硅谷激光雷達(dá)Cepton：11個(gè)關(guān)于激光雷達(dá)的“謠言”

激光雷達(dá)目前已經(jīng)成為了自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵傳感器之一，市面上也出現(xiàn)了多種產(chǎn)品選擇，但關(guān)于激光雷達(dá)，一直流傳著一些說(shuō)法，但非專業(yè)人士對(duì)這些說(shuō)法一時(shí)難以辨別，本文梳理了11個(gè)關(guān)于激光雷達(dá)的“謠言”，將帶讀者一探究竟。

本文作者裴軍，硅谷激光雷達(dá)公司 Cepton 創(chuàng)始人兼 CEO。

1. 激光雷達(dá)是一種非常高科技的設(shè)備

蝙蝠的聲波演示

激光雷達(dá)是在20世紀(jì)60年代早期脈沖激光被發(fā)明出來(lái)之后不久發(fā)明的，原理其實(shí)非常簡(jiǎn)單，就像蝙蝠根據(jù)從物體反射回來(lái)的聲波來(lái)測(cè)量與物體的距離一樣，激光雷達(dá)只是將聲波換成了光波。

激光雷達(dá)所做的，是發(fā)射出一段脈沖并測(cè)量它從物體反射回來(lái)的時(shí)間。由于光速是恒定的，因此很容易就可以通過(guò)測(cè)量光波的飛行時(shí)間來(lái)計(jì)算距離。

這一物理學(xué)基礎(chǔ)在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)中都沒(méi)有改變，因此激光雷達(dá)的工作原理仍然是相當(dāng)簡(jiǎn)單的。

2. 激光雷達(dá)價(jià)格高昂

可見(jiàn)脈沖激光二極管

雖然在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，由于激光源高昂的價(jià)格，激光雷達(dá)的價(jià)格的確一直居高不下，但激光二極管的發(fā)明大大降低了激光雷達(dá)的成本。

如今，花費(fèi)不超過(guò)1美元就可以買到一個(gè)可見(jiàn)脈沖激光二極管，激光源的價(jià)格不再是影響激光雷達(dá)價(jià)格的主要因素。對(duì)于能夠進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的成像激光雷達(dá)來(lái)說(shuō)，增加的成本通常與其成像方法有關(guān)。

采用Cepton 微動(dòng)技術(shù)（MMT）的創(chuàng)新方法制造出的成像激光雷達(dá)，其價(jià)格不會(huì)超過(guò)普相機(jī)的價(jià)格。

3.固態(tài)激光雷達(dá)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的部件，是最好的方法

沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件的固態(tài)激光雷達(dá)只改進(jìn)了激光結(jié)構(gòu)的一個(gè)方面。無(wú)磨損的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了激光雷達(dá)的可靠性。然而，無(wú)磨損的機(jī)構(gòu)，也會(huì)使得激光雷達(dá)性能大打折扣。

最能夠說(shuō)明問(wèn)題的表現(xiàn)就是激光雷達(dá)的測(cè)量距離減小，視場(chǎng)角縮小，或者對(duì)環(huán)境光源（如陽(yáng)光）更敏感。

此外，固態(tài)激光雷達(dá)的高成本也成為了阻礙其在消費(fèi)者市場(chǎng)大規(guī)模部署的因素。

4. Flash激光雷達(dá)是最好的成像激光雷達(dá)

美國(guó)國(guó)家航空航天局的Flash激光雷達(dá)成像

美國(guó)國(guó)家航空航天局在進(jìn)行空間站對(duì)接操作時(shí)使用了Flash激光雷達(dá)。其使用的激光雷達(dá)有較高的分辨率和較長(zhǎng)的檢測(cè)距離。

然而，為實(shí)現(xiàn)所需的性能，激光雷達(dá)所使用的波長(zhǎng)（1550nm）和所需的功率（~100千瓦的峰值功率） 導(dǎo)致其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一百萬(wàn)美元。

雖然Flash激光雷達(dá)的成像性能確實(shí)是最好的，但是一般的汽車都用不上耗資一百萬(wàn)的傳感器。

5. 1550激光對(duì)人眼來(lái)說(shuō)才是安全的，905不是

波長(zhǎng)示意圖

人眼安全受到許多因素的影響，而不僅僅是波長(zhǎng)。除波長(zhǎng)外，安全等級(jí)還取決于功率，發(fā)散角，脈沖持續(xù)時(shí)間，曝光方向等因素。

在類似的其他條件下，在安全的范圍內(nèi)，1550nm激光的功率要比905nm激光的高。然而，工程師們傾向于設(shè)計(jì)靈敏的光學(xué)檢測(cè)器，這種檢測(cè)器不需要高功率激光器。相比高成本的1550nm激光光源，基于硅工藝的905nm激光更加合適，特別是在對(duì)成本高度敏感的汽車市場(chǎng)。

6. 激光雷達(dá)無(wú)法在不良的天氣條件下工作

機(jī)場(chǎng)惡劣的天氣條件

實(shí)際上，激光雷達(dá)和相機(jī)一樣，都是光學(xué)設(shè)備。如果出現(xiàn)大霧阻擋了一切光的傳輸，那么激光雷達(dá)的確會(huì)失效。然而，為了量化這種影響，航空業(yè)已經(jīng)明確地定義了“能見(jiàn)度”這一物理量，即在不明亮的背景下，可以看到和識(shí)別光強(qiáng)為1000坎德拉的光源的最大距離。

根據(jù)目視飛行規(guī)則的著陸限制，當(dāng)能見(jiàn)度大于1800英尺，激光雷達(dá)的性能是不會(huì)受到影響的。

7. 激光雷達(dá)僅適用于汽車

阿波羅11號(hào)使用激光第一次精確地測(cè)量到了地球和月球之間的距離

激光雷達(dá)是近些年才開(kāi)始用于汽車的。

在半個(gè)世紀(jì)前激光雷達(dá)剛被發(fā)明出來(lái)時(shí)，其最為人熟知的應(yīng)用是測(cè)量地球和月球之間的距離。后來(lái)，激光雷達(dá)被用于測(cè)量地面與云的距離和其他天氣條件。

如今，激光雷達(dá)可用于任何需要測(cè)量物體距離的應(yīng)用中。隨著激光雷達(dá)成本的下降，激光雷達(dá)將會(huì)用于諸如交叉路口、安防和其他基礎(chǔ)設(shè)施中。

8. Cepton的微動(dòng)技術(shù)與MEMS相同

Cepton Vista 車用激光雷達(dá)

Cepton發(fā)明的微動(dòng)技術(shù)（MMT）利用無(wú)摩擦的電磁驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行光學(xué)掃描。這一設(shè)計(jì)與MEMS是不相同的，MEMS主要利用振鏡來(lái)進(jìn)行光束掃描。

Cepton激光雷達(dá)的光程中沒(méi)有涉及到任何振鏡，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還將光能損失保持在最低水平。

9. 激光雷達(dá)必須采用紅外光

只要是可以產(chǎn)生短脈沖的光波，激光雷達(dá)就可以采用。

實(shí)際上，勘測(cè)用激光雷達(dá)就時(shí)常采用綠色激光。對(duì)于汽車應(yīng)用，任何可見(jiàn)激光都會(huì)導(dǎo)致駕駛員分心，因此通常選用人肉眼看不到的紅外光。適當(dāng)?shù)臑V波還可以提高激光雷達(dá)在環(huán)境光下的性能，例如在汽車前照燈的光照下。

10. FMCW激光雷達(dá)比TOF雷達(dá)要好

FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）激光雷達(dá)測(cè)量的是光波的相位差而不是飛行時(shí)間，因此它具有更高的測(cè)量精度（從毫米到微米）。如此高的精確度對(duì)于勘測(cè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)是有必要的，但汽車在進(jìn)行障礙物檢測(cè)時(shí)，并不需要這種精確度，厘米級(jí)的精度就夠了。

FMCW激光雷達(dá)十分復(fù)雜，成本高昂，即使是對(duì)L4到L5的自動(dòng)駕駛應(yīng)用也沒(méi)什么吸引力。

11. 用攝像頭、雷達(dá)或兩者的組合就可以取代激光雷達(dá)

L3以上的未來(lái)交通

激光雷達(dá)最突出的特點(diǎn)是在測(cè)量三維物體時(shí)也有較高空間分辨率。雷達(dá)可以檢測(cè)到停在前方的汽車，但無(wú)法判斷該車是停在前方還是側(cè)方。在沒(méi)有足夠環(huán)境照明的情況下，攝像頭也將變得毫無(wú)用處。

實(shí)際上，激光雷達(dá)、雷達(dá)和攝像頭有望共同配備在L3及以上的自動(dòng)駕駛車輛中。