“幾片玻璃”就能隨意控制光的方向？新技術(shù)加速固態(tài)激光雷達(dá)落地

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）去年開始，激光雷達(dá)開始大規(guī)模登上智能汽車，但也可以發(fā)現(xiàn)，市面上的激光雷達(dá)基本是都是混合固態(tài)方案，而普遍被認(rèn)為是激光雷達(dá)主流發(fā)展方向的全固態(tài)直到現(xiàn)在依然沒有能夠大規(guī)模量產(chǎn)的產(chǎn)品。

不過最近固態(tài)激光雷達(dá)廠商們也有一些新進(jìn)展，就在上周，激光雷達(dá)供應(yīng)商Quanergy宣布，其OPA（光學(xué)相控陣）技術(shù)的激光雷達(dá)已經(jīng)成功實現(xiàn)250米的探測距離。去年8月，Quanergy曾成功展示了業(yè)界首款基于OPA的固態(tài)激光雷達(dá)，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(fā)光特性以及振幅，可以實現(xiàn)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(xiàn)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(tài)激光雷達(dá)主要有三種技術(shù)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(yōu)勢，比如視場角、分辨率等，正是另一種技術(shù)路線Flash激光雷達(dá)的劣勢。

Flash激光雷達(dá)的成像原理是，發(fā)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，F(xiàn)lash激光雷達(dá)的功率密度并不能做到很高。所以Flash激光雷達(dá)目前的問題在于，受到功率密度限制，導(dǎo)致視場角、探測距離、分辨率三個參數(shù)無法兼顧，即如果要探測距離遠(yuǎn)，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(wǎng)

那么在功率密度限制下，如何提升激光雷達(dá)性能？最近自動駕駛傳感技術(shù)供應(yīng)商LeddarTech就推出了一個被稱為LeddarSteer的固態(tài)數(shù)字光束轉(zhuǎn)向解決方案。這個解決方案目的是控制激光雷達(dá)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(wǎng)

LeddarSteer是一種基于液晶和偏振光柵的數(shù)字光束控制技術(shù)，能夠快速、準(zhǔn)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(dá)的發(fā)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(dá)的性能，包括實現(xiàn)高達(dá)120°x60°的寬視場。

圖源：LeddarTech官網(wǎng)

在采用了這種方案后，可以明顯降低激光雷達(dá)本身的設(shè)計難度，包括降低光學(xué)設(shè)計難度、降低了激光雷達(dá)組件的尺寸和成本。同時兼容多種激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)，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(tài)激光雷達(dá)實現(xiàn)量產(chǎn)的進(jìn)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(tài)數(shù)字激光雷達(dá)的A樣，至于量產(chǎn)，計劃要到2025年才能實現(xiàn)。

在文章開始時提到的Quanergy，早在2017年就已經(jīng)表示下線OPA激光雷達(dá)，但目前僅有部分用于工業(yè)等領(lǐng)域，汽車端的應(yīng)用依然未見落地。曾計劃在2020年量產(chǎn)的Fisker，本應(yīng)搭載QuanergyS3，但由于Fisker本身跳票，如今的量產(chǎn)計劃已經(jīng)延后到2024年。

如今看來，全固態(tài)激光雷達(dá)就類似于一些電動新勢力車企，雷聲大雨點小，產(chǎn)品遲遲未能量產(chǎn)。不過，看回激光雷達(dá)在汽車上的使用歷史，最早從2018由奧迪引進(jìn)到旗下A8車型上，而大規(guī)模應(yīng)用，也僅僅是去年9月才開始。

按照技術(shù)路線的迭代，全固態(tài)激光雷達(dá)從進(jìn)度上看，基本上都還處于車企導(dǎo)入的狀態(tài)，首先驗證需要一段很長的時間、另外量產(chǎn)一致性和成本等還需要優(yōu)化。所以目前主流的包括轉(zhuǎn)鏡、MEMS等激光雷達(dá)至少還會有三到四年的市場發(fā)展空間。