许多主动驾驶轿车(AV)开发人员一直在热切寻求激光雷达技能，这种技能之所以重要，是由于它能够构建轿车周围环境的3D模型，这是主动驾驶轿车比赛中的一个基本特征。
抢先的AV公司——Waymo、GM Cruise和Argo AI——要么现已收买了激光雷达技能公司，要么现已在内部开发了激光雷达。在最近一次采访中，Mobileye的首席履行官Amnon Shashua供认，就连英特尔公司Mobileye也在研制自己的激光雷达技能。
但在全部主动驾驶轿车开发商中，Waymo是现在仅有一家将其激光雷达投入商用的公司。可是，Waymo并没有授权给全部人。它的协作伙伴仅限于那些从事非轿车主动驾驶范畴的人。
自Waymo宣告将其激光雷达“Laser Bear Honeycomb”授权给非轿车公司以来，现已曩昔了16个多月。成果怎么样?记者最近采访了Waymo的激光雷达团队领导Simon Verghese,一起来听听近况怎么。
Verghese证明，Waymo现在现已赢得了多个规划奖项。但他对Waymo的激光雷达技能、定价或协作伙伴等细节只字未提。假如Waymo对与外部客户经商是仔细的，为什么要保密?“你需求保密协议，” Verghese表明。
虽然如此，Verghese仍是证明了以下几点:Waymo为何决议答应其激光雷达技能;公司怎么以为自己的技能优于其他技能;以及公司正在探究的激光雷达技能的新范畴。
它是机械的
Waymo的Honeycomb激光雷达是依据机械技能，配有一个旋转镜和一个转盘。
AV职业最近掀起了一股激光雷达技能的淘金热。据报导，已有70多家草创企业杀入该范畴，积极探究MEMS、固态激光雷达和亮光激光雷达在内的新技能。
在这个新式的自由商场，很显着Waymo推出它的Honeycomb lidars并不是由于它是一项新技能，而是由于它经过实验和测验的机械旋转激光陀螺显现出了杰出的稳定性。
经历很重要
本着这一精力，Waymo在100万英里的运营中测验了自己的AV。Verghese解说，了解整个主动驾驶轿车是怎么作业的很有协助。Waymo不只能够出产激光雷达。“咱们是一家笔直整合的AV公司，”牢牢把握着与传感器严密协作的AV软件。
更广泛的视界
据Waymo公司介绍，激光雷达放置在车辆四周的四个点上，可供给“无与伦比的视场，与市面上大多数产品笔直视场角只需 30°不同的是，这款传感器的水平视场角为 360°，而笔直视场角为 95°，这适当所以把三个 3D 传感器叠加在一起。”
这意味着更少的传感器能够让AV看到更多的区域。Waymo还宣称，不论间隔有多近，它的激光雷达简直不会遭到搅扰;它们能够勘探并避开十分近间隔的物体。
Verghese：“咱们知道咱们的传感器怎么在盲点上协同作业，”Waymo的蜂窝式激光雷达供给“更高的点密度和更好的规划”。
依据官方的描绘，总结一下Honeycomb特色：
Wide field of view(宽视场)：一些3D激光雷达的笔直的视界(FOV)30°，蜂窝有笔直视场95°+ 360°水平视场，这意味着一个蜂巢能够完结三个叠加在一起的3D传感器的作业。
Multiple returns per pulse(每脉冲屡次回来)：当蜂窝状物体宣布光脉冲时，它看到的不只仅是激光束触摸到的榜首个物体。相反，它能够在激光束的视界内看到四个不同的物体（例如，它能够一起看到树枝前面的叶子和树枝自身），这供给了环境的丰厚和更详细的视图，并显现了或许遗失的方针。
Minimum range of zero(最小零点规划)：蜂窝具有最小零点规划，这意味着它能够当即看到传感器前面的物体，这支撑十分要害的功用，如近方针检测和防止。
能够看出，这款短程激光雷达所具有的「最小零点规划」，能够为近间隔方针检测和避障供给很大的协助。
作为主动驾驶的领头羊，除了运营无人驾驶租借事务外，谷歌好像找到了第二个明晰的挣钱途径，把技能打包售卖。具有尖端流量的waymo，想必只需共享一些技能皮裘，定会轻松挤入轿车供应链体系中。但该产品定价以及与其他车辆的匹配问题，仍需后期运用者进一步考证。
激光雷达在无人驾驶轿车上的效果显而易见，无人车上路要随时「环顾四周」，需求装备多种传感体系来获取视觉才干。摄像头、超声波勘探器、毫米波雷达以及激光雷达等传感器之间的各种排列组合，都能在必定程度上赋予轿车这一才干。waymo的参加必然会给激光雷达厂家带来必定的压力。
传感器也要清洗?
经过百万英里的AV测验，Waymo发现了一个激光雷达新手或许没有机会了解的问题:跟着时刻的推移，传感器看到和检测物体的才干在退化。
Waymo的处理计划是:首要，知道什么时分清洗传感器。第二，规划用户友爱，易于清洁的传感器。感应才干的下降，在各种不同路途条件下它能看到和勘探到的物体有多远，直接影响到AV的安全性。
绕轴旋转
大多数职业分析师以为，曩昔几年呈现的70多个激光雷达草创企业中，有许多不太或许在Covid-19经济中生计下来。公共卫生危机加重了这样一个实际，即商业AV的到来不再像从前猜测的那样火烧眉毛。
在困难的环境下，尚未被收买的激光雷达开发商有必要调整他们的战略。一些公司现已在努力使他们的技能更适合规划成ADAS轿车(而不是机器人租借车)，或许被工业机器人商场所承受。总部坐落西雅图的草创公司Lumotive便是一个很好的比如，它正在三管齐下，将智能手机激光雷达芯片添加到产品道路图中。
Waymo财力雄厚，它不是在为生计而战。但它正在为其激光雷达技能探究一系列新的非av商场。Verghese表明，蜂窝式激光雷达不只在农业、土方工程、建筑设备和采矿等商场上别出心裁。这种运用依赖于“强度和耐用性”。
例如，工业范畴需求一种满足牢靠的激光雷达来勘探途径上的碎片，而不需求对特定的物体进行分类。激光雷达会告知你，“我不知道那是什么，但最好不要从上面跑曩昔。”
他指出，相同的原理也适用于夜里从卧室走到厨房。你在黑私自经过触摸墙面和丈量间隔来找到你的路。Verghese解说:“当你感觉到地板上有什么东西的污迹时，你会防止踩到它。”
规划经济
Waymo正在向非轿车公司推销其激光雷达技能，首要是期望扩展规划。假如更多的公司选用它，Waymo能够进步激光雷达的产值。理论上，规划经济会下降每个传感器的本钱。
当谈到激光雷达的“批量出产”时，与协作伙伴协作和办理供应链是Waymo要做的大事。只需它是仅有的客户，用激光雷达测验自己的AV测验车辆，Waymo就不用忧虑这些意外事件。
不过，有一件事是必定的。Waymo“对了解它的激光雷达的全部不同的用例很感兴趣。换句话说，虽然Waymo专心于在轿车商场上运用激光雷达，但他们十分期望了解怎么使激光雷达及其相关软件更适用于工业机器人、库房机器人和安全等特定的非轿车运用。为此，Waymo将与协作伙伴亲近协作。
相干激光雷达的呈现
许多激光雷达公司对运用MEMS微扫描器或SPAD(单光子雪崩二极管)阵列进行新的激光雷达规划，Waymo除了机械激光雷达外还有什么计划?
Verghese表明，许多技能挑选都在谈判桌上。“咱们十分清楚并亲近重视”各种新技能的开展。Waymo持续与谷歌的内部技能开发活动严密联系。例如，蜂窝激光雷达的根底技能开发现已在谷歌内部开端。Waymo终究与谷歌协作，使其激光雷达和软件协同作业。
Verghese也供认“相干激光雷达”是一种未来的技能挑选。
今日的激光雷达，包含Waymo的Honeycomb，都是脉冲体系。而相干激光雷达的办法是调频接连波(FMCW)雷达。
这种相干测距，即调频接连波FMCW雷达。很简略便是光源、耦合器、上位机，然后收集。”该计划发的信号是接连波，频率是线性的周期，调频的一个频率，也就意味着发射的频率和接纳的频率有一个差异，这个差异能够经过光学的混频勘探勘探到它两个波的差，经过频率做一个转化就能够换算出间隔，原理其实也不杂乱，它添加的模块首要是光学处理部分。这其间的要害技能包含；激光调频技能，收发光学技能，相干接纳技能，然后信号解析算法。
接连波操作的长处包含能够直接检测速度和高分辨率规划。可是，最大的应战是，这样的体系需求多种光学元件的严密集成，包含激光器、放大器、相位和振幅操控、低噪声光电二极管、方式转化器和光波导。这些有必要进一步集成在一个紧凑的方式要素下，才可许多出产。
这便是硅光子学的效果。理论上，硅渠道能够在可弹性的高容量制作过程中完成硅芯片上的光学集成，然后完成芯片级的固态激光雷达。
Verghese供认谷歌现已对硅光子学达到了专业水平，由于谷歌以为它是使光通信的大型线卡变得更小的要害。
相干体系被以为能供给更好的功能——包含单脉冲速度丈量和对其他光源搅扰的免疫力。虽然这些开展仍在研讨。
分析师怎么看待Waymo
咱们对Waymo的采访供给了一些关于Waymo激光雷达开展方向的观点。但放下Waymo的大志不谈，咱们还远不清楚Waymo在商业上与Honeycomb会有多大的竞争力。
记者向Yole Developpement的技能和商场分析师Alexis Debray询问了近几个月激光雷达商场的状况，以及Waymo的开展猜测。
Debray观察到，关于轿车激光雷达，供应链上的许多公司“正准备在2021年到2023年之间推出产品。”奥迪现在正与法雷奥(Valeo)、Innoviz与麦格纳(Magna)和宝马、Luminar与沃尔沃、Velodyne与现代Mobis等公司协作。
Debray着重，Waymo并不孑立。“许多公司也为工业运用和主动驾驶轿车(主动租借车和主动络绎车)开发了激光雷达。”
他指出:“这使得激光雷达的价格降到几千美元，而三年前的价格是几万美元。”这种激光雷达“功能更好，体积更小，牢靠性更高”。“因而，激光雷达在越来越多的运用中被运用和测验——包含工厂车辆、安全、智能交通体系、防护和其他。”
鉴于Honeycomb的功能和价格的揭露信息很少，Debray指出，“我以为Waymo有两个优势。首要，他们把握了从激光雷达到终端体系和操作的每一步，包含软件、电子设备……其次，他们现已进行了长达数百万英里的操作测验。”
但这并不意味着Waymo就能一往无前。Waymo“在不同的工业运用需求许多不同的标准时，只供给一种方式。”
在Debray看来，“其他激光雷达公司供给了许多模型，乃至可定制。例如，Ouster供给大约50种不同类型，都依据相同技能，但有不同的规划、视界和分辨率。此外，为了扩展工业商场，Waymo有必要与数百个不同的客户进行触摸和互动。他们好像现已在忙着Waymo One了。”
延伸阅览——相干激光雷达逐步浮出水面
跟着主动驾驶的热潮，“激光雷达”备受瞩目。现在雷达产品也形形色色，国内国外的产品都做得越来越小，外观也越来越美丽。可是现在这些雷达90%以上都是选用同一种技能计划，即激光飞翔时刻(TOF)技能。
有报导指出，上一年7月份建立的一家草创公司-爱莱达科技有限公司，剑走偏锋，专攻依据相干技能的激光雷达。建立短短4个月后，上一年11月取得了百度和华登1800万融资，估值过亿。
在最近“青城山我国IC生态高峰论坛”上，爱莱达科技有限公司总经理潘卫清和咱们共享了他们共同的相干波激光雷达计划。
全部源于TOF技能的缺点
TOF技能长处十分的显着，首要是原理简略，经过光脉冲在方针与雷达间的飞翔时刻乘以光速就能够取得间隔，技能道路也很简略是直接丈量飞翔时刻，老练度比较高，从脉冲激光发送、接纳到处理均有老练的模块组件和专用处理芯片。开发周期也很短，现在公司要做一个TOF雷达也很快。
但TOF雷达其实也存在一些问题，特别是针对未来无人驾驶，潘卫清谈到了4个首要问题：
榜首，抗搅扰。现在无人驾驶做测验的激光雷达基本上都是单辆车或许少量几辆车在跑，假如今后商用遍及，那么路上许多的车都用相同的雷达扫描，雷达就无法识别是邻近的车打来的脉冲仍是自己宣布的信号回波。今后主动驾驶车辆都选用这种设备，在路旁边很容易用相同雷达同波段的强光源去履行歹意损坏，然后导致雷达失灵。还有便是阳光激烈时，雷达会和人眼相同看不到方针了，然后带来安全隐患。
第二，勘探间隔——会影响车速。人类假如晚上开近光灯开车，车速就上不去，开了远光灯才干确保必定的速度；同理，激光雷达适当于车的眼睛，勘探间隔近的时分车速上不去。现在激光雷达做到150米到200米就很困难，一般的车用200米都选用了比较高的放射率。
第三，扫描问题。咱们都想把激光雷达做成固态的，等待光学相控阵技能(OPA)计划。但OPA不只对雷达有要求、对主机也有要求，大规划做成今后扫描的出光孔径很小，也就意味着在雷达里会带入损耗，会进一步缩短TOF的勘探间隔。
第四，全天候作业不太或许。例如雨、雾、雷等恶劣气候影响。
图：总结一下TOF雷达和相干雷达的比照。
上图为TOF雷达和相干雷达的比照。
首要在抗搅扰才干上相干计划较强，不需任何处理，光学上就现已处理了。有用探究灵敏度十分高，直接有用勘探只需求10个光子就能够准确测验。
也有人以为FMCW激光雷达也有一些局限性，比如与ToF比较需求更多的算力，因而生满足三维盘绕图时速度慢。“底子不存在这个问题，这个仅仅行外人的一种简略估测，”记者为此特别讨教潘卫清先生时他指出，“咱们有详细的实测数据。”
下图是爱莱达本年开宣布的相干激光雷达，现在体积较大的原因首要仍是散热，规划间隔3公里。发射功率在50到200毫瓦时勘探间隔就可超越1公里，且能彻底直视太阳光作业，不受任何光的搅扰。
“未来，咱们的雷达还能够跟毫米波做芯片级的交融，雷达作业机制和毫米波的作业机制十分的类似，许多模块能够共用，包含信号的调制模块和处理的模块能够共用。”
