電子發燒友網報道(文/梁浩斌)進入8月,可以發現近期搭載激光雷達的車型扎堆上市,包括極狐阿爾法S HI版、哪吒S、阿維塔11、智己L7、理想L9、蔚來ES7等等。而從技術路線上,近期上市的車型所采用的激光雷達主要是混合固態的形式,包括采用MEMS微振鏡技術速騰聚創 M1、采用轉鏡式掃描的華為96線激光雷達、以及圖達通獵鷹采用的一個光源+兩個光學器件組成的二維掃描形式。
而為了減少活動部件,提高可靠性,純固態是激光雷達的明確發展方向。純固態激光雷達的技術路線根據掃描模式又包括Flash、OPA兩種,根據測距原理則分為ToF和FMCW(調頻連續波)兩種,目前已經推出市場的激光雷達皆采用ToF的測距原理。
而近日Aeva宣布,首批Aeries II 4D激光雷達傳感器已經成功投產并向戰略客戶交付,這是該公司走向大規模量產的一個重要里程碑。與此同時,這似乎也是目前FMCW賽道里第一款實現投產的激光雷達產品。
據Aeva介紹,Aeries II除了可以提供精確的3D位置傳感,還可以以cm/s的精度直接測量每個點的速度,同時提供包括每秒400萬個原始點分辨率,最大視場120°×30°,以及高達500米的最大探測范圍。從視場角和探測距離來看,超越目前已量產的其他激光雷達。
目前常見的ToF測距激光雷達,通過直接測量發射激光和回波信號的時間差,來測量與被照射到的物體距離,主要優勢是響應速度快,精度高,但抗干擾能力相比FMCW方法弱,且要獲得足夠的探測距離需要較大功率的發射端激光器。
而FMCW是通過將激光作為信號波,類似于雷達,將回波信號與參考光相干并利用混頻探測技術得到頻率差,間接獲得光飛行時間,計算出于被測物體距離。而優勢包括在檢測移動物體時還可以通過多普勒效應測出物體速度,并且由于利用了信道復用的概念,抗干擾能力極強。
除此之外FMCW激光雷達結構相比于ToF更加簡單,可靠性高,Aeva表示Aeries II采用獨特的FMCW激光雷達芯片技術,無需任何光纖組件,并將所有關鍵傳感組件(包括發射器、光學元件和接收器)集成在一個緊湊模塊中的硅光子芯片上。這使得FMCW激光雷達更容易實現規?;慨a,體積更小。
當然,由于目前FMCW激光雷達所需要超高精度的元件價格高,系統技術難度大,在大規模量產實現前成本較高。此前Mobileye宣布將自主研發硅光芯片+FMCW技術路線,但計劃要到2025年量產,另一家在FMCW激光雷達上走得比較前的Blackmore,據稱測試用的激光雷達產品價格則高達10萬美元一臺。除了Avea、Mobileye、Blackmore之外,走FMCW路線的激光雷達公司還有Strobe,光勺科技、光珀、洛微科技等等。
去年洛微科技推出了成熟的自研硅光子OPA+FMCW芯片技術方案,不過還未透露大規模量產的時間節點。業內人士認為從長遠來看,1550nm+OPA+FMCW方案是未來激光雷達的最理想方案。
理論上來說,FMCW的測距原理其實可以搭配機械掃描、MEMS振鏡、OPA等的掃描方式,目前OPA技術距離量產還有很長距離,短期來看,MEMS+FMCW激光雷達會是最早落地的形式。
但目前來看,至少到2025年,市面上我們能看到的激光雷達都會是采用ToF測距的形式。而純固態激光雷達,比如采用Flash光源的激光雷達預計在2023年會出現在量產車型上。但最終激光雷達哪種形式會成為最終贏家,還要看誰能大規模量產,且足夠便宜,否則技術先進性將無法轉變為優勢。
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原文標題:FMCW激光雷達,量產近了?
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