隨著汽車智能化的發展，越來越多的車輛搭載了自動駕駛技術。2020年2月，國家發展改革委員會等11部委聯合印發了《智能汽車創新發展戰略》，提出了2025年實現有條件智能駕駛汽車的規模化生產（L3級別），2035年全面將建成中國標準的智能汽車體系的愿景。據前瞻技術研究院的數據顯示，2019 年國內自動駕駛市場規模為 1125 億元，預計至 2023 年可達 2381 億元，年復合增長率達到 20%。

事實上，自動駕駛、或者說ADAS(高級駕駛輔助系統)的本質是汽車與環境的對話，這意味著要將來自不同類型傳感器的輸入組合在一起，從而為各種自動駕駛解決方案提供大量數據。目前有大量景深測量技術可以實現這些應用：超聲波器件最為經濟高效，但其范圍、分辨率和可靠性都很有限；雷達的檢測范圍和可靠性得到大幅提升，但它的角分辨率存在限制；立體視覺的計算成本非常高，而且如果不能妥善校準，則精度非常有限；激光雷達（LiDAR）系統一般體積大，成本高，卻能憑借出色的角分辨率和較低的算法處理在長探測距離下實現精準測距，涉及到高精地圖、實時定位以及障礙物檢測等多項技術應用方面都離不開LiDAR。目前，包括ADI在內的許多公司都致力于開發更加精準、功耗低、尺寸小，且更加經濟高效的LiDAR傳感器。

全自動駕駛需要采用傳感器融合策略

安全、高性價比LiDAR系統的設計挑戰

設計LiDAR系統時會面臨一些技術挑戰，主要挑戰之一就是近紅外波長要保持在人眼安全限值之下。目前存在多種不同的LIDAR系統技術，設計復雜程度各不相同，各有其優點和缺點，但所有設計需要關注的基礎方面都相同。

LiDAR系統設計要確定系統對小目標的探測能力，在多少遠處能探測到多低反射率的多小尺寸的目標。同時這也就定義了系統需要的角分辨率。由此可以計算得出可達到的最小信噪比(SNR)，該最小信噪比就決定了系統探測的檢測概率與誤檢概率。

了解感知環境和必要的信息量，作出適當的設計權衡，從而開發出成本和性能最佳的解決方案。一般來說，高速應用需要采用檢測距離更長的LiDAR系統。

分辨率是LiDAR系統設計中的另一個重要系統特性。精細的角度分辨率使LiDAR系統能夠從某一個被測目標接收到多個像素的回波信號。

1°水平分辨率的32線掃描LIDAR系統

為能安全的自動行駛，不僅方位角需要高分辨率，有時候還需要俯仰角高分辨率。

一旦確定下來自動駕駛設備的速度與行駛場景，需要探測目標的性質以及要達到的性能，就可以構建符合其應用的LiDAR系統構架。ADI豐富的高性能信號鏈和電源管理組件產品系列會提供所需的構建塊，幫助設計存在不同限制（例如尺寸和成本）的系統。

使用分立元件的LiDAR系統

高度可配置評估系統輔助實施LiDAR設計

ADI曾于2019年6月宣布與First Sensor合作開發LiDAR產品，以加快實現自動駕駛未來。First Sensor擁有超過25年的LiDAR 光電二極管（APD）制造經驗，APD是將光轉換為光電流的高度敏感的探測器陣列，優化其與ADI自身的跨阻放大器(TIA)之間的互聯對本底噪聲和所能實現的帶寬有非常關鍵的影響。對這兩個參數的改善將直接轉換為LIDAR系統的更高性能，使該系統可在更遠的距離以更高的精度檢測到對象。

在年初舉辦的CES2020上，ADI公司就展示了基于上述合作開發的16通道、完整純閃光式LiDAR評估系統。該評估系統以ADI的ADAL6110-16為核心，這是一款低功率、16通道的集成式LiDAR信號處理器(LSP)。該器件為相關的照明區域提供時序控制和對接收的波形采樣的時序，且能對獲取的波形實施數字化。ADAL6110-16集成了高靈敏度的模擬元件，可以幫助降低本底噪聲，使系統能夠捕獲能量很低的回波信號。相對于采用類似信號鏈的分立式元件方案，使用集成信號鏈可以減小LIDAR系統設計的尺寸大小、重量和功耗。

使用集成式16通道ADAL6110-16的EVAL-ADAL6110-16 LiDAR評估模塊

這款LiDAR信號處理器從所有16通道捕捉數據并數字化創建出要在黑膠處理器上處理的波形。該系統完全獨立，通過USB線纜供電，需要的功率不超過2.5W。

滿足個性化設計需求的緊湊型固態LiDAR系統

LiDAR正在發展為經濟高效的緊湊型固態設計，可以放置在車輛周邊的多個位置，以支持完整的360?覆蓋范圍，是當今機器人出租車(robo-taxi)測試車輛采用的主要感知傳感器之一。此外，LiDAR系統已經出現在高端豪華零售汽車中，如奧迪A8，該車型的半自動駕駛功能在60 km/h時速以下可激活短程傳感系統。

作為ADI公司自動駕駛車輛感知檢測戰略的關鍵支柱，LiDAR利用光脈沖，可以切實可信地將物理世界實時轉換為3D數字圖像。目前，集成在測試車輛上的傳統LiDAR系統價格高昂。此外，它們可能不太美觀并且包含可能導致系統停機的機械組件。ADI公司在真正非機械式且經濟高效的LiDAR技術上進行了大量投資，以促進汽車LiDAR系統的采納成為主流，并使汽車供應商和OEM能夠在客車中部署基于LiDAR的ADAS和自動駕駛應用。ADI公司擁有豐富的高性能信號鏈和電源管理元件，可用于構建幾乎任何LiDAR系統。這些產品適用于脈沖或FMCW/連續波系統，以及構建在900 nm至1500 nm波長范圍內的系統。

ADI公司的AD-FMCLIDAR1-EBZLiDAR開發解決方案系統架構

AD-FMCLIDAR1-EBZ 是ADI經過實踐檢驗的1D非掃描 LiDAR開發模塊硬件平臺，它可以靈活地滿足個性化設計需求，縮短產品上市時間，并降低 LiDAR 開發的復雜性。它包括可在客戶設計中集成的開源軟件框架以及 Matlab 和 Python 的包裝器。通過 FMC 連接器與 FGPA 配對后，可用于 LiDAR 軟件和算法開發。在開發軟件和算法的同時，可以利用硬件設計實現產品化。

ADI LiDAR 客戶原型設計平臺

總結

過去25年來，ADI公司一直致力于汽車安全和ADAS發展?，F在，ADI正在為自動駕駛的未來奠定基礎。ADI公司目前圍繞高性能雷達和激光雷達等領域的卓越積累，提供高性能傳感器和信號/功率鏈解決方案。這些解決方案不僅將大幅提高ADAS系統的性能，而且還將降低整個平臺的實施成本，從而加快我們邁向自動駕駛的步伐。

來源：傳感器技術”

責任編輯：PSY

原文標題：多樣化LiDAR系統設計實現自動駕駛傳感器融合策略完美閉環

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