在眼花繚亂的激光雷達技術中,出鏡率最低的莫過于FMCW。這類激光雷達一度被認為是實現L4級別以上自動駕駛的關鍵技術,但在早一步實現量產的ToF激光雷達面前,FMCW似乎正在節節敗退,只有少數公司仍在堅持。這讓人不禁產生遐想,在激光雷達市場競爭加劇化的當下,FMCW是否還有一席之地?
都說未來可期,但玩家寥寥無幾
在諸多激光雷達技術中,不少人都認可FMCW的表現,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。但一談到商業化,就會發現如今FMCW激光雷達絕對不會是各大公司首選,已經公布的車型中幾乎沒有多少用到FMCW激光雷達,連研發生產這類激光雷達的公司也是寥寥無幾。
這是因為要想打造FMCW激光雷達,需要先進的光子集成電路技術,不僅考驗公司的設計實力,更大的挑戰還是硅光芯片的制造能力。Mobileye背靠英特爾強大的硅光平臺,所以才有這個資金和實力去追這一技術,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難度高的產品,靠代工廠的硅光技術來完成芯片的生產。雖說生產成本低,但在面臨制造難度的限制,這一優勢一時半會也就體現不出來了,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激光雷達在自動駕駛上的前景不錯,也是業界主要聚焦的市場,但這并非是此類激光雷達唯一的應用場景,這不,一家公司將目光投向了機器人和工業自動化領域。美國初創公司SiLC Technologies于去年底發布了一款新的FMCW激光雷達傳感器產品,名為Eyeonic。
Eyeonic傳感器內部構造 / SiLC Technologies
雖然量產激光雷達的難度限制了這個市場的增長,但SiLC正在采用成熟的半導體制造工藝來應對這一挑戰,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。
對于機器人應用而言,FMCW激光雷達可以利用其優勢解決傳統方案的一些感知挑戰,比如照明條件。雖然在倉庫等室內場景,配有激光雷達的移動機器人可以做到不錯的室內檢測,但一旦到了碼頭裝卸這樣陽光強烈的室外場景,FMCW這樣抗陽光和其它傳感器干擾的技術就是更優的解決方案了,其它的激光雷達不得不采取一些巧妙的設計才能緩解這一問題。
其次,FMCW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,FMCW激光雷達可重點判斷移動物體,從而省去機器學習的訓練過程。
對于自動駕駛市場,SiLC也意識到汽車產品的設計周期往往會拉長到3至5年,但該市場中的一些細分領域,FMCW激光雷達預計能在2025年左右率先量產商用,比如自動駕駛公交車或AGV等。
換一種調制方式
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方案,有的廠商提出了另一種思路,RMCW,也就是隨機調制連續波。RMCW激光雷達與FMCW激光的差異就在信號調制上,前者發射的是由偽隨機二進制序列調制的光波,這也是澳大利亞初創激光雷達公司Baraja選取的方案。
Spectrum HD激光雷達 / Baraja
Spectrum HD是Baraja主打的RMCW激光雷達,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。傳統的激光雷達的分辨率基本取決于旋轉鏡以及光源移動的精度,而Baraja的RMCW激光雷達所用的光譜掃描技術無需任何移動部件,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激光雷達相比,RMCW激光雷達無需掃頻的激光源,而這正是FMCW的一大挑戰。
光譜掃描還提供了一項更加智能的功能,那就是聚焦。傳統激光雷達實現高分辨率的方式之一就是高點頻,然而除了激光器本身的點頻參數外,提高只剩增加激光器一途,如此一來,對設計和成本都會造成影響。而Baraja的動態聚焦通過動態改變點云密度的方式,聚焦在FOV中特定的對象上,從而達到最高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激光雷達也尚未量產,但已經確定今年年內會送樣,并計劃于明年開始量產??梢钥闯觯还苁悄姆N激光雷達,量產永遠都是最大的難題。
都說未來可期,但玩家寥寥無幾
在諸多激光雷達技術中,不少人都認可FMCW的表現,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。但一談到商業化,就會發現如今FMCW激光雷達絕對不會是各大公司首選,已經公布的車型中幾乎沒有多少用到FMCW激光雷達,連研發生產這類激光雷達的公司也是寥寥無幾。
這是因為要想打造FMCW激光雷達,需要先進的光子集成電路技術,不僅考驗公司的設計實力,更大的挑戰還是硅光芯片的制造能力。Mobileye背靠英特爾強大的硅光平臺,所以才有這個資金和實力去追這一技術,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難度高的產品,靠代工廠的硅光技術來完成芯片的生產。雖說生產成本低,但在面臨制造難度的限制,這一優勢一時半會也就體現不出來了,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激光雷達在自動駕駛上的前景不錯,也是業界主要聚焦的市場,但這并非是此類激光雷達唯一的應用場景,這不,一家公司將目光投向了機器人和工業自動化領域。美國初創公司SiLC Technologies于去年底發布了一款新的FMCW激光雷達傳感器產品,名為Eyeonic。
Eyeonic傳感器內部構造 / SiLC Technologies
雖然量產激光雷達的難度限制了這個市場的增長,但SiLC正在采用成熟的半導體制造工藝來應對這一挑戰,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。
對于機器人應用而言,FMCW激光雷達可以利用其優勢解決傳統方案的一些感知挑戰,比如照明條件。雖然在倉庫等室內場景,配有激光雷達的移動機器人可以做到不錯的室內檢測,但一旦到了碼頭裝卸這樣陽光強烈的室外場景,FMCW這樣抗陽光和其它傳感器干擾的技術就是更優的解決方案了,其它的激光雷達不得不采取一些巧妙的設計才能緩解這一問題。
其次,FMCW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,FMCW激光雷達可重點判斷移動物體,從而省去機器學習的訓練過程。
對于自動駕駛市場,SiLC也意識到汽車產品的設計周期往往會拉長到3至5年,但該市場中的一些細分領域,FMCW激光雷達預計能在2025年左右率先量產商用,比如自動駕駛公交車或AGV等。
換一種調制方式
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方案,有的廠商提出了另一種思路,RMCW,也就是隨機調制連續波。RMCW激光雷達與FMCW激光的差異就在信號調制上,前者發射的是由偽隨機二進制序列調制的光波,這也是澳大利亞初創激光雷達公司Baraja選取的方案。
Spectrum HD激光雷達 / Baraja
Spectrum HD是Baraja主打的RMCW激光雷達,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。傳統的激光雷達的分辨率基本取決于旋轉鏡以及光源移動的精度,而Baraja的RMCW激光雷達所用的光譜掃描技術無需任何移動部件,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激光雷達相比,RMCW激光雷達無需掃頻的激光源,而這正是FMCW的一大挑戰。
光譜掃描還提供了一項更加智能的功能,那就是聚焦。傳統激光雷達實現高分辨率的方式之一就是高點頻,然而除了激光器本身的點頻參數外,提高只剩增加激光器一途,如此一來,對設計和成本都會造成影響。而Baraja的動態聚焦通過動態改變點云密度的方式,聚焦在FOV中特定的對象上,從而達到最高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激光雷達也尚未量產,但已經確定今年年內會送樣,并計劃于明年開始量產??梢钥闯觯还苁悄姆N激光雷達,量產永遠都是最大的難題。
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