全球首款用於(yu) 自動駕駛的汽車級激光雷達（LiDAR）

如今，自動駕駛正逐步成為汽車產業新的發展趨勢。2017年，奧迪（Audi）發布全球首款量產的Level 3級自動駕駛汽車——奧迪A8，當然它也是全球首款搭載激光雷達的量產汽車。該車使用的激光雷達（SCALA激光掃描儀）由法國領先的汽車零部件製造商法雷奧（Valeo）開發和生產。除了SCALA激光掃描儀，奧迪A8還配備了12個超聲波傳感器、5個攝像頭和5個毫米波雷達，形成一套覆蓋遠、中、近距離的環境探測係統。


法雷奧SCALA激光掃描儀結構圖，左上角激光器向右發出激光至旋轉掃描鏡（750 rpm），並被偏轉向前發射（掃描角度145°），然後車外物體的反射光經光學係統被左下方的探測器接收


法雷奧SCALA激光掃描儀外觀

據麥姆斯谘詢報道，法雷奧SCALA激光掃描儀是目前汽車市場上唯一量產的車規級激光雷達，擁有145°的水平視場角（FOV），可以探測到150米以內的動態或靜態障礙物，它是自動駕駛係統的核心傳感器之一。該款機械式激光掃描儀由法雷奧與其戰略合作夥伴IBEO共同開發，可以精準掃描位於車輛前方的任何障礙物，適用於高級駕駛員輔助係統（ADAS）和自動駕駛係統。所有的掃描數據和法雷奧車載攝像係統收集的數據被整合成完整的行車環境圖，並為車輛智能係統提供精準分析及判斷行車環境的依據。


法雷奧SCALA激光掃描儀開蓋、內部主板和激光板

法雷奧SCALA激光掃描儀(yi) 的探測原理是直接飛行時間法（Direct Time of Flight，DToF），光束操作單元是旋轉掃描鏡，光源是高功率激光二極管，探測器是具有三個(ge) 敏感單元的雪崩光電二極管（APD）陣列。

該高功率激光二極管采用邊緣發射激光器（EEL）技術，封裝為(wei) CAN型，發射的激光波長為(wei) 905納米（nm），探測波形為(wei) 脈衝(chong) 波。三層堆疊的有源層可在150納秒（ns）內(nei) 提供功率為(wei) 75瓦（W）的激光。


法雷奧SCALA激光掃描儀(yi) 中的邊緣發射激光器（EEL）

該雪崩光電二極管（APD）陣列是由德國First Sensor公司設計和生產(chan) 的產(chan) 品。該探測器采用矽材料製造，並裝配在帶有玻璃窗口的低成本印刷電路板（PCB）上。兩(liang) 個(ge) 最為(wei) 關(guan) 鍵的光電元件——APD陣列和EEL激光器，組裝在同一個(ge) PCB板上。



法雷奧SCALA激光掃描儀(yi) 拆解分析（樣刊模糊化）

激光雷達在實際運行中，除了常規的視場角、分辨率、刷新率、點雲(yun) 數量等技術指標以外，還必須能應對各種惡劣環境，比如大雪天激光雷達被白雪覆蓋、超低溫雨水天氣下激光雷達被冰凍困擾、高速行駛下蚊蟲屍體(ti) 布滿車頭等。為(wei) 此法雷奧團隊研發了自動加溫和清洗係統，可自動探測激光雷達麵臨(lin) 的環境問題並做出相應的處理，在環境應對方麵也布局了多項專(zhuan) 利。


法雷奧SCALA激光掃描儀(yi) 的自動加溫和清洗功能展示

根據SCALA係列產(chan) 品路線圖，法雷奧後續將先推出垂直視場角增加3倍的SCALA 激光掃描儀(yi) 第二代產(chan) 品。然後，法雷奧將推出“SCALA Cocoon”係統，該係統將5個(ge) SCALA激光掃描儀(yi) 組合在一起，實現汽車周圍360°環境探測。此外，Valeo還將計劃推出采用MEMS微鏡的混合固態激光雷達——SCALA激光掃描儀(yi) 第三代產(chan) 品。


法雷奧SCALA激光掃描儀(yi) 第一代產(chan) 品與(yu) 第二代產(chan) 品的參數對比