从三大重要演进趋势探寻激光雷达的“上车”之路

随着激光雷达的逐步“上车”，低成本及小型化已成为行业发展的大方向。而在细分领域，更贴近车载级应用的固态产品近期也成为行业竞逐的热点，毕竟成本高、贵且需手工调教的机械旋转式产品并不适用于当前辅助驾驶技术的研发及自动驾驶车队的测试领域，这也为广大LiDar厂商相继开发固态车载激光雷达技术铺平了道路。

有业内人士告诉记者：“与传统旋转式扫描不同，固态激光雷达不包括机械转动部件（比如滚珠轴承），因此能够做到更小型且紧凑的设计，不仅数据采集速度快、分辨率高，而且对于温度和振动的适应性也更强。此外，固态激光雷达能够通过波束控制，使探测点（点云）可以任意分布，比如在高速公路主要扫描前方远处，对于侧面稀疏扫描也并不完全忽略，在十字路口处则会加强侧面扫描，而只能匀速旋转的机械式激光雷达是无法执行这种精细操作的。”

具体到技术层面上，固态LiDar产品的开发也拥有很多不同的技术路线。胡小波表示：“目前，镭神固态激光雷达主要有三种产品：基于MEMS微镜扫描技术的LiDar、3DFLASH固态LiDar以及光学相控阵LiDar。具体来讲，首先第一种产品主要是通过MEMS微镜来实现垂直方面的一维扫描，整机360度水平旋转来完成水平扫描，而其光源是采用光纤激光器，这主要是由于905纳米的管子重频做不高，重频一高平均功率就会太大，会影响激光管的寿命。而光纤激光器就不存在这个问题，特别是1．5微米的人眼安全的光纤激光器，其重频可以做的很高，通过MEMS的扫描后，每秒的帧率也能够做上去，每帧激光的脉冲点数也可以做上去，同时距离也能够测的很远，功率可以做的很大同时也能保证人眼安全；另外一款就是3D Flash的固态激光雷达，我认为这是固态激光雷达中最好的一个方案，但目前国内外在这块的技术成熟度都不够，信噪还比较低，而我们目前正与一家全球最好的拥有iTOF感光技术的芯片厂商合作，掌握了一些传感器芯片的核心技术，能够提升信噪比，预计明年三月份第一块真正的固态640＊480像素的FLASH芯片就会出来，做出来之后雷达的成本会很低，预估应该在150－200美金之间，大批量产的话不会超过150美金；最后，针对相控阵的激光雷达，我们认为这种产品非常适合用于无人驾驶技术领域，它的雷达精度可以做到毫米级，且顺应了未来激光雷达固态化、小型化以及低成本化的趋势，但难点在于如何把单位时间内测量的点云数据提高以及投入成本巨大等问题，不过镭神目前已取得关键性的技术突破，同时结合高校资源也在加快研发进度。”

Trilumina公司也在持续发力当下火热的固态激光雷达领域，黄百海告诉记者：“我们的核心技术在于固态激光模组产品，比如我们有一款模组大小类似于一个50美分或1美元的硬币（7＊7mm），里面包括激光发射的时间控制回路等一套完整的东西，在1平方毫米的晶片尺寸上有超过150个激光单元，且激光是倒封装上去的，因此所有的连接都在一侧，不需要其他后镜系统来控制激光束，晶圆表面封装分为13个透镜，晶片可以固定在任何地方，且晶片上数以百计的激光发射单元分别由自己的透镜来控制。采用这种技术有很多优势，首先，由于是直接用封装技术将发光阵列封装到晶片中，因此不会存在连接线；其次，有一体化的晶圆大小的微型透镜刻在晶圆背面，而且成本非常低，可以在一个7寸的晶圆上做出好几千个发光单元，空间利用率很高；最后，可靠性高，由于没有移动部件，因此中间不需要连接基础线，所有东西都是固向的。”

基于该技术，Trilumina公司也正与合作伙伴共同开发多种不同的车载激光雷达架构，黄百海补充到：“当前，我们正在开发的所有激光雷达都是固态的产品，没有任何的移动部件。比如我们目前在做的固态激光雷达称为Flash LiDar，它没有任何晶圆系统，也没有光束控制系统以及晶圆导向系统，成本非常低并有很好的兼容性，这种闪光的激光雷达不需要光束控制，能同时照亮整个或部分的视野，并容易和其他技术共存，且在车上大量装载我们的激光雷达系统时彼此之间也不会出现什么干扰问题，而且我们的工程设计也能够保证其对眼睛无害。此外，我们最近为客户开发的一套探测距离200m的车载激光雷达系统，激光组件就非常小，就只占器械中间的一点，上面嵌入了1500个激光发射模组，可以在很短的时间内发射激光。同时，我们目前也正在参考设计用于全三维的车载激光雷达系统，低寄生电感使得3纳秒的脉宽成为可能，具有高峰值功率、并具备分区域能力和可扩展性能，目前相关的考核和技术认证也在进行当中，进展还不错，我们希望到2018年能够拿到美国的车规认证。”

总之，编者认为，随着多重车载激光雷达技术的持续纵深发展，未来兼具小型化、低成本化及固态化的激光雷达产品必然会成为整个市场所热推主流产品，担当汽车视觉系统的核心感知部件，而也正式这些技术的迭代，使得未来激光雷达的芯片化成为可能。不过，当前的整个市场仍处于起步阶段，未来只有更多更具竞争力的企业持续发力，从根本上去解决激光雷达的应用需求问题，方能真正助力整个车载激光雷达产业持续腾飞。