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自動(dòng)駕駛基礎(chǔ)(四十三)全固態(tài)激光雷達(dá)設(shè)計(jì)公司簡(jiǎn)介

2018-11-24 22:52:55·  來(lái)源：模擬世界  
　
前面已經(jīng)介紹了全固態(tài)雷達(dá)的幾種技術(shù)趨勢(shì)，現(xiàn)在就這些技術(shù)發(fā)展方向介紹業(yè)界幾個(gè)主流的全固態(tài)雷達(dá)設(shè)計(jì)公司。1. Quanergy（美國(guó)）在全固態(tài)LiDAR領(lǐng)域最吸睛的公司則
前面已經(jīng)介紹了全固態(tài)雷達(dá)的幾種技術(shù)趨勢(shì)，現(xiàn)在就這些技術(shù)發(fā)展方向介紹業(yè)界幾個(gè)主流的全固態(tài)雷達(dá)設(shè)計(jì)公司。
 
1. Quanergy（美國(guó)）
在全固態(tài)LiDAR領(lǐng)域最吸睛的公司則是Quanergy。Quanergy成立于2012年，總部位于硅谷中心的加州桑尼維爾，專注于研發(fā)激光雷達(dá)，其領(lǐng)先的固態(tài)LiDAR傳感器和軟件可實(shí)時(shí)捕獲和處理高清3D地圖數(shù)據(jù)和進(jìn)行對(duì)象偵測(cè)、跟蹤和分類，應(yīng)用領(lǐng)域包括運(yùn)輸、安防、地圖和工業(yè)自動(dòng)化等。Quanergy的LiDAR傳感器在六大關(guān)鍵商業(yè)化指標(biāo)（成本、性能、可靠性、尺寸、重量和功率效率）上均處于領(lǐng)先地位，同時(shí)滿足利用固態(tài)技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模部署所要求的耐久性和可靠性。
Quanergy采用光學(xué)相控陣技術(shù)，在2016年發(fā)布了號(hào)稱全球首款的固態(tài)激光雷達(dá)傳S3，其成本在200美元。官方透露，如果量產(chǎn)每臺(tái)成本有望控制在100美元。S3采用了相控陣技術(shù)，不含任何旋轉(zhuǎn)活動(dòng)部件，實(shí)現(xiàn)了小型化，并提高了可靠性。S3于2017年正式推出市場(chǎng)，是全球首款、也是唯一一款汽車級(jí)固態(tài)LiDAR系統(tǒng)，在成本、性能和可靠性方面均處于行業(yè)領(lǐng)先地位。
在效果上，S3可以達(dá)到厘米級(jí)精度，30赫茲掃描頻率，0.1 °的角分辨率以及不同天氣條件下的高穩(wěn)定性。這些特性比起一般的激光雷達(dá)，更具競(jìng)爭(zhēng)力。雖然只有八線，但是每秒鐘掃描接近0.5個(gè)百萬(wàn)點(diǎn)，產(chǎn)生五十萬(wàn)點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)量，就是橫向掃描的時(shí)候，橫向的角度分辨率非常高。
     
凡事都有利弊，固態(tài)技術(shù)利用了相控陣列激光轉(zhuǎn)向技術(shù)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的旋轉(zhuǎn)鏡子，減少了光學(xué)鏡片，從根源上降低了激光雷達(dá)的成本（主要成本在光學(xué)鏡片）但是其垂直區(qū)域就比較小，使得測(cè)繪的點(diǎn)云數(shù)據(jù)偏少，垂直分辨率低。
     
Quanergy的光學(xué)相控陣掃描僅能對(duì)發(fā)射激光束指向進(jìn)行控制，不能實(shí)現(xiàn)接收光路進(jìn)行同步掃描，這就要求S3激光雷達(dá)必須采用一個(gè)大視場(chǎng)的接收光學(xué)系統(tǒng)來(lái)接收激光的回波信號(hào)。如果掃描角度范圍為±60º，那么接收視場(chǎng)的角度也必須達(dá)到±60º，這會(huì)造成信噪比的下降，而且容易受到其他同類系統(tǒng)發(fā)射的激光信號(hào)和太陽(yáng)直射的干擾。

2. LeddarTech（加拿大）
LeddarTech成立于2007年，總部位于加拿大，專注于為自動(dòng)駕駛汽車和駕駛輔助系統(tǒng)開(kāi)發(fā)自己的LiDAR技術(shù)。
2016年9月，LeddarTech 開(kāi)賣模塊化Vu8 固態(tài)激光雷達(dá)，售價(jià)475美元，檢測(cè)距離215米。2017 CES上，LeddarTech展示了下一代LeddarCore芯片，支持MEMS微鏡和2D/3D Flash 激光雷達(dá)。
其在CES 2018重磅展出LeddarCore LCA2芯片——業(yè)界首款能夠?qū)崿F(xiàn)車用LiDAR大規(guī)模量產(chǎn)的3D固態(tài)LiDAR芯片，包括LCA2芯片工程樣品，以及基于LCA2的3D泛光（Flash）LiDAR模組。同時(shí)展出的還包括目前仍處于開(kāi)發(fā)階段的LiDAR系統(tǒng)分立方案LeddarCore LCA3，首款樣品計(jì)劃將于2018年底前推出。

LeddarCore LCA2芯片已經(jīng)被提名為CES2018“汽車智能和自動(dòng)駕駛技術(shù)”，以及“嵌入式技術(shù)”兩個(gè)類目的創(chuàng)新大獎(jiǎng)?？蓪?shí)現(xiàn)3D固態(tài)Flash LiDAR迅速產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)滿足汽車產(chǎn)業(yè)在成本、性能和可靠性方面嚴(yán)苛要求的LiDAR芯片解決方案。

3. Oryx Vision（以色列）
以色列初創(chuàng)公司Oryx Vision創(chuàng)立于2009年，為自動(dòng)駕駛汽車開(kāi)發(fā)固態(tài)深度視覺(jué)解決方案。該公司近期發(fā)布了一款新型LiDAR傳感器，利用了長(zhǎng)波紅外激光器來(lái)追蹤路面上的物體。Oryx的相干光LiDAR系統(tǒng)使用一種被稱為“納米天線”的技術(shù)，不像激光雷達(dá)那樣通過(guò)光電傳感器來(lái)偵測(cè)光線粒子，而是根據(jù)光的“波粒二象性”以波的形式使用納米天線來(lái)感知反射回來(lái)的信號(hào)（光）。這款新型LiDAR傳感器納米天線可以接收波長(zhǎng)為10微米的電磁波，這種波長(zhǎng)能有效穿透煙霧，而且不會(huì)像激光雷達(dá)那樣受強(qiáng)光影響。
Oryx Vision憑借納米天線陣列LiDAR，找到了困擾自動(dòng)駕駛汽車商業(yè)化的主要問(wèn)題：如何平衡探測(cè)距離、精度和成本三者的關(guān)系。OryxVision深度傳感器可以檢測(cè)到150米遠(yuǎn)的微小物體，它既可以在暗夜里工作，也不會(huì)受直射的陽(yáng)光影響，而即使在雨霧等極端天氣條件下也可以穩(wěn)定工作。OryxVision傳感器可以無(wú)縫集成到車輛的四周，一組這樣的傳感器不但可以提供360°范圍的高性能的景深探測(cè)覆蓋，而且價(jià)格低廉。

Oryx Vision使用的是長(zhǎng)波太赫茲紅外激光的激光器，因?yàn)檫@種紅外光人眼不可見(jiàn)，功率更高。而這種紅外光還很難被水吸收，不會(huì)被云霧、強(qiáng)烈的陽(yáng)光直射所干擾。當(dāng)發(fā)射出的激光反射回傳感器時(shí)，光學(xué)器件將反射回的入射光引導(dǎo)到大量極小的整流納米天線上。入射光在被整流的天線中產(chǎn)生AC響應(yīng)，換句話說(shuō)，被轉(zhuǎn)換成DC信號(hào)。該系統(tǒng)的靈敏度是傳統(tǒng)LiDAR的上百倍。因?yàn)樘炀€將入射光處理為波，所以它們還可以檢測(cè)到多普勒效應(yīng)（由于其反彈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起的頻率變化），并且由此還可以確定在道路中或附近的其它物體的速度。
Oryx Vision采用的納米天線只有25平方微米，使用薄膜芯片制造工藝直接在集成電路上制造。每個(gè)納米天線只有5 x 5平方微米，使用薄膜芯片制造工藝在硅晶圓上形成陣列，成本相當(dāng)?shù)土?。而且這將使得信號(hào)被饋送到機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)相當(dāng)簡(jiǎn)單，而這個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以對(duì)場(chǎng)景中的對(duì)象進(jìn)行分類，從而使得對(duì)場(chǎng)景的感知更加智能化。

4. XenomatiX（比利時(shí)）
XenomatiX成立于2013年，總部位于比利時(shí)魯汶。其LiDAR沒(méi)有任何運(yùn)動(dòng)部件，尺寸小、功耗低，基于成熟的半導(dǎo)體元器件，創(chuàng)新的投影模式保證了出色的耐久性。通過(guò)數(shù)千束激光的同時(shí)照明，分辨率達(dá)到每秒百萬(wàn)次的測(cè)量，從而能識(shí)別汽車周圍的任一細(xì)節(jié)事物。使用平行的低功率激光束，利用電荷積分飛行時(shí)間（ToF）法來(lái)測(cè)量距離，工作范圍達(dá)200米。
5. Continental（德國(guó)）
德國(guó)大陸集團(tuán)（Continental）創(chuàng)始于1871年，是具有百年歷史的跨國(guó)性企業(yè)集團(tuán)，世界領(lǐng)先的汽車配套產(chǎn)品供應(yīng)商之一。大陸集團(tuán)依靠強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)的短距激光雷達(dá)SRL1成為一款可靠且高效的固態(tài)LiDAR，無(wú)需任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件即可實(shí)現(xiàn)正面碰撞檢測(cè)等應(yīng)用。SRL1提供基于紅外激光技術(shù)的緊急制動(dòng)輔助功能，且已經(jīng)在微型車上使用。Continental于去年買下美國(guó)的3D泛光（Flash）激光雷達(dá)公司Advanced ScientificConcepts，在法蘭克福車展上，大陸這一采用Flash技術(shù)方案的固態(tài)激光雷達(dá)也出現(xiàn)在展示區(qū)，設(shè)計(jì)探測(cè)距離達(dá)到200米。
6. TetraVue（美國(guó)）
         
TetraVue成立于2008年，總部位于美國(guó)加州。其獨(dú)創(chuàng)的“光切片（Light Slicer）”專利技術(shù)，集成了固態(tài)激光雷達(dá)發(fā)射單元，深度感知攝像頭，以及標(biāo)準(zhǔn)的CMOS和CCD像素技術(shù)等一系列傳感器和算法，能夠通過(guò)時(shí)間維度和距離維度的量測(cè)，利用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS傳感器測(cè)算光學(xué)強(qiáng)度信息。
TetraVue的高分辨率激光雷達(dá)，將標(biāo)準(zhǔn)的2D CMOS/CCD，結(jié)合新的飛行時(shí)間（TOF）模式，距離100米以上，低于200美元，投資者包括博世資本、三星、鴻海等。

7. Blackmore（美國(guó)）
     
Blackmore總部位于美國(guó)蒙大拿洲博茲曼，是研發(fā)緊湊型調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）LiDAR的領(lǐng)導(dǎo)者，并提供配套的分析工具軟件。產(chǎn)品可應(yīng)用在關(guān)鍵任務(wù)、汽車、軍事和工業(yè)環(huán)境，這些應(yīng)用場(chǎng)景中，傳統(tǒng)的光電/紅外傳感器和直接探測(cè)3D成像則受到成本和性能規(guī)格限制。Blackmore推出的全球首款汽車應(yīng)用的FMCW LiDAR，最大探測(cè)距離超過(guò)200m；速度測(cè)量＋／－ 150m／s， 分辨率0．2m／s。FMCWLiDAR并沒(méi)有采用最容易理解的主流飛行時(shí)間法（Time of Flight, ToF），而是通過(guò)測(cè)量反射波的頻率改變來(lái)測(cè)距，精度更高，原理與傳統(tǒng)雷達(dá)類似；通過(guò)分離多普勒頻移，可以同時(shí)提供目標(biāo)速度數(shù)據(jù)，不受霧、雨雪、灰塵影響。
Blackmore擁有獨(dú)一無(wú)二的創(chuàng)新型FMCW LiDAR技術(shù)，能夠?yàn)槲磥?lái)的自動(dòng)駕駛汽車提供全新維度的數(shù)據(jù)支持。”實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，需要應(yīng)用低成本LiDAR傳感器。除了更具成本效益，Blackmore的FMCW LiDAR技術(shù)相比傳統(tǒng)的脈沖LiDAR系統(tǒng)，還擁有許多極具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠幫助自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)商更快地達(dá)成設(shè)計(jì)目標(biāo)。Blackmore突破性的FMCW LiDAR技術(shù)可以消除干涉，提高遠(yuǎn)距離探測(cè)性能，并能夠同時(shí)支持距離和速度的探測(cè)，而這正是自動(dòng)駕駛更加安全的關(guān)鍵。”
除了LiDAR傳感器硬件，Blackmore還提供軟件和分析工具，例如用于行人識(shí)別的微多普勒步態(tài)識(shí)別技術(shù)，幫助它們最大化的利用FMCWLiDAR傳感器性能。。Blackmore首席執(zhí)行官RandyReibel博士稱，速度和距離的同時(shí)探測(cè)能力，正是Blackmore相比其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的差異化優(yōu)勢(shì)。同時(shí)測(cè)量任意物體的距離和速度信息，能夠?yàn)樽詣?dòng)駕駛系統(tǒng)提供更豐富的必要信息，實(shí)現(xiàn)更安全的自動(dòng)駕駛。

8. Strobe / GM（美國(guó)）
Strobe是從OEwaves獨(dú)立出來(lái)的一家專注于自動(dòng)駕駛汽車LiDAR開(kāi)發(fā)的創(chuàng)業(yè)公司。OEwaves由Strobe公司主要?jiǎng)?chuàng)始人之一創(chuàng)辦于2000年8月，核心技術(shù)包括光電振蕩器（OEO）和“回音壁模式（whispering gallery mode）”光學(xué)諧振腔。Strobe于2017年10月被通用（GM）收購(gòu)。收購(gòu)時(shí)Strobe僅有12名員工，該公司專注于為自動(dòng)駕駛汽車開(kāi)發(fā)100美元以下的全固態(tài)LiDAR。Strobe模仿線性調(diào)頻雷達(dá)開(kāi)發(fā)了一種線性頻率調(diào)制（FM）激光，其線性脈沖的頻率能夠線性變化。探測(cè)器通過(guò)測(cè)量反射的線性調(diào)頻脈沖激光的相位和頻率，不僅能夠獲得物體的距離信息，還能測(cè)量其相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。

9. 光珀智能（中國(guó)）
光珀智能（Genius Pros）位于中國(guó)杭州，該公司推出了“光珀第一代ToF傳感器芯片”，基于這樣的芯片，構(gòu)建了三個(gè)固態(tài)面陣式激光雷達(dá)技術(shù)平臺(tái)，分別滿足不同距離下（近、中、遠(yuǎn)），強(qiáng)陽(yáng)光下（100Klux），大場(chǎng)景（70?），高精度（<1%），高空間分辨率（0.06?V）等三維感知需求。這三個(gè)技術(shù)平臺(tái)可以服務(wù)于智能安防、機(jī)器人的導(dǎo)航與避障、無(wú)人駕駛的環(huán)境感知。特別是在無(wú)人駕駛領(lǐng)域，光珀的傳感器滿足了量產(chǎn)無(wú)人車對(duì)激光雷達(dá)低成本、高空間分辨率的兩大需要。
10. 北醒光子（中國(guó)）
北醒光子（Benewake）于2015年成立于北京，專注于固態(tài)激光雷達(dá)的研發(fā)和制造。北醒研發(fā)的CE30，是一款具有大視場(chǎng)角的全固態(tài)激光雷達(dá)。它可同時(shí)輸出132°水平視場(chǎng)、9°垂直視場(chǎng)范圍內(nèi)的灰度與深度信息，且內(nèi)部無(wú)任何機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，以保證更高的可靠性與穩(wěn)定性。
此外，ADI亞德諾半導(dǎo)體從Vescent公司購(gòu)買了可用于改變光束方向的液晶光導(dǎo)技術(shù)，還與提供固態(tài)照明模塊的TriLumina公司，合作開(kāi)發(fā)低成本的汽車快閃激光雷達(dá)模組。德國(guó)激光雷達(dá)供應(yīng)商Ibeo，國(guó)內(nèi)鐳神智能、速騰聚創(chuàng)等企業(yè)均已在全固態(tài)LiDAR領(lǐng)域布局，速騰聚創(chuàng)已經(jīng)展示其MEMS固態(tài)激光雷達(dá)。顯然，搶占全固態(tài)LiDAR的先機(jī)，就搶食到未來(lái)自動(dòng)駕駛的“香餑餑”，全固態(tài)LiDAR已成為兵家必爭(zhēng)之地。 
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