FMCW激光雷達(dá)在自動駕駛上的前景

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/周凱揚(yáng))在眼花繚亂的激光雷達(dá)技術(shù)中，出鏡率最低的莫過于FMCW。這類激光雷達(dá)一度被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)L4級別以上自動駕駛的關(guān)鍵技術(shù)，但在早一步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的ToF激光雷達(dá)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(jiān)持。這讓人不禁產(chǎn)生遐想，在激光雷達(dá)市場競爭加劇化的當(dāng)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(dá)技術(shù)中，不少人都認(rèn)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(dá)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(dá)，連研發(fā)生產(chǎn)這類激光雷達(dá)的公司也是寥寥無幾。

這是因?yàn)橐氪蛟霧MCW激光雷達(dá)，需要先進(jìn)的光子集成電路技術(shù)，不僅考驗(yàn)公司的設(shè)計(jì)實(shí)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(qiáng)大的硅光平臺，所以才有這個資金和實(shí)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(dá)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(dá)唯一的應(yīng)用場景，這不，一家公司將目光投向了機(jī)器人和工業(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(dá)傳感器產(chǎn)品，名為Eyeonic。

雖然量產(chǎn)激光雷達(dá)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(dá)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(jī)器人應(yīng)用而言，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)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(dá)的移動機(jī)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(qiáng)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(dá)不得不采取一些巧妙的設(shè)計(jì)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(dá)可重點(diǎn)判斷移動物體，從而省去機(jī)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(jì)周期往往會拉長到3至5年，但該市場中的一些細(xì)分領(lǐng)域，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)預(yù)計(jì)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(dá)方案，有的廠商提出了另一種思路，RMCW，也就是隨機(jī)調(diào)制連續(xù)波。RMCW激光雷達(dá)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(jī)二進(jìn)制序列調(diào)制的光波，這也是澳大利亞初創(chuàng)激光雷達(dá)公司Baraja選取的方案。

Spectrum HD是Baraja主打的RMCW激光雷達(dá)，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(dá)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(dá)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(dá)相比，RMCW激光雷達(dá)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(xiàng)更加智能的功能，那就是聚焦。傳統(tǒng)激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)高分辨率的方式之一就是高點(diǎn)頻，然而除了激光器本身的點(diǎn)頻參數(shù)外，提高只剩增加激光器一途，如此一來，對設(shè)計(jì)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(diǎn)云密度的方式，聚焦在FOV中特定的對象上，從而達(dá)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(dá)也尚未量產(chǎn)，但已經(jīng)確定今年年內(nèi)會送樣，并計(jì)劃于明年開始量產(chǎn)?？梢钥闯?，不管是哪種激光雷達(dá)，量產(chǎn)永遠(yuǎn)都是最大的難題。

原文標(biāo)題：2022年的FMCW激光雷達(dá)，仍是未來可期?

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審核編輯：湯梓紅