在打造自己的250美元固态LiDAR传感器S3，并计划在今年末量产，不过，目前为止还没有披露更多的规格细节。
目前看来，汽车制造商可能还需要更多耐心，等待一款能够满足高速自动驾驶分辨率要求的低价LiDAR传感器。这就像CMOS图像传感器一样，当手机第一次应用摄像头时，它们看起来就像是一种入门级基础产品。随着技术的发展和时间的推移，人们已经逐渐不再关注手机摄像头的像素问题，因为它们已经在不觉间超越了人眼分辨能力的极限。相信汽车制造商们最终也会获得如此性能的LiDAR传感器。
推荐会议：
2017年12月22日，由麦姆斯咨询主办的『“微言大义”研讨会：激光雷达技术及应用』将在深圳会展中心隆重举行（同期展会：2017年深圳国际电子展）。本次研讨会内容涉及激光雷达应用及市场分析、激光雷达原理及技术路线、 激光雷达模组剖析及算法解析等。已邀请ams、禾赛科技、速腾聚创、西安知微传感、滨松等企业进行演讲，如果贵司希望参加会议，请联系：
联系人：王懿
邮箱：WangYi@MEMSConsulting.com
电话：17898818163
延伸阅读：
《LeddarTech固态激光雷达（LiDAR）模组：LeddarVu》
《什么？！这家即将量产高性能LiDAR传感器的公司CEO刚满22岁》