還未面世的“相干光雷達系統(tǒng)”用什么來替代激光雷達？

　　自動駕駛汽車如果要準確、安全的在道路上行駛，它們需要周邊環(huán)境非常詳細的3D視圖?，F(xiàn)有的深度傳感器解決方案大多依賴激光雷達（LiDAR）傳感器，LiDAR傳感器旋轉發(fā)射出短脈沖激光，再利用光電傳感器接收反射回來的激光，汽車每秒可以捕獲到上百萬信息點，由此逐像素的創(chuàng)建汽車周圍環(huán)境的3D地圖。然而，LiDAR傳感器的機械結構非常復雜，且價格昂貴（谷歌早期汽車上搭載的高性能激光雷達價格為70000美元；激光雷達先驅Velodyne制造的光譜較短、視角較窄的設備仍需要上千美金），并且由于人眼安全問題還有很多限制。

　　因此許多企業(yè)嘗試用攝像頭和超聲波傳感器替代激光雷達，如特斯拉。但Model S接連幾次的事故告訴大家，這種替代方式收效不盡人意。駕駛者需要安全的自動駕駛系統(tǒng)，自動駕駛汽車制造商們真正需要的也是一種便宜而可靠性強的傳感器來替代雷達和攝像機。

　　近日，以色列初創(chuàng)公司Oryx Vision也許能提供一種合適的方法。Oryx Vision公司CEO Rani Wellingstein近日表示，他們發(fā)明了一種“相干光雷達系統(tǒng)”，該系統(tǒng)能增強自動駕駛車輛的深度感知能力。這家嶄露頭角的以色列公司，在今年十月份剛剛獲得1700萬美元 A 輪融資，他們把自己定位為激光雷達的挑戰(zhàn)者。

　　據了解，Oryx這項被稱為“相干光雷達”的技術，抹去了雷達和激光雷達之間的差別。這種雷達既像激光雷達，使用激光來探測前方道路；但它又兼具雷達的特性，將反射回來的信號當做波而非粒子來進行處理。

　　這種激光器屬于長波紅外激光器，因為其操作時的頻率特點，也被叫做太赫茲（THz）激光器。因為人眼無法識別出這種頻率的光線，Oryx可以采用比激光雷達更高的功率水平。同時，長波紅外光被水吸收的比率很低，也很少受到太陽輻射的影響，所以這個系統(tǒng)跟激光雷達系統(tǒng)和攝像機一樣，不會因為大霧或強光直射環(huán)境下失效。

　　據Wellingstein介紹稱，傳統(tǒng)的激光雷達依靠光電感應器來檢測光線，主要是測量光的能量。但是Oryx公司的雷達系統(tǒng)采用了其稱之為“納米天線”的技術來接收電磁波，從而能獲得更多的額外信息。這種技術的優(yōu)勢在于增大了自動駕駛汽車對外界的感知范圍和靈敏度，使其對周圍的環(huán)境以及正在發(fā)生的事情有更清晰的了解。Oryx天線能夠接收波長為10微米的電磁波，因此能有效穿透煙霧，而且不像激光雷達那樣會受到強光影響。

　　Oryx的技術相對而言可能會減少成本，因為系統(tǒng)使用的激光不需要機械鏡面或一系列通道來引導激光、捕捉環(huán)境。只需要發(fā)出激光束來照亮汽車前方道路即可（Oryx 沒有說明系統(tǒng)的視野范圍，但是如果它不像車頂的激光雷達一樣具有360度視野的話，那Oryx還需要提供其他組件來觀察不同方位的情況）。

　　其實最關鍵的一點在于光束反射回到傳感器的過程，這也是目前為止沒有人掌握該技術的原因。在這個過程中，第二套光學儀器能將入射光導引到大量的微型整流納米天線中。這項技術就是Oryx合伙人David Ben-Basat花費6年時間研究發(fā)明的。

　　入射光在整流的天線中會產生一個交流響應（AC response），也就是說，入射光被轉化成一個直流信號（DC signal）。Oryx另一個合伙人Rani Wellingstein說，“這個系統(tǒng)比傳統(tǒng)的激光雷達系統(tǒng)靈敏度高出百萬倍。因為天線將入射光作為波來處理，它們可以探查到多普勒頻移（Doppler shift，物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產生的變化），因此可以檢測到道路周圍高速移動的物體?！?/p>

　　系統(tǒng)中每個納米天線約為5平方微米大?。凰鼈冏罱K會通過薄膜芯片制造工藝裝配進一個集成電路中。這樣，它就可以使信號傳輸進機器學習系統(tǒng)中，識別場景中的物體。

　　Oryx目前制造了上百萬實驗性的納米天線，但要制造出最終能輸出單像素信息的傳感器，并加以驗證其的話，這點產品還遠遠不夠。在未來的一到兩年中，Oryx打算先制造出300像素級別的樣機，再發(fā)展出幾十萬納米天線組成的上萬像素的系統(tǒng)，最終目標是制造出百萬級納米天線的十萬像素級別設備，供汽車使用。

　　Wellingstein說道：“目前，雷達可以探測150-200米的距離，但是它的像素不夠高。激光雷達有著較高的像素水平，但是視野范圍只有大約60米，在強光下只有30米。”他希望Oryx的相干光雷達技術可以觀測到道路上60米內的碎片、100米內的行人和150米內的摩托車。這樣的技術是對現(xiàn)今傳感器系統(tǒng)性能的一次巨大提升。

　　Oryx如果能打破性能提升障礙，實現(xiàn)量產，它將會是在范圍和像素兩方面成為最好的。

　　同時，Oryx系統(tǒng)成本也會隨之降低。如果該公司可以實現(xiàn)其制造工藝的規(guī)?；a（當然目前還無法實現(xiàn)），也許制造一個百萬級別的納米天線只會比制造半導體芯片的工藝復雜一點點。目前，Oryx公司宣布他們已經獲得了A輪融資的170萬美元，并已經與包括Nutonomy（該公司在新加坡發(fā)布了首個無人駕駛出租車）在內的很多無人駕駛汽車公司進行談判。

　　一位曾在多家汽車創(chuàng)業(yè)公司進行自動駕駛研究的工程師Joe Funke說道：“這個想法看起來很可行。更便宜、視野范圍更廣的傳感器永遠有著廣泛應用的前景，因為它可以提高汽車運行速度。但是在他們做出樣機之前，我仍然保持懷疑態(tài)度?！?/p>

　　但是不要太早對激光雷達失去希望。在收到福特和百度1.5億美元的投資后，Velodyne汽車專用激光雷達或許可以使該系統(tǒng)的應用呈指數型增長。同時，技術的成本也在下降，Velodyne計劃將最新的小型激光雷達降低到500美元。

　　另外，固體激光雷達也在考慮范圍內，包括Quanergy、Innoluce和另一家以色列創(chuàng)業(yè)公司Innoviz在內的許多固體激光雷達制造商們正在研發(fā)低于100美元的設備。制造商Osram近期宣布，最早在2018年，他們可以向市場上投放出50美元以下的固體激光雷達，并且這個信用卡大小的激光雷達可以識別出70米范圍內的行人。

　　這些系統(tǒng)也許沒有Oryx設想的那么好，但是除了高速路上超快速的駕駛外，已經可以滿足日常駕駛需要了。而如果這一點真能實現(xiàn)，激光雷達完全控制自動駕駛汽車的時代，也許很快將要終結了。

　　Oryx Vision由電光學專家大衛(wèi)·本巴薩特（David Ben-Bassat）成立于2009年，致力于開發(fā)自動駕駛汽車固態(tài)深度傳感裝置，是首個也是目前唯一符合完全自動駕駛范圍和分辨率視覺要求的深度傳感裝置開發(fā)企業(yè)。

　　Wellingstein表示，他們的團隊目前只有20人，但是完成融資之后，公司將會招募更多的人才，包括在以色列、硅谷以及德國，或許還會有其它地方，這要根據來自于汽車生產商和作為顛覆者的自動駕駛領域的廠商們的需要。Oryx的目標是那些在不遠的將來實現(xiàn)全自動駕駛汽車而不是現(xiàn)在我們看到的汽車的ADAS系統(tǒng)。

　　“很多有野心的競爭者正在退出這個領域，如google和apple公司” Wellingstein說道，“我們認為在技術方面還不太成熟，自動駕駛的核心是機器視覺和決策，但是目前這兩者之間還有一個鴻溝，需要有一種新的技術、新的傳感器來跨越這個鴻溝。 大多數人還不知道有另外一種技術存在，而這就是我們這在做的。”