高精度固態(tài)激光雷達(dá)在自動(dòng)駕駛汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著無人駕駛的興起及自動(dòng)化程度的提高，傳感器在各領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。激光雷達(dá)通過多束激光高頻發(fā)射獲取的反射數(shù)據(jù)形成周邊物體的高清3D的“點(diǎn)云”圖像，激光雷達(dá)已經(jīng)被廣泛認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)無人駕駛的必要傳感器。以車載系統(tǒng)為例，激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波、攝像頭、紅外線等各類傳感器作為 “人類的眼睛”存在，確定物體的位置、大小、外部形貌甚至材質(zhì)，在盲點(diǎn)、變道輔助、行人探測、交通信號(hào)識(shí)別、車道偏離等方面發(fā)揮重大作用。

作為激光雷達(dá)創(chuàng)新型企業(yè)，蘇州嶺緯智能科技有限公司（以下簡稱嶺緯科技）在創(chuàng)業(yè)之初就明確了發(fā)展目標(biāo)，致力于高端固態(tài)高分辨率激光雷達(dá)的研發(fā)。目前產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋無人駕駛、先進(jìn)輔助駕駛、車路協(xié)同、安防監(jiān)控、智慧城市、智慧交通、三維建模、工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)測、軌道交通等。嶺緯科技市場及銷售總監(jiān)兼硬件設(shè)計(jì)部經(jīng)理芮明昭先生表示：“當(dāng)前嶺緯科技激光雷達(dá)產(chǎn)品滿足最嚴(yán)苛的應(yīng)用，技術(shù)指標(biāo)已做到行業(yè)領(lǐng)先水平?！?/p>

固態(tài)分布式激光雷達(dá)

一主機(jī)支持多個(gè)探頭，探頭體積小，無機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，采用MEMS技術(shù)路線，在嚴(yán)酷的環(huán)境下有較長的使用壽命，滿足苛刻的車規(guī)級(jí)要求（至少5萬小時(shí)以上），耐沖擊，抗顛簸，而3D Flash技術(shù)探測距離較短，有效探測距離大致為20～30m；而OPA技術(shù)尚不成熟，還在實(shí)驗(yàn)室階段。

高分辨率固態(tài)激光雷達(dá)

傳統(tǒng)的激光雷達(dá)為機(jī)械式結(jié)構(gòu)，線束較低，大概為16或32或64線，有效探測距離為70-80米。目前嶺緯科技開發(fā)的分辨率高達(dá)480-720線，每條線高達(dá)1750像素，單探頭每秒達(dá)1.5百萬點(diǎn)，6探頭每秒達(dá)8.4百萬點(diǎn)，有效的探測距離為200米，符合車規(guī)的安全裕度。

視頻融合技術(shù)

嶺緯科技Titan M1系列固態(tài)高分辨率激光雷達(dá)將視頻圖像和點(diǎn)云通過算法完美融合，提供彩色點(diǎn)云圖像(XYZ+RGB)，為傳統(tǒng)的XYZ空間距離點(diǎn)云提供可選的算法融合RGB顏色，對于感知周圍的物體提供最佳的3D顏色數(shù)據(jù)。據(jù)悉，產(chǎn)品全線采用1550nm光源而非傳統(tǒng)的905nm光源，這種光源對人眼沒有損傷，適用性更強(qiáng)，對雨雪、霧霾等的穿透力更強(qiáng)。

直面行業(yè)痛點(diǎn)

在面對市場痛點(diǎn)問題時(shí)，芮總表示：在所有應(yīng)用中，無人駕駛的要求最為嚴(yán)格、苛刻，需要更遠(yuǎn)的有效探測距離，更長的工作時(shí)間，可耐沖擊，抗顛簸，而這些正好和嶺緯科技打造的高分辨率固態(tài)激光雷達(dá)目標(biāo)一致。

●   高可靠性：采用MEMS技術(shù)路線，無機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，工作壽命達(dá)到5萬小時(shí)以上；

●   高分辨率：700線激光雷達(dá)，最小角分辨率可達(dá)0.01°，更加有效的對行人進(jìn)行探測、識(shí)別，形成高清3D點(diǎn)云圖像；

●   探測距離較長：有效距離可達(dá)200m，最遠(yuǎn)探測距離可達(dá)1000m；

●   高精度：采用1550nm光源，可有效緩解雨雪、霧霾天氣精度下降等問題；

●   視頻融合技術(shù)：產(chǎn)品本身配置攝像頭，可以將點(diǎn)云數(shù)據(jù)與攝像頭RGB信息進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)融合；

●   視場角可定制：有多種視場角產(chǎn)品，單體產(chǎn)品最大視場角為水平125°，垂直45°；

●   高性價(jià)比：相比低線速產(chǎn)品，480線束內(nèi)部只有1對收發(fā)，物料成本更低，性價(jià)比更高；

對電源的需求

激光雷達(dá)應(yīng)用領(lǐng)域較廣，供電系統(tǒng)隨著應(yīng)用的不同而不同：若在車載系統(tǒng)，供電為12V車載電源；在AGV/無人機(jī)系統(tǒng)，供電則為48V蓄電池；在工業(yè)領(lǐng)域，供電又可能為24V現(xiàn)場總線電壓，因此能夠支持寬電壓范圍的電源模塊相當(dāng)重要。另外，激光雷達(dá)工作環(huán)境也尤為復(fù)雜，電源系統(tǒng)必須在任何工況下保證穩(wěn)定的輸出，電源需求也很明確：

●   寬輸入電壓：保證產(chǎn)品適應(yīng)于所有的供電系統(tǒng)；

●   高效率：保證系統(tǒng)的續(xù)航能力和系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)；

●   高集成度：受限于內(nèi)部空間，要求模塊體積盡可能小；

●   高可靠性、穩(wěn)定性：在高溫、顛簸、振動(dòng)、雷擊等惡劣環(huán)境下應(yīng)具有穩(wěn)定可靠的輸出；

●   低噪聲：激光雷達(dá)系列中有較多敏感器件，電源模塊要保證自身過硬的EMC和EMI能力；

目前，嶺緯科技在Titan M1高端系列產(chǎn)品中已全面采用了Vicor PI3740電源轉(zhuǎn)換模塊。 PI3740可將8-60V的供電電壓轉(zhuǎn)換為12V電壓供系統(tǒng)使用，若系統(tǒng)中還需要其它如5V、3.3V的電壓軌，再通過POL電源芯片進(jìn)行二級(jí)轉(zhuǎn)換。

Viocr電源在系統(tǒng)中的優(yōu)勢

PI3740是一款高轉(zhuǎn)換效率、功率密度的電源模塊，PI3740升降壓穩(wěn)壓器支持8-60VDC工作電壓范圍，能夠以高達(dá)96%的效率提供高達(dá)140W的功率及高達(dá)8A的輸出電流。嶺緯科技（廈門）有限公司市場及銷售總監(jiān)兼硬件設(shè)計(jì)部經(jīng)理芮明昭先生表示：“Vicor的參考設(shè)計(jì)做的相當(dāng)優(yōu)秀，依據(jù)過硬的參考設(shè)計(jì)和技術(shù)團(tuán)隊(duì)的現(xiàn)場支持，產(chǎn)品的導(dǎo)入和評(píng)估工作進(jìn)展相當(dāng)順利，表現(xiàn)出卓越的系統(tǒng)優(yōu)勢：

●   PI3740體積小、效率高、集成度高，滿足激光雷達(dá)的系統(tǒng)供電需求；

●   PI3740的8～60V寬輸入電壓適應(yīng)系多領(lǐng)域應(yīng)用；

●   Vicor電源模塊的集成度高，減少了外圍器件的使用量，設(shè)計(jì)方便靈活；

●   系統(tǒng)測試中進(jìn)行了高低溫、沖擊、極限、帶載老化等多項(xiàng)測試，電源模塊運(yùn)行可靠穩(wěn)定；

未來趨勢

未來，激光雷達(dá)將向低成本、固態(tài)化、量產(chǎn)化方向發(fā)展。系統(tǒng)要求電源具有足夠?qū)挼碾妷悍秶叽邕M(jìn)一步降低，轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高。在無人駕駛應(yīng)用領(lǐng)域，整體方向依然是要實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)的更高分辨率和精準(zhǔn)度，進(jìn)一步保證無人駕駛的安全性。相信在和Vicor支持團(tuán)隊(duì)的配合下，未來的新產(chǎn)品驗(yàn)證工作會(huì)更加順利。