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2022年的FMCW激光雷達,仍是未來可期?

21克888 ? 來源:電子發(fā)燒友 ? 作者:Leland ? 2022-04-18 08:38 ? 次閱讀
在眼花繚亂的激光雷達技術(shù)中,出鏡率最低的莫過于FMCW。這類激光雷達一度被認為是實現(xiàn)L4級別以上自動駕駛的關(guān)鍵技術(shù),但在早一步實現(xiàn)量產(chǎn)的ToF激光雷達面前,F(xiàn)MCW似乎正在節(jié)節(jié)敗退,只有少數(shù)公司仍在堅持。這讓人不禁產(chǎn)生遐想,在激光雷達市場競爭加劇化的當下,F(xiàn)MCW是否還有一席之地?

都說未來可期,但玩家寥寥無幾

在諸多激光雷達技術(shù)中,不少人都認可FMCW的表現(xiàn),比如探測距離、抗惡劣天氣條件、抗其他傳感器干擾、低成本等等。但一談到商業(yè)化,就會發(fā)現(xiàn)如今FMCW激光雷達絕對不會是各大公司首選,已經(jīng)公布的車型中幾乎沒有多少用到FMCW激光雷達,連研發(fā)生產(chǎn)這類激光雷達的公司也是寥寥無幾。

這是因為要想打造FMCW激光雷達,需要先進的光子集成電路技術(shù),不僅考驗公司的設(shè)計實力,更大的挑戰(zhàn)還是硅光芯片的制造能力。Mobileye背靠英特爾強大的硅光平臺,所以才有這個資金和實力去追這一技術(shù),而Aeva、Aurora等其余Fabless公司,大部分都在燒錢去打造這樣一個量產(chǎn)難度高的產(chǎn)品,靠代工廠的硅光技術(shù)來完成芯片的生產(chǎn)。雖說生產(chǎn)成本低,但在面臨制造難度的限制,這一優(yōu)勢一時半會也就體現(xiàn)不出來了,畢竟連Mobileye都還沒有可以拿出來賣的成品。

不只是自動駕駛汽車

盡管FMCW激光雷達在自動駕駛上的前景不錯,也是業(yè)界主要聚焦的市場,但這并非是此類激光雷達唯一的應(yīng)用場景,這不,一家公司將目光投向了機器人工業(yè)自動化領(lǐng)域。美國初創(chuàng)公司SiLC Technologies于去年底發(fā)布了一款新的FMCW激光雷達傳感器產(chǎn)品,名為Eyeonic。

Eyeonic傳感器內(nèi)部構(gòu)造 / SiLC Technologies

雖然量產(chǎn)激光雷達的難度限制了這個市場的增長,但SiLC正在采用成熟的半導(dǎo)體制造工藝來應(yīng)對這一挑戰(zhàn),盡管SiLC是一家Fabless公司,但他們擁有自己的專屬工藝,并與日本的北陽達成了緊密合作。Eyeonic所用的視覺芯片擁有相干視覺傳感器所需所有光電特性,將超窄線寬的激光器、光放、鍺探測器和無源器件集成在單個芯片上,每個核心一次處理單個像素的返回光子。

對于機器人應(yīng)用而言,F(xiàn)MCW激光雷達可以利用其優(yōu)勢解決傳統(tǒng)方案的一些感知挑戰(zhàn),比如照明條件。雖然在倉庫等室內(nèi)場景,配有激光雷達的移動機器人可以做到不錯的室內(nèi)檢測,但一旦到了碼頭裝卸這樣陽光強烈的室外場景,F(xiàn)MCW這樣抗陽光和其它傳感器干擾的技術(shù)就是更優(yōu)的解決方案了,其它的激光雷達不得不采取一些巧妙的設(shè)計才能緩解這一問題。

其次,F(xiàn)MCW可以做到直接速度測量,ToF雖然也能做到,但需要通過多次測量才能算出來。如此一來,F(xiàn)MCW激光雷達可重點判斷移動物體,從而省去機器學(xué)習(xí)的訓(xùn)練過程。

對于自動駕駛市場,SiLC也意識到汽車產(chǎn)品的設(shè)計周期往往會拉長到3至5年,但該市場中的一些細分領(lǐng)域,F(xiàn)MCW激光雷達預(yù)計能在2025年左右率先量產(chǎn)商用,比如自動駕駛公交車或AGV等。

換一種調(diào)制方式

鑒于如今的FMCW也存在一定的限制,并非十全十美的激光雷達方案,有的廠商提出了另一種思路,RMCW,也就是隨機調(diào)制連續(xù)波。RMCW激光雷達與FMCW激光的差異就在信號調(diào)制上,前者發(fā)射的是由偽隨機二進制序列調(diào)制的光波,這也是澳大利亞初創(chuàng)激光雷達公司Baraja選取的方案。

Spectrum HD激光雷達 / Baraja

Spectrum HD是Baraja主打的RMCW激光雷達,可以做到0.01米至600米的絕對測量范圍,即便是黑暗物體也能做到230米以上的探測距離。傳統(tǒng)的激光雷達的分辨率基本取決于旋轉(zhuǎn)鏡以及光源移動的精度,而Baraja的RMCW激光雷達所用的光譜掃描技術(shù)無需任何移動部件,就能利用垂直縱軸上的完全掃描,也正是這一技術(shù)為其提供了2000個通道,將垂直分辨率做到了0.01°。與FMCW激光雷達相比,RMCW激光雷達無需掃頻的激光源,而這正是FMCW的一大挑戰(zhàn)。

光譜掃描還提供了一項更加智能的功能,那就是聚焦。傳統(tǒng)激光雷達實現(xiàn)高分辨率的方式之一就是高點頻,然而除了激光器本身的點頻參數(shù)外,提高只剩增加激光器一途,如此一來,對設(shè)計和成本都會造成影響。而Baraja的動態(tài)聚焦通過動態(tài)改變點云密度的方式,聚焦在FOV中特定的對象上,從而達到最高0.04°x 0.02°,解決高速場景下對分辨率的需求。

雖然Baraja的Spectrum HD激光雷達也尚未量產(chǎn),但已經(jīng)確定今年年內(nèi)會送樣,并計劃于明年開始量產(chǎn)。可以看出,不管是哪種激光雷達,量產(chǎn)永遠都是最大的難題。
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