時代發展瞬息萬變，技術進步為世界帶來無盡的可能性。20世紀，列車時速還不到100公里/小時，如今上海磁懸浮列車的時速已達到460公里/小時。21世紀初，1200萬像素的攝像頭被認為是頂尖技術，如今的華為P40智能手機已擁有超5000萬像素的超感知攝像頭。縱觀當前激光雷達（LiDAR）技術的發展趨勢，短程、低分辨率和/或窄視場角（FoV）是其主要瓶頸。據麥姆斯咨詢報道，近期，LeddarTech光束操縱技術LeddarSteer改變了這一局面，助力實現遠程、高分辨率和寬視場角的激光雷達。

LeddarSteer是一種汽車級固態數字光束操縱技術，廣泛適用于激光雷達制造商、1-2級汽車供應商和系統集成商的激光雷達產品。通過巧妙運用液晶和光偏振效應，LeddarSteer能夠實現：

? 提升信噪比、增加激光雷達測距范圍

? 提高并可以定制分辨率

? 減小激光雷達體積、降低成本、減化系統復雜性

? 更強的魯棒性和可靠性，以及更高的MTBF（平均故障間隔時間）

? 擴展視場俯仰角和方位角；每軸可達120°

? 全面、動態地控制感興趣區域

圖1 LeddarSteer擴大和分割視場角的能力

LeddarSteer——激光雷達制造商的發展引擎

在激光雷達商業化部署過程中，規格、成本、外形尺寸、安全性和質量是激光雷達制造商須考慮的關鍵因素。數字光束操縱技術LeddarSteer可有效解決激光雷達制造商面臨的以上問題。

激光雷達的三個關鍵參數分別是測距范圍、分辨率和視場角。LeddarSteer可將整個視場分割成更小的感興趣區域，并將激光信號定向在更小的區域，從而提升信噪比以及增大測距范圍。這種方法的另一個好處是由于信號集中在更小的區域內，因此能夠按需提高分辨率。大多數的光束操縱技術，例如微機電系統（MEMS）和光學相控陣（OPA），僅能提供60°的視場角，但是，LeddarSteer可提供橫軸或縱軸高達120°的視場角。

其次，LeddarSteer通過分割視場角并單獨尋址每個部分，大大降低了激光雷達的成本和外形尺寸。對于給定的視場角，傳統激光雷達需要1 x 16陣列探測器，LeddarSteer使用1 x 4陣列探測器即可實現相同的視場角和特性，從而顯著降低了成本并減小了尺寸。通常，高性能激光雷達非常昂貴，然而，LeddarSteer通過使激光雷達制造商能夠繼續使用其現有的2000像素系統，而非構建一個更新的、成本倍增的40000像素系統，從而降低了此類激光雷達的成本。此外，在更大的系統中，該技術優勢將成倍增加，因為更多的分割數量會帶來更優的成本因子和外形尺寸優勢。

第三，與現有的光束操縱技術不同，LeddarSteer是利用液晶和光偏振效應而開發的純固態技術，沒有任何活動部件。LeddarSteer基于IATF-16949汽車質量管理體系標準開發，非常適用于車載激光雷達。同樣，LeddarTech是一家通過ISO 9001認證的公司，擁有扎實的專業知識和規范的工作流程。多年來，LeddarTech憑借其在激光雷達技術方面的豐富經驗、專業知識以及強大的專利組合，將最前沿的技術融入激光雷達商業化部署。

探尋LeddarSteer背后的技術

大多數物質以固態、液態或氣態的狀態存在。然而，在固態和液態之間存在另一種被稱為液晶的狀態。某些材料在適當的條件下（如溫度和壓力）會變成液晶。

構成光的電磁波能夠在所有平面上振動。然而，極化電磁波在垂直于傳播方向的兩個平面（稱為線偏振）或這些平面的組合（稱為圓偏振）中振動。

液晶的一個特性是它們會改變偏振光的方向。雖然改變偏振光的方向方法有很多，例如通過扭曲向列型液晶，但LeddarTech通過使用兩個基于液晶的組件完成兩個不同任務來實現這一點。第一個組件是控制圓偏振方向的動態可控液晶單元層，第二個組件是無源液晶（偏振光柵），其中液晶分子的方向固定在一個模式中，如下圖所示。

圖2 利用液晶和偏振光柵進行光束操縱的示意圖

當光通過第一層時，根據偏振方向的不同，圓偏振光被偏轉到一個相反的角度。第二層是液晶組件，即偏振光柵，用于光偏轉操縱。要改變光的方向，必須改變圓偏振。通過在該結構單元上施加電壓，可以使影響偏振的液晶分子在任何時刻根據所需方向定向。

LeddarSteer開啟空前靈活的激光雷達時代

LeddarSteer最獨特的元素是其軟件定義功能，可隨時改變視場角中的感興趣區域。該功能可實現動態性能調整，并允許一個傳感器（激光雷達）處理多個應用場景，如轉彎、出口、變道和斜坡。根據不同的應用需求，同一款LeddarSteer可用于不同城市和高速公路駕駛場景。

此外，LeddarSteer的靈活性能夠擴展兼容以下項目：

? 其他光束操縱技術，例如MEMS和OPA

? 廣泛的波長范圍（NIR、SWIR、MWIR、LWIR）

? 多種測距方案，如ToF、Flash和FMCW激光雷達

LeddarSteer旨在根據客戶實際應用需求為發射端和/或接收端賦能。

結語

LeddarSteer是一種可將短程、窄視場角、低分辨率激光雷達轉換為遠程、寬視場角、高分辨率激光雷達的領先光束操縱技術。LeddarSteer使激光雷達制造商、1-2級汽車供應商和系統集成商能夠通過分割視場角并提供光束操縱功能為每個具體應用提供靈活的解決方案，從而降低激光雷達成本、尺寸和設計復雜性。該技術能夠對感興趣區域進行動態調整，使激光雷達制造商開發一種激光雷達即可用于多個應用場景。此外，LeddarSteer還可以與現有的光束掃描技術（如MEMS或OPA）結合，實現實現單一/混合掃描。LeddarSteer兼容廣泛的波長范圍，可用于發射端和/或接收端。

目前，LeddarSteer光束操縱技術已經用于LiDAR XLRator——它是由LeddarTech、意法半導體（STMicroelectronics）、艾邁斯歐司朗（ams OSRAM）、TE Connectivity（泰科電子）旗下公司First Sensor、瑞薩（Renesas）和Xilinx（賽靈思）共同開發的激光雷達開發平臺。此外，LeddarTech還提供LeddarSteer評估套件，使客戶能夠在獨立平臺上測試LeddarSteer各項功能，并能夠在激光雷達設計開發中集成LeddarSteer技術。