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固态激光雷达,用技术变革撑起自动驾驶的未来

2018-09-25来源: ADI 关键字:固态激光雷达

自从自动驾驶到来,人与车的关系发生了微妙的变化,从控制方向盘到放手,也仅仅过了半个世纪而已。2007 年 11 月 3 日,6 辆汽车成功地在模拟城市环境的测试场完成了自动驾驶测试,全程都没有违反的交通法规。值得一提的是,这 6 辆车里,有 5 辆都搭载了新型激光雷达(LiDAR)传感器。

根据法国市场调研机构Yole Developpement的预测,全球激光雷达市场应用规模将在2023年达到63亿美元,而其中,包括ADAS及自动驾驶在内的市场规模将达到52亿,成为激光雷达的核心目标市场。

成就自动驾驶的未来,激光雷达面临技术变革的压力


激光雷达作为高级别无人驾驶必须的核心部件,正愈来愈引起人们的注意。但是,汽车制造商要实现自动驾驶汽车的传感器到云的愿景,至少要在三个方面取得突破。具体说来,自动驾驶技术必须:


在开放道路上比人类驾驶要可靠好几倍;


小到足以集成到汽车设计中,从视野中消失;


成本只占目前的一小部分。

而推动激光雷达激光检测系统的技术进步对克服上述三个障碍将大有裨益。这正是像谷歌以及ADI等这种具冒险精神的创新者所要做的,他们希望重大技术发现和有针对性的变革,加上关键领域的现有稳定的核心竞争力,准备将激光雷达装进汽车。此外,激光雷达系统还将赋能其他众多领域中的自主机器,例如机器人、无人机送货服务、货船和联合收割机,以及难以想象的带精密姿势识别的3D游戏和新用户接口。

激光雷达是利用激光进行探测和测距技术的简称,除了需要激光发射器,这一系统还需要有一个高精度的接收器。由于能通过独特的方法提供被探测物体的三维影像,所以激光雷达主要被用于测量与固定或移动物体间的距离。

与雷达和摄像头一起,激光雷达完善了至关重要的汽车目标识别技术。激光检测技术填补了雷达和摄像头两种技术之间的关键能力空白,这就是为什么大多数自动驾驶试点项目都使用激光雷达的原因。事实上,到2020年,激光雷达传感器系统的市场规模预计将激增到9.443亿美元,是2015年3.098亿美元市场规模的三倍多,这在很大程度上要归功于汽车行业。

像雷达一样,激光雷达能在黑暗中和大多数天气条件下工作。与摄像头系统不同的是,扫描激光可以提供道路上物体尺寸和形状的非常准确的图像。然而,激光雷达系统目前价格昂贵、功耗高、产生的数据量大、体积大而且外形不美观。所以目前道路上的大多数自动驾驶汽车都很容易被识别,因为车顶上安装了笨拙的激光雷达系统。



目前许多汽车激光雷达的价格是汽车平均售价的两倍多。此外,还有一个大问题是大多数激光雷达系统是为飞机上的自动驾驶系统和实验项目而设计的,现在必须根据汽车行业的需求重新设计系统架构。

技术变革撑起自动驾驶的未来


作为传统汽车电子技术方案提供商,近年来ADI公司一直在努力为汽车市场开发从传感器到激光雷达的全面汽车电子系统。目标很简单:制作激光雷达系统,使其在摄像头和雷达无能为力时能够足够好地检测物体,同时尺寸足够小,成本足够低,适用于商用汽车。ADI公司目前正在开发原型,并设法进一步提高性能和减小尺寸。


而ADI 公司收购美国Vescent Photonics公司的固态激光波束转向技术是该公司具有里程碑意义的事件,ADI加大纯固态激光雷达技术投入,进一步增强集成激光雷达系统的性能,志在以系统级最优的性能和最低的成本,促进激光雷达系统在自动驾驶中的普及应用,以更大范围保障生命安全。

业界普遍认为,与传统机械扫描技术的雷达相比,利用固态激光雷达有很多优势:


1)结构简单、尺寸小:由于不需要旋转部件,可以大大压缩雷达的结构和尺寸,提高使用寿命,并降低成本。


2)标定简单:机械式激光雷达由于光学结构固定,适配不同车辆往往需要精密调节其位置和角度,固态激光雷达可以通过软件进行调节,大大降低了标定的难度。


3)扫描速度快:不用受制于机械旋转的速度和精度,固态激光雷达扫描速度取决于所用材料的电子学特性,一般都可以达到MHz量级。


4)扫描精度高:固态激光雷达扫描精度取决于控制电信号的精度,可以达到千分之一度量级以上。


5)可控性好:固态激光雷达光束指向完全由电信号控制,在允许的角度范围内可以做到任意指向,可以在重点区域进行高密度的扫描。

作为自主驾驶解决方案的关键支柱,ADI公司目前聚焦于固态激光雷达设计,其材料与计算机显示器中扫描光线所用的材料相同,经济有效的设计消除了常规产品中的活动部件,克服了当前成本高昂的问题,并提高了可靠性,同时在范围、分辨率、帧速率和功耗等关键性能指标方面,也有一定的改善。




Radar+LiDAR+IMU——ADI未来自动驾驶的安全技术图谱


ADI作为高速放大器和数据采集领域的全球领先企业,而高性能放大器和数据采集对激光雷达而言是必不可少的关键技术,此外数字信号处理也很重要,它将激光雷达系统产生的数据洪流拼接成可理解的车身周围世界三维视图。这正是ADI公司50多年来不断创新的领域。

关键字:固态激光雷达

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2018/ic-news092523801.html
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