激光雷達正在成為(wei) ADAS邁向自動駕駛的“必備”技術。

繼奧迪之後，豐(feng) 田旗下豪華品牌雷克薩斯即將在今年底上市的最新一代LS轎車上也將搭載由電裝開發的3D激光雷達。

這是豐(feng) 田汽車迄今為(wei) 止量產(chan) 配置的最先進自動輔助駕駛係統，可以在高速公路上自動換道並實現超車。除了激光雷達傳(chuan) 感器，還將搭載來自電裝的前向雷達、雙目攝像頭，並且具備比目前L2係統更高水平的計算能力。

在早期的自動駕駛汽車原型上，那些體(ti) 積較大、安裝在車頂的激光雷達大塊頭，正在慢慢讓位於(yu) 安裝在汽車引擎蓋、擋泥板或前格柵上的小型車規級激光雷達。

不管是早期日係廠商開發的2D激光雷達、還是法雷奧為(wei) 奧迪提供的第一代SCALA激光雷達，性能雖還未達到L4級自動駕駛的要求，但至少起到了一定的感知安全冗餘(yu) 的作用。

從(cong) 奧迪、到雷克薩斯，再到寶馬、沃爾沃，基本上國際一線汽車製造商在量產(chan) 新車選擇搭載激光雷達，已經成為(wei) 大勢所趨。

一、L2+打開新窗口

事實上，激光雷達在汽車行業(ye) 的發展，離不開汽車製造商和零部件廠商的扶持。

2016年，通用汽車收購了自動駕駛初創公司Cruise，後者隨後又收購了激光雷達初創公司Strobe。

2017年，福特汽車收購了自動駕駛初創公司Argo AI，後者收購了激光雷達初創公司Princeton Lightwave。此外，福特還持有Velodyne的一部分股份。

2018年開始，奧迪的自動駕駛部門分別與(yu) 激光雷達初創公司Luminar和Aeva合作，用於(yu) 自動駕駛研發測試。隨後，保時捷宣布投資Aeva，並啟動搭載於(yu) ID Buzz自動駕駛小型貨車的量產(chan) 計劃。

2018年，沃爾沃汽車宣布對Luminar進行投資，並且在L4級量產(chan) 車型進行搭載。後者還與(yu) 豐(feng) 田合作用於(yu) 自動駕駛測試車輛。

亞(ya) 馬遜投資的自動駕駛初創公司Aurora，在2019年也收購了激光雷達初創公司Blackmore。

寶馬則是計劃在2021年推出L3級量產(chan) 新車，激光雷達係統由以色列的Innoviz公司提供，麥格納作為(wei) 集成商參與(yu) 。

截至目前，已經推出車規級激光雷達的零部件廠商，除了法雷奧，就是大陸集團。這家公司今年首次亮相了一款探測距離約50米的Flash激光雷達，搭載量產(chan) 新車型即將上市。

遠期，大陸集團還在開發一款長距激光雷達，探測距離達到200-300米，計劃在兩(liang) 三年後上市。而法雷奧的第二代SCALA也已經拿下訂單。

此外，這些汽車零部件巨頭大多數都已經在過去幾年參股投資一些激光雷達初創公司。比如，電裝投資的TriLumina。

在接下來的幾年裏，更多的汽車製造商預計將開始批量訂購激光雷達，用於(yu) L3/L4級自動駕駛量產(chan) 車的研發測試。在此之前，低成本的激光雷達有望增強現有L2+級別新車的感知。

正如博世公司所言，激光雷達填補了“傳(chuan) 感器的空白”。

二、降本已到臨(lin) 界點

如何將成本降至汽車製造商能接受的水平，一直是行業(ye) 爭(zheng) 論的焦點。答案在於(yu) 固態解決(jue) 方案，將所有機械部件集成到一個(ge) 微芯片中，基於(yu) 規模效應來降低成本，同時意味著更好的可靠性。

在關(guan) 鍵性能方麵，探測到反射能力隻有10%的目標，距離應該在200米到250米之間。除此之外，係統必須不受天氣和其他激光雷達係統的幹擾。

潛在的成本下降是最關(guan) 鍵要素。電裝投資的激光雷達初創公司TriLumina此前表態，係統總成本可能降至200美元。

這家公司預計，隨著供應鏈上下遊的協作規模加大，將在未來三到五年內(nei) 看到價(jia) 格的真正下降。“要知道五年前，激光雷達的零部件成本可能高達4000到5000美元之間。”

TriLumina成立於(yu) 2011年，核心技術是將垂直腔麵發射激光(VCSEL)與(yu) 多個(ge) 組件整合在一顆芯片上，來提高可靠性，降低成本。

該公司的技術是基於(yu) 倒裝專(zhuan) 利芯片，反向發射VCSEL，能發出不可見的紅外線激光脈衝(chong) ，通常在940nm的光譜上。

這種小型半導體(ti) 芯片集成了數百個(ge) VCSELs、電子束控製以及晶片級微透鏡，使其能夠瞄準、聚焦並形成結構化的照明模式，並且滿足汽車應用的溫度要求。

相對於(yu) 傳(chuan) 統的LED光源，VCSEL是一種比LED有更窄的光譜和更少的散度的激光器。LED通常被用於(yu) 近距離和深度感應，VCSELs則更加精確，以獲得更好的靈敏度。

去年9月，TriLumina宣布VCSEL倒裝芯片陣列光源完成AEC-Q102 1級所有認證，可以可靠地工作在溫度從(cong) -40°C到125°C，也是首款獲得該認證的半導體(ti) 激光器。

三、L4嚐試新路線

一些自動駕駛初創公司也在發力下一代激光雷達。畢竟對於(yu) 他們(men) 來說，短期大規模L4級自動駕駛車輛落地機會(hui) 不大。

Aurora近日宣布，基於(yu) 2019年收購的激光雷達公司Blackmore在調頻連續波(FMCW)技術上的先發優(you) 勢，推出了一款全新定製開發的激光雷達，稱為(wei) “FirstLight”。

傳(chuan) 統的激光雷達大多數使用脈衝(chong) 式技術路線，在固定頻率發射光脈衝(chong) ，然後測量光束返回所需的時間。

使用這種技術，物體(ti) 越遠，光線返回的時間就越長。這意味著更遠的物體(ti) 或移動的物體(ti) 不能被精確跟蹤，尤其是在光線反射較弱的情況下。

FMCW激光雷達使用連續的激光脈衝(chong) ，並定期改變光的頻率，也就是“調頻”。這使得自動駕駛車輛的開發人員可以利用多普勒效應更好地確定物體(ti) 的精確位置和速度。

FMCW激光雷達在跟蹤移動物體(ti) 方麵更加精確，比如道路上的其他車輛。它甚至可以用來確定一個(ge) 物體(ti) 是在靠近還是在遠離，在光線較弱的情況下，包括在雨中和霧中，它也能更好地探測物體(ti) 。

FMCW激光雷達傳(chuan) 感器可以看到300米以外的目標，即使是不反射太多光線的目標，比如晚上穿深色衣服的行人。

Aurora的這款激光雷達也在更高的1550nm波長範圍內(nei) 工作，允許傳(chuan) 感器發射更強的光脈衝(chong) ，同時仍然滿足眼睛的安全標準。

大多數脈衝(chong) 式激光雷達係統工作在900nm波段附近，要求他們(men) 限製激光輸出到頻率，這導致在低光情況下性能較差。

就在幾天前，激光雷達初創公司INFOWORKS宣布，將與(yu) 現代汽車合作，開發用於(yu) 自動駕駛汽車的FMCW激光雷達技術。