从夜视系统的发展探究汽车激光雷达成功之道

据麦姆斯咨询报道，谈及激光雷达（LiDAR）技术，很多热点都围绕着汽车市场以及车载激光雷达将如何赋能未来自动驾驶汽车。但是，如今激光雷达开发人员如何作为才能在这场汽车的市场竞争中取得成功呢？

在华盛顿举行的2018年光学和激光科学前沿会议上，年销售额超20亿美元的汽车电子供应商维宁尔（Veoneer）公司的视觉增强和认知系统主任Jan－Erik Kallhammer主持了“远见演说家”系列的第一期演讲。Veoneer作为汽车产业的供应商，提供了检验生存和繁荣的现实方法，Kallhammer在演讲中特别借鉴了非常相似领域——夜视技术的经验。

Veoneer的视觉增强和认知系统主任Jan－Erik Kallhammer

夜视系统和激光雷达具有共同特征

虽然讲话语调谨慎，但Kallhammer本人对汽车市场供应状况并不感到悲观。他回忆起他完成的第一款产品——在汽车侧面碰撞时保护乘客的充气帘式安全气囊，最初市场对该产品的潜在用处表示怀疑，认为需求量不超过10万。到去年为止，出货量已达5000万。他认为“如果你在汽车行业有足够的专业积累，未来盈利能力将是非常可观的。”

那么如何才能在汽车行业获得足够的专业积累？Kallhammer根据他为汽车工业开发夜视技术的经历，为激光雷达开发人员讲述了一个有指导意义的故事。“夜视对于激光雷达来说是有趣的，因为它们具有共同的特征。”他说。

他认为共同的特性包括：初始成本太高；这项新技术需要人们重新习惯；需要迅速将许多新元器件带入工业规模；时间进度不确定。Kallhammer指出，最令人生畏的可能是“激光雷达技术在汽车上实现生产所花的时间可能比迄今为止其他产品所花费的时间都长。一旦实现，这将是巨大的飞跃，但它不会自己发生。”

从夜视系统发展之路获得的教训

避免夜间行人死亡是汽车夜视技术诞生的主要驱动力。但Kallhammer指出，动物出没对人类驾驶员来说是致命的，避免这样的事故也是其中原因之一。这促进了各种各样对现有自动驾驶车辆而言或许算是真实可靠的夜视技术的开发，特别是区分不同尺寸和目标种类，甚至区分生物的生命特征等系统。

“但是发展夜视的真正复杂性，”他继续说，“是随着系统在特定车辆上测试时出现的。例如，一个令人惊讶的例子是，用锗制成的传感器之上的保护窗被证明极易受到磨损和石头撞击，造成了一些市场应用的麻烦，最终要求将摄像头移动到车辆的其他位置。”

热量管理是另一个出乎意料的难题。原来，遇到交通灯停止时，来自发动机的热空气回流正以6℃／min的速度升高摄像头的温度。“这对于红外探测器来说是个坏消息。”他说。最终，热量管理要求对传感器重新设计。

其它困难包括需要在一分钟或更短的时间内安装零件，以适应自动装配线时间表；以及错综复杂的出口管制和规章制度，特别是在美国，限制了从某些供应商获得零件的能力。“从美国政府获得出口到德国的许可证批准花费时间超过两年，”Kallhammer说，“你必须为此提前做计划。”

核心和非核心要求都需要关注

Kallhammer建议，对于今天的激光雷达开发者来说，夜视技术得到的经验教训是尽早、仔细地关注汽车原始设备制造商（OEM）的核心要求非常重要，但也要关注一些非核心功能，从安装位置到环境温度、振动，再到出口制度。这是需要通盘考虑的系统，尤其是快速行驶的车辆上使用激光雷达可不是一般伎俩就能忽悠的。“激光雷达必须处理各种干扰——雨、雾、灰尘、烟雾、雪和阳光的混淆效应。问题是你能允许多少退化。这就决定了你需要多少心思来解决这个问题。”

Kallhammer认为一个棘手的问题是如何实现激光雷达系统的探测范围和分辨率之间的正确平衡。First Sensor公司在最近发布的一份白皮书表明“快速行驶的自动驾驶车辆将需要看到至少150米外的前方，并且能够探测到10厘米以下的物体——大约0．038度的垂直分辨率。”

技术授权？出售？还是深入研究？

最后，除了技术和成本上的障碍，激光雷达制造商还必须清醒地认识到向汽车客户（根据Kallhammer的看法，这是要求高且精明的买方群体）供应零部件的挑战，以及在扩大制造规模的同时解决成本、设计公差和规格等重大障碍。

在努力克服上述问题和其他挑战的过程中，Kallhammerr建议：“关键在于激光雷达开发者将重点放在可从竞争激烈的市场取胜的核心优势上。”他补充说，“对于一些人来说，将您的IP授权给更熟练的制造商或仅仅销售您的核心技术可能更有利。”其他处于制造和生产竞争中的供应商可能发现与一级供应商合作更有助于向批量生产过渡。

首先，基于在汽车工业创造夜视技术的经验，Kallhammerr强调需要主动地发现问题。他说：“你必须把问题想象出来，找到它们。”他用洪水过后的景象探究类比问题的发现过程：“当水位高时，这些问题是隐藏的，你必须找出来。随着水位的降低，新的问题被揭示出来。”而且他补充说，“准备好无限期地发现和解决问题。这是一项永远无法完成的任务。”