電子發燒友網報道(文/梁浩斌)去年開始,激光雷達開始大規模登上智能汽車,但也可以發現,市面上的激光雷達基本是都是混合固態方案,而普遍被認為是激光雷達主流發展方向的全固態直到現在依然沒有能夠大規模量產的產品。
不過最近固態激光雷達廠商們也有一些新進展,就在上周,激光雷達供應商Quanergy宣布,其OPA(光學相控陣)技術的激光雷達已經成功實現250米的探測距離。去年8月,Quanergy曾成功展示了業界首款基于OPA的固態激光雷達,覆蓋范圍為100米;今年1月,Quanergy將這個范圍提升至200米。
OPA的原理,是通過多個同相和振幅完全可控的單元組成的陣列,通過改變不同單元的電壓,改變每個單元的發光特性以及振幅,可以實現改變光束相位輪廓來改變光束的角度。這意味著OPA不需要任何可移動部件,就能實現較大視場角的范圍掃描,以及更高的分辨率。
這里需要提一下,目前全固態激光雷達主要有三種技術路線,OPA、FMCW、Flash,其中OPA以及Flash賽道上玩家相對較多,所以理論上更有可能成為未來主流。而剛剛提到OPA的優勢,比如視場角、分辨率等,正是另一種技術路線Flash激光雷達的劣勢。
Flash激光雷達的成像原理是,發射大面積激光一次性照亮整個場景,再利用多個傳感器去接收探測反射光。但最大的問題是,這樣的工作模式需要非常高的激光功率,而在體積限制之下,Flash激光雷達的功率密度并不能做到很高。所以Flash激光雷達目前的問題在于,受到功率密度限制,導致視場角、探測距離、分辨率三個參數無法兼顧,即如果要探測距離遠,就要犧牲視場角或分辨率;如果需要高分辨率,就要犧牲視場角或探測距離。
不過最近固態激光雷達廠商們也有一些新進展,就在上周,激光雷達供應商Quanergy宣布,其OPA(光學相控陣)技術的激光雷達已經成功實現250米的探測距離。去年8月,Quanergy曾成功展示了業界首款基于OPA的固態激光雷達,覆蓋范圍為100米;今年1月,Quanergy將這個范圍提升至200米。
OPA的原理,是通過多個同相和振幅完全可控的單元組成的陣列,通過改變不同單元的電壓,改變每個單元的發光特性以及振幅,可以實現改變光束相位輪廓來改變光束的角度。這意味著OPA不需要任何可移動部件,就能實現較大視場角的范圍掃描,以及更高的分辨率。
這里需要提一下,目前全固態激光雷達主要有三種技術路線,OPA、FMCW、Flash,其中OPA以及Flash賽道上玩家相對較多,所以理論上更有可能成為未來主流。而剛剛提到OPA的優勢,比如視場角、分辨率等,正是另一種技術路線Flash激光雷達的劣勢。
Flash激光雷達的成像原理是,發射大面積激光一次性照亮整個場景,再利用多個傳感器去接收探測反射光。但最大的問題是,這樣的工作模式需要非常高的激光功率,而在體積限制之下,Flash激光雷達的功率密度并不能做到很高。所以Flash激光雷達目前的問題在于,受到功率密度限制,導致視場角、探測距離、分辨率三個參數無法兼顧,即如果要探測距離遠,就要犧牲視場角或分辨率;如果需要高分辨率,就要犧牲視場角或探測距離。

圖源:LeddarTech官網
那么在功率密度限制下,如何提升激光雷達性能?最近自動駕駛傳感技術供應商LeddarTech就推出了一個被稱為LeddarSteer的固態數字光束轉向解決方案。這個解決方案目的是控制激光雷達中激光脈沖的方向,也就說不需要一個可活動的模塊,比如MEMS等,就能完成對光線方向的改變,以擴大視場角。

圖源:LeddarTech官網
LeddarSteer是一種基于液晶和偏振光柵的數字光束控制技術,能夠快速、準確、可靠地將光線控制在所需的角度。而光束控制銅鼓將視場劃分稱多個小的部分,并將激光雷達的發射器或接收器重新定向到這些小的部分中,以此增強激光雷達的性能,包括實現高達120°x60°的寬視場。

圖源:LeddarTech官網
在采用了這種方案后,可以明顯降低激光雷達本身的設計難度,包括降低光學設計難度、降低了激光雷達組件的尺寸和成本。同時兼容多種激光雷達結構,使得這種方案有著更高的適用性。
而這種方案會不會加速全固態激光雷達實現量產的進度?畢竟在上周,走Flash路線的Ouster才宣布成功交付第一臺全固態數字激光雷達的A樣,至于量產,計劃要到2025年才能實現。
在文章開始時提到的Quanergy,早在2017年就已經表示下線OPA激光雷達,但目前僅有部分用于工業等領域,汽車端的應用依然未見落地。曾計劃在2020年量產的Fisker,本應搭載QuanergyS3,但由于Fisker本身跳票,如今的量產計劃已經延后到2024年。
如今看來,全固態激光雷達就類似于一些電動新勢力車企,雷聲大雨點小,產品遲遲未能量產。不過,看回激光雷達在汽車上的使用歷史,最早從2018由奧迪引進到旗下A8車型上,而大規模應用,也僅僅是去年9月才開始。
按照技術路線的迭代,全固態激光雷達從進度上看,基本上都還處于車企導入的狀態,首先驗證需要一段很長的時間、另外量產一致性和成本等還需要優化。所以目前主流的包括轉鏡、MEMS等激光雷達至少還會有三到四年的市場發展空間。
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