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普及自动驾驶福音 解析固态激光雷达的利与弊

导读: 为了降低激光雷达的成本,也为了提高可靠性,满足车规的要求,激光雷达的发展方向自然从机械式激光雷达转向了固态激光雷达。

作为自动驾驶的核心装备之一的激光雷达,为何在汽车上没有大规模应用?原因就是其几万美元的价格实在太高,甚至比测试车还要贵。目前,很多激光雷达供应商的产品十分昂贵,量产汽车根本搭载不起,为了自动驾驶技术的普及与发展,固态激光雷达也就成为了市场的新宠儿。今天笔者就和大家聊聊固态激光雷达,看看它有比传统激光雷达到底强在哪儿。

普及自动驾驶的福音 解析固态激光雷达的利与弊

目前我们常见的车载激光雷达,基本都是机械式,其明显特征就是拥有机械部件可以旋转,比如百度自动驾驶汽车上的Velodyne 64线激光雷达。它的优势以前的文章已经介绍过,我们就不在多说了,但由于机械式的设计也直接构成了当下激光雷达的几项不足。首先,光路调试、装配复杂,生产周期漫长,导致成本居高不下。其次,机械旋转部件在行车环境下的可靠性不高,难以符合车规的严苛要求。

因此,为了降低激光雷达的成本,也为了提高可靠性,满足车规的要求,激光雷达的发展方向自然从机械式激光雷达转向了固态激光雷达。

普及自动驾驶的福音 解析固态激光雷达的利与弊

所谓的固态激光雷达,大家普遍的认识是不旋转的就是固态激光雷达。通常分为三种,基于相控阵、Flash、MEMS三种方式实现的。

采用相控阵原理实现固态激光雷达,完全取消了机械结构,通过调节发射阵列中每个发射单元的相位差来改变激光的出射角度。光学相控阵一般都是通过电信号对其相位进行严格的控制实现光束指向扫描,因此也可以称为电子扫描技术。但也易形成旁瓣,影响光束作用距离和角分辨率,同时生产难度高。

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采用3D Flash技术的固态激光雷达属于非扫描式雷达,发射面阵光,是以2维或3维图像为重点输出内容的激光雷达。虽然稳定性和成本不错,但主要问题在于探测距离较近,在技术的可靠性方面还存在问题。

而基于MEMS的固态激光雷达,是通过微振镜的方式改变单个发射器的发射角度进行扫描,由此形成一种面阵的扫描视野。目前基于MEMS方式的激光雷达,有很多的厂家在研发。MEMS相对于前两者,技术上更容易实现,且价格也比较低廉。因此被主机厂商也一致看好。

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固态激光雷达有很多优势,首先其结构简单、尺寸小,由于不需要旋转部件,可以大大压缩雷达的结构和尺寸,提高使用寿命,并降低成本。其次,机械式激光雷达由于光学结构固定,适配不同车辆往往需要精密调节其位置和角度,固态激光雷达可以通过软件进行调节,大大降低了标定的难度,加快扫描速度快与精度。

不过固态激光雷达也有它相应的缺点,固态意味着激光雷达不能进行360度旋转,只能探测前方。因此要实现全方位扫描,需在不同方向布置多个固态激光雷达。另外,固态激光雷达依然无法解决极端气候下,无法施展性能的弊端。如果与全天候工作的毫米波雷达相结合的话,必然可以大大提升自动驾驶汽车的探测性能。

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Quanergy是一家专注于研发激光雷达的初创公司,在2016年发布了号称全球首款的固态激光雷达传S3,其成本在200美元。官方透露,如果量产每台成本有望控制在100美元。S3采用了相控阵技术,不含任何旋转活动部件,实现了小型化,并提高了可靠性。

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