大FOV、小體積，超表面激光雷達又有新進展
電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）最近隨著自動駕駛BEV感知的火熱，對于自動駕駛需不需要激光雷達的爭議重新被擺上臺面。無論如何，激光雷達行業(yè)已經(jīng)踏入了快速增長期，Yole最近發(fā)布的報告顯示，2022年激光雷達在乘用車以及L4自動駕駛、Robotaxi等市場規(guī)模達到3.17億美元，同比增長高達95%。
而未來5到10年，激光雷達將進入加速放量階段，yole預(yù)計2025年和2030年全球激光雷達出貨量分別有望達到約660萬顆和7934萬顆，其中國內(nèi)分別出貨292萬顆和3154萬顆左右。
目前激光雷達仍處于發(fā)展早期階段，實際上目前市面上乘用車激光雷達的技術(shù)路線都不盡相同，行業(yè)還處于多種技術(shù)共存發(fā)展的階段，并持續(xù)有新的技術(shù)誕生。
目前主流激光雷達技術(shù)方案
目前主流的激光雷達基本采用ToF測距原理，掃描方式則多種多樣，包括一維轉(zhuǎn)鏡、二維轉(zhuǎn)鏡、棱鏡、MEMS振鏡等等。另外還有Flash、FMCW、OPA、MMT等其他未量產(chǎn)或是較小眾的技術(shù)路線，從目前主流的技術(shù)來看，激光雷達最核心的競爭力是成本與性能之間的平衡，這些技術(shù)路線都未能滿足市場需求。
當然，隨著技術(shù)成熟度的提高，成本也會相應(yīng)下降，因此未來哪種方案會成為主流仍未有定論。
而近期法國蔚藍海岸大學的一個團隊又提出了激光雷達的創(chuàng)新方案，可以解決以往激光雷達技術(shù)上的一些局限性，同時滿足車載激光雷達的可靠性要求。
目前主流的激光雷達產(chǎn)品，包括MEMS振鏡等都具有機械活動部件，容易受到外部沖擊而對部件造成損壞。同時，體積、視野、測量范圍、處理實時大數(shù)據(jù)集所需要的計算能力，這些都是現(xiàn)有激光雷達所局限的方面。
超表面激光雷達技術(shù)
為了解決這些問題，Patrice Genevet團隊利用了超表面材料制作了一種新型激光雷達的實驗原型。超表面材料是指一種厚度小于波長的人工層狀材料，可以實現(xiàn)對電磁波（光也電磁波的一種）偏振、振幅、相位、極化方式、傳播模式等特性的靈活有效調(diào)控。
被稱為超快高視場脈沖超表面掃描激光雷達的實驗原型，將由聲光偏轉(zhuǎn)器（AOD）調(diào)制的激光二極管與超表面級聯(lián)，將水平和垂直方向的視場角提高到150°。另外超表面的光學特性可以不斷變化，以擴大偏轉(zhuǎn)器的狹窄視場，最后采用高靈敏度的光電探測器接收反射信號。
相比以往的激光雷達，這種新型激光雷達在掃描和測距上都采用了不同的形式。從上面的描述來看，首先是掃描形式上，目前主流的激光雷達都采用機械活動式的機構(gòu)，或是MEMS微振鏡，而這款新型激光雷達不需要活動部件，而是通過超表面材料的特性，來對激光進行有效控制，從而完成對環(huán)境的掃描。
在測距方式上，研究人員受到過去應(yīng)用在移動通信領(lǐng)域的一種技術(shù)——CDMA技術(shù)（碼分多址）脈沖編碼的方法啟發(fā)，在激光雷達成像過程中利用AOD的超高掃描速度，在不影響成像畫面的前提下，還能夠在低信噪比環(huán)境下進行成像，即抗干擾能力更強。
研究團隊給出的實驗結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的單脈沖激光雷達相比，采用塊碼分多址技術(shù)的激光雷達將距離模糊（當目標離雷達的距離大于脈沖重復周期所對應(yīng)的最大距離時，目標回波不落在本周期內(nèi)，此時測得的目標距離為非真實距離，稱為距離模糊）擴大高達35倍，達到千米級別。這意味著激光雷達獲取的圖像信噪比也會提高，在較遠距離下可以實現(xiàn)更好的性能。
與此同時，這種激光雷達由于沒有機械活動部件，在結(jié)構(gòu)上有可能縮小至芯片級別的尺寸，所以未來有可能成為激光雷達的一種重要技術(shù)方向，
寫在最后
激光雷達行業(yè)令人興奮之處在于，現(xiàn)階段仍處于一個各種技術(shù)百花齊放的階段，且各種創(chuàng)新技術(shù)層出不窮，在未來的五到十年內(nèi)，可以預(yù)見我們將會看見更多新型的激光雷達產(chǎn)品出現(xiàn)在汽車上。
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