Velodyne汽车专用激光雷达内部谍照首曝

年初CES，福特汽车CEO马克·菲尔茨把Solid-State Hybrid Ultra Puck™ Auto带上台时，很多人都有一个疑问：Ultra Puck和VLP-16却看上去一毛一样，线数加倍，内部结构有什么不同?恰逢Velodyne车企项目销售经理John Eggert打飞的路过北京，车云菌有幸获得了一张Ultra Puck1.5内部构造谍照，据说这是全球首曝。

 

△右侧为车云菌获得的全球首张内部谍照

Velodyne首款针对汽车的激光雷达产品

在车云网关于激光雷达的报告中(点击查看：《自动驾驶与激光雷达，最佳CP初养成》)，提到Velodyne目前已经量产销售的激光雷达有三款，分别是 HDL-64E(64线)、HDL-32E(32线)、VLP-16(16线)。除了谷歌、百度、Uber等无人驾驶汽车使用64线产品，一些车企在车上使用32线和16线产品测试。例如2016年1月CES上，福特就展示了安装velodyne HDL-32的混动版蒙迪欧自动驾驶研究车。荷兰NAVYA的两部全自动驾驶ARMA公交穿梭车测试了VLP-16和HDL-32，最后选用了32线。

虽然这三款激光雷达可以满足外部环境感知需要，但严格来说并不是专为汽车而生。Velodyne 64线最早是用于地图及相关行业，32线把激光器接收器减半，主要用于固定翼无人机。随着小型多旋翼无人机的出现，Velodyne配套生产了更小更轻的16线产品。

32线产品的体积过大，小体积16线产品线数不足，采集的信息颗粒粗糙，对软件运算端负担太大。因此1月借由福特公布的Solid-State Hybrid Ultra Puck™ Auto，线数增加到32线，但是体积和原16线一致。

 

△从左至右分别为Velodyne 16线、32线、64线，最新的32线车企专供产品，体积却只有图中16线大小

Ultra Puck专为汽车而生，因此这款产品在汽车适配上花了些时间。马克·菲尔兹展示的1.5版已经供全球车企采购。目前除北美、欧洲的主要车企外，日本两大车企已在测试中，国内两大互联网车企也已在等待交货。

1.5版仅有6-8个月的产品投放期，目前仅供车企装车测试，Velodyne会根据车企反馈，在2017年推出2.0版再度供测试批量装车测试，预计 2018年第四季度面市的Ultra PUCK 3.0才是最终工业供货版。因此在这个时间点，搁在车云菌面前的是一个1.5版样机。

2微秒激光发射时差

在灯光下，John打开了Ultra PUCK1.5的外壳。

车云菌视线最先对上的，是酷似双眼的两枚圆形镜片。两只“眼睛”背后，分别是32个激光发射器和 32个接收器，每个发射器和接收器一一对应。工作时，发射器以2微秒的间隔挨个发射激光并以10次每秒的速度绕中轴旋转，对应的接收器会择机开启，保证在恰当的时间捕捉返回信号。产品顶部与底部的圆形电路板上都有FPGA编程芯片，用来运算处理旋转一圈获得的环境数据。

为什么要设置2微秒时差?John解释道，因为每个发射器用同一个功率放出激光，遇到高发射率物体容易让激光雷达致盲。而且距离、密度、大小不同的产品对激光的反射的要求也不同。假如第一束激光返回，得知此处障碍物距离很近，那下一束激光就可以减小功率对该点探测。“有了2微秒的时差，每个激光发射器会根据前一个激光的返回数据，确定下一次的发射能量。”这和一次性发射所有激光，然后全部收集的Flash lidar并不相同。

而且这个时延设计也能防止黑客攻击。之前已经发生了黑客模拟车辆、行人的信号，反馈给激光雷达造成周围存在障碍假象的攻击手法。当我们问到Ultra Puck的防黑能力，John觉得不必担心。他认为黑客如果想“戏弄”Ultra Puck要解决两个问题：

第一，他需要选择什么时候发射干扰信号才能让Ultra Puck恰好接收。

第二，间隔2微秒的每束激光发射功率不同，选择不断变化的功率对黑客而言也是个挑战。

谈到把Ultra Puck做到和16线一样大小，却把线数增加的方法，John从口袋里掏出了一个黑色小盒子。

盒子里并排放着两枚激光发射器，大尺寸发射器约为小尺寸发射器的一倍。前者正是16线激光产品选用的规格，小尺寸的部件则是Ultra Puck现在定制使用的激光发射器。这些扁平的发射器被设计好排列角度，通过白色的环亚塑脂(EPROXY)固定在镜头后方。“16线的时候激光发射器只能排一列，现在可以排两列。”

因此Ultra Puck和16线相比，每秒发射的数据量增加到了70万个点。不过Velodyne利用技术手段把返回数据量控制在了数百量级。当车云菌把“是否对FPGA性能提出了更多要求”的问题抛给John时，他表示并未对FPGA进行升级。