大FOV、小體積，超表面激光雷達(dá)又有新進(jìn)展

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）最近隨著自動(dòng)駕駛BEV感知的火熱，對(duì)于自動(dòng)駕駛需不需要激光雷達(dá)的爭(zhēng)議重新被擺上臺(tái)面。無(wú)論如何，激光雷達(dá)行業(yè)已經(jīng)踏入了快速增長(zhǎng)期，Yole最近發(fā)布的報(bào)告顯示，2022年激光雷達(dá)在乘用車以及L4自動(dòng)駕駛、Robotaxi等市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到3.17億美元，同比增長(zhǎng)高達(dá)95%。

而未來(lái)5到10年，激光雷達(dá)將進(jìn)入加速放量階段，yole預(yù)計(jì)2025年和2030年全球激光雷達(dá)出貨量分別有望達(dá)到約660萬(wàn)顆和7934萬(wàn)顆，其中國(guó)內(nèi)分別出貨292萬(wàn)顆和3154萬(wàn)顆左右。

目前激光雷達(dá)仍處于發(fā)展早期階段，實(shí)際上目前市面上乘用車激光雷達(dá)的技術(shù)路線都不盡相同，行業(yè)還處于多種技術(shù)共存發(fā)展的階段，并持續(xù)有新的技術(shù)誕生。

目前主流激光雷達(dá)技術(shù)方案

目前主流的激光雷達(dá)基本采用ToF測(cè)距原理，掃描方式則多種多樣，包括一維轉(zhuǎn)鏡、二維轉(zhuǎn)鏡、棱鏡、MEMS振鏡等等。另外還有Flash、FMCW、OPA、MMT等其他未量產(chǎn)或是較小眾的技術(shù)路線，從目前主流的技術(shù)來(lái)看，激光雷達(dá)最核心的競(jìng)爭(zhēng)力是成本與性能之間的平衡，這些技術(shù)路線都未能滿足市場(chǎng)需求。

當(dāng)然，隨著技術(shù)成熟度的提高，成本也會(huì)相應(yīng)下降，因此未來(lái)哪種方案會(huì)成為主流仍未有定論。

而近期法國(guó)蔚藍(lán)海岸大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)又提出了激光雷達(dá)的創(chuàng)新方案，可以解決以往激光雷達(dá)技術(shù)上的一些局限性，同時(shí)滿足車載激光雷達(dá)的可靠性要求。

目前主流的激光雷達(dá)產(chǎn)品，包括MEMS振鏡等都具有機(jī)械活動(dòng)部件，容易受到外部沖擊而對(duì)部件造成損壞。同時(shí)，體積、視野、測(cè)量范圍、處理實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)集所需要的計(jì)算能力，這些都是現(xiàn)有激光雷達(dá)所局限的方面。

超表面激光雷達(dá)技術(shù)

為了解決這些問(wèn)題，Patrice Genevet團(tuán)隊(duì)利用了超表面材料制作了一種新型激光雷達(dá)的實(shí)驗(yàn)原型。超表面材料是指一種厚度小于波長(zhǎng)的人工層狀材料，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波（光也電磁波的一種）偏振、振幅、相位、極化方式、傳播模式等特性的靈活有效調(diào)控。

被稱為超快高視場(chǎng)脈沖超表面掃描激光雷達(dá)的實(shí)驗(yàn)原型，將由聲光偏轉(zhuǎn)器（AOD）調(diào)制的激光二極管與超表面級(jí)聯(lián)，將水平和垂直方向的視場(chǎng)角提高到150°。另外超表面的光學(xué)特性可以不斷變化，以擴(kuò)大偏轉(zhuǎn)器的狹窄視場(chǎng)，最后采用高靈敏度的光電探測(cè)器接收反射信號(hào)。

相比以往的激光雷達(dá)，這種新型激光雷達(dá)在掃描和測(cè)距上都采用了不同的形式。從上面的描述來(lái)看，首先是掃描形式上，目前主流的激光雷達(dá)都采用機(jī)械活動(dòng)式的機(jī)構(gòu)，或是MEMS微振鏡，而這款新型激光雷達(dá)不需要活動(dòng)部件，而是通過(guò)超表面材料的特性，來(lái)對(duì)激光進(jìn)行有效控制，從而完成對(duì)環(huán)境的掃描。

在測(cè)距方式上，研究人員受到過(guò)去應(yīng)用在移動(dòng)通信領(lǐng)域的一種技術(shù)——CDMA技術(shù)（碼分多址）脈沖編碼的方法啟發(fā)，在激光雷達(dá)成像過(guò)程中利用AOD的超高掃描速度，在不影響成像畫面的前提下，還能夠在低信噪比環(huán)境下進(jìn)行成像，即抗干擾能力更強(qiáng)。

研究團(tuán)隊(duì)給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的單脈沖激光雷達(dá)相比，采用塊碼分多址技術(shù)的激光雷達(dá)將距離模糊（當(dāng)目標(biāo)離雷達(dá)的距離大于脈沖重復(fù)周期所對(duì)應(yīng)的最大距離時(shí)，目標(biāo)回波不落在本周期內(nèi)，此時(shí)測(cè)得的目標(biāo)距離為非真實(shí)距離，稱為距離模糊）擴(kuò)大高達(dá)35倍，達(dá)到千米級(jí)別。這意味著激光雷達(dá)獲取的圖像信噪比也會(huì)提高，在較遠(yuǎn)距離下可以實(shí)現(xiàn)更好的性能。

與此同時(shí)，這種激光雷達(dá)由于沒(méi)有機(jī)械活動(dòng)部件，在結(jié)構(gòu)上有可能縮小至芯片級(jí)別的尺寸，所以未來(lái)有可能成為激光雷達(dá)的一種重要技術(shù)方向，

寫在最后

激光雷達(dá)行業(yè)令人興奮之處在于，現(xiàn)階段仍處于一個(gè)各種技術(shù)百花齊放的階段，且各種創(chuàng)新技術(shù)層出不窮，在未來(lái)的五到十年內(nèi)，可以預(yù)見(jiàn)我們將會(huì)看見(jiàn)更多新型的激光雷達(dá)產(chǎn)品出現(xiàn)在汽車上。