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激光雷达突破人眼安全限制瓶颈护航自动驾驶

2021-01-13
来源:Allegro

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众所周知,激光雷达(Lidar)在汽车和工业等领域有着广泛且不可替代的作用,尤其是在汽车邻域,随着自动驾驶技术的不断研发推进,激光雷达已经成为汽车自动驾驶的必须配置。但是,激光雷达技术在汽车应用中也遇到了一个巨大瓶颈,即激光雷达的最大功率输出必须兼顾作用距离和符合人眼安全的准则。这种输出功率限制使得激光雷达作用距离受限,不能满足自动驾驶的性能要求。

 

不久前,Allegro MicroSystems收购了专门从事创新光子学和3D成像技术开发的Voxtel,将领先的人眼安全光子学技术与Allegro广泛的产品线结合在一起,能够进一步优化汽车半自动和自动驾驶应用。Allegro MicroSystems光子学产品部(Photonics Business Unit)总监Stewart Sellers介绍,对于以往的激光雷达,大多数都在905nm波长下工作,出于对人眼安全的考虑,只能提供有限的功率输出,这限制了激光雷达系统可以“看到”的距离。而如果启用诸如高速公路自动驾驶仪之类的功能,激光雷达系统必须能够“看到”大约200m的距离,需要更高的激光雷达推输出功率,这也是Allegro“人眼安全”激光雷达的主要优势之一。

 

据介绍,Voxtel提供的激光雷达技术工作在1550nm波长,可以增大激光雷达输出功率,同时也可保障对人眼安全。在此波长下,由于激光雷达对于人眼更为完全,激光雷达的作用距离却可以超出200m的检测范围,因此也使汽车系统更加安全。

 

由于汽车的极高安全性要求,任何新技术、新设备在汽车中的应用都要经过一个严格的程序,激光雷达也不例外。Allegro MicroSystems技术和产品高级副总裁Michael Doogue表示,与之前在汽车中部署的其它安全功能和创新设计一样,激光雷达(Lidar)技术在汽车中的部署也遵循了标准的采用程序,其应用的覆盖率也正在快速增长。激光雷达技术首先是由一些主要的德国OEM厂商部署,目前奥迪和戴姆勒已经在提供配备激光雷达系统的车辆,能够提供一些特定的功能,例如交通拥堵辅助控制和自动紧急制动等等。沃尔沃已宣布计划在2022年内开始提供配备先进激光雷达技术的汽车,许多其他国际汽车OEM也将同步跟进。

 

谈起汽车中的激光雷达,大家一定会想起车辆毫米波雷达,这两种技术各有哪些优势,为了如何发展?Stewart Sellers介绍,激光雷达相对于车辆毫米波雷达的主要优势是角度分辨率。毫米波雷达通常只能提供1度的分辨率,而激光雷达则能够提供<0.2度的更高分辨率。这清楚地表明激光雷达可以更加清晰地“看到”物体,从而可以对物体进行分类,而毫米波雷达仅可以进行物体检测。汽车自动驾驶需要对物体检测和分类,这种能力差异使激光雷达变得越来越重要。

 

但这两种技术之间还存在另一个显著差异,即恶劣天气下激光雷达的性能会降低,而毫米波雷达受天气的影响则较小。另外,与激光雷达相比,毫米波雷达已经被广泛使用,并被视为一种更成熟的技术。不过,随着激光雷达技术的不断成熟,未来市场可能会看到激光雷达技术成本降低和更广泛使用,甚至在某些情况下甚至取代雷达。

 

Michael Doogue表示,为了帮助客户构建世界一流的、对人眼安全的激光雷达系统,Allegro可提供三项重要产品:探测器、激光器和专用集成电路(ASIC)。 Allegro未来将与汽车市场的领导者加深互动,扩大生产Voxtel的现有产品,并不断调整未来的产品路线图,使之更好地满足不断增长的客户群需求,从而帮助客户开发和构建先进的人眼安全激光雷达系统,以支持高级驾驶员辅助系统系统(ADAS)和自动驾驶。

 

自动驾驶技术在经历一段时间的超前发展之后,目前汽车OEM厂商已经转向更加实际的开发。例如,自动刹车和车道保持辅助等已经是某些车型的标准配置,这些都是高级驾驶辅助系统(ADAS)的重要功能,激光雷达技术将成为ADAS和自动驾驶系统中的关键技术。当前,ADAS系统只限于特定的安全功能,采用单个传感器可以实现这些功能,目前主要通过摄像头和毫米波雷达技术来构建。但更高级的半自动甚至自动驾驶技术则是在ADAS基础上的进一步提升,其重点在于通过采用各种传感器(包括激光雷达、毫米波雷达和摄像头等)来完整感知道路和周围的物体,并提供一定的冗余。在这些应用中,激光雷达技术将能够提供比毫米波雷达更高的角分辨率,并在低照度条件下可以提供比摄像头更强的环境观测能力。

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