今年 CES，來(lái)自全球超過 40 家激光雷達(dá)公司齊聚拉斯維加斯，各種形態(tài)的產(chǎn)品、不同的技術(shù)路線同臺(tái)爭(zhēng)艷。

很多公司在激光雷達(dá)產(chǎn)品的價(jià)格層面拼起了刺刀，也有的公司在產(chǎn)品的體積、形態(tài)、性能方面精益求精。

當(dāng)前主流的激光雷達(dá)形態(tài)有「機(jī)械旋轉(zhuǎn)式」和「固態(tài)」兩種。

前些年因?yàn)椤腹虘B(tài)激光雷達(dá)」技術(shù)的成熟度不夠高，「機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)」一直是業(yè)內(nèi)的主要選擇。

如今，為了更適應(yīng)汽車行業(yè)的要求，也為了降本增效，「固態(tài)激光雷達(dá)」成為行業(yè)新寵。

但是，現(xiàn)在自動(dòng)駕駛行業(yè)有一個(gè)比較尷尬的境況是：以往采用「機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)」的自動(dòng)駕駛公司的感知算法是專門針對(duì)該類雷達(dá)進(jìn)行開發(fā)的，當(dāng)替換成「固態(tài)激光雷達(dá)」后，其相應(yīng)的感知算法需要推倒重來(lái)，傳感器方案也要重新考慮，這在某種程度上帶來(lái)了很大的技術(shù)遷移難度。

為了更好地解決這一問題，業(yè)內(nèi)需要一種能夠「旋轉(zhuǎn)」起來(lái)的「固態(tài)激光雷達(dá)」，結(jié)合兩種技術(shù)路線的優(yōu)勢(shì)，在不進(jìn)行大規(guī)模技術(shù)遷移的同時(shí)實(shí)現(xiàn)降本增效。

什么是「數(shù)字激光雷達(dá)」？

舊金山激光雷達(dá)創(chuàng)業(yè)公司 Ouster 將這種形態(tài)的產(chǎn)品稱為「數(shù)字激光雷達(dá)」（Digital LiDAR），這家公司已經(jīng)將這一概念轉(zhuǎn)化成了實(shí)際的產(chǎn)品。

所謂「數(shù)字激光雷達(dá)」，就是對(duì)激光雷達(dá)進(jìn)行全半導(dǎo)體化的設(shè)計(jì)，將原來(lái)激光雷達(dá)產(chǎn)品內(nèi)部的發(fā)射器、接收器等上千種光電器件固化到芯片之中，實(shí)現(xiàn)了「固態(tài)」的形式。

在此基礎(chǔ)上，Ouster 再在激光雷達(dá)內(nèi)部加入旋轉(zhuǎn)裝置，讓其能夠在 360 度方向上實(shí)現(xiàn)掃描。這就是所謂的「旋轉(zhuǎn)起來(lái)的固態(tài)激光雷達(dá)」。

「數(shù)字激光雷達(dá)」體積小、重量輕。比如 Ouster 中距離產(chǎn)品 OS1 系列在不到 400 克的重量?jī)?nèi)，可實(shí)現(xiàn)從 16 線到 128 線的分辨率。

本次 CES，我們也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很有意思的應(yīng)用：Flex G gate 公司將 Ouster 的激光雷達(dá)安裝到了汽車大燈里。這一應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)就是利用了 Ouster 激光雷達(dá)小巧的特點(diǎn)。

CES 2020 開幕當(dāng)天，Ouster 帶來(lái)了他們的全新產(chǎn)品：超廣角激光雷達(dá) OS0 和遠(yuǎn)距離激光雷達(dá) OS2。

加上此前他們發(fā)布的中距離激光雷達(dá) OS1，這家公司的產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛、無(wú)人機(jī)、安防等應(yīng)用場(chǎng)景的全覆蓋。

Ouster 創(chuàng)始人 Angus Pacala 還特意撰寫了博客文章來(lái)介紹他們?nèi)掳l(fā)布的產(chǎn)品以及所謂的「數(shù)字激光雷達(dá)」技術(shù)。

讓我們來(lái)一探究竟：

解鎖「數(shù)字激光雷達(dá)」的能量

當(dāng)馬克（Mark Frichtl，Ouster 聯(lián)合創(chuàng)始人兼 CTO）和我在 2015 年初創(chuàng)立 Ouster 時(shí)，我們便有了一個(gè)全新形態(tài)激光雷達(dá)的設(shè)想——「數(shù)字激光雷達(dá)」。

我們意識(shí)到，通過采用硅 CMOS 和集成大規(guī)模芯片的算力，我們最終可以使激光雷達(dá)的價(jià)格與性能脫鉤，將質(zhì)保年份指數(shù)級(jí)延長(zhǎng)，向絕大多數(shù)客戶提供激光雷達(dá)行業(yè)內(nèi)具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，滿足產(chǎn)業(yè)的需求。

今天的產(chǎn)品發(fā)布證明了這一愿景，為我們服務(wù)的客戶邁出了巨大的一步。實(shí)際上我們還處于該技術(shù)路線的初期階段，還有很多令人興奮的進(jìn)步和新功能將接踵而來(lái)。我們正式發(fā)布第二代激光雷達(dá)產(chǎn)品:

• Ouster OS0：超廣角（FOV 95°），32/128 線

• Ouster OS2：遠(yuǎn)距離（200m+）, 32/64/128 線

• 新款 32 線和 64 線均可定制調(diào)整 FOV（視場(chǎng)角）

以上所有型號(hào)的傳感器均已量產(chǎn)，現(xiàn)在公開接受訂單并且已經(jīng)向早期客戶發(fā)貨。

OS0：95° 超廣角激光雷達(dá)

紅外照相機(jī)下 Ouster OS0-128 線激光雷達(dá)的 FOV 表現(xiàn)

OS0-128 是超廣角激光雷達(dá)的一個(gè)重大突破。

OS0 95° 的垂直 FOV 和 128 線的分辨率可以提供給客戶超清的可視性，為目標(biāo)檢測(cè)和識(shí)別提供足夠的分辨率。

結(jié)合小于 50cm 的盲區(qū)和最新的窗口堵塞檢測(cè)（window blockage detection）功能，OS0 非常適合于自動(dòng)駕駛車輛、卡車環(huán)視和盲區(qū)檢測(cè)等應(yīng)用。此外，OS0 也是很多類型室內(nèi)機(jī)器人主傳感器的選擇。

對(duì)于感知或物體分類（object classification）需求較少的應(yīng)用場(chǎng)景，Ouster 可以提供 32 線的 OS0。該規(guī)格傳感器可以使室內(nèi)或室外機(jī)器人能夠以較高的速度精準(zhǔn)識(shí)別并避開障礙物，只要用一臺(tái) OS0 就可以取代之前使用多個(gè)傳感器的組合方案。

OS0 主要技術(shù)參數(shù)：

• 探測(cè)距離：50 米（80% 反射率）

• 垂直 FOV: 95°

• 分辨率：32 線，128 線

• 價(jià)格：樣品價(jià) 6000 美元，提供批量折扣

OS2：遠(yuǎn)距離、高分辨率

Ouster 新發(fā)布的遠(yuǎn)距離 OS2 激光雷達(dá)的點(diǎn)云演示

OS2-128 是 Ouster 所有產(chǎn)品中性能的頂端，與現(xiàn)有的最高分辨率傳感器性能不相上下，但價(jià)格更便宜。

OS2-128 的光束在 22.5° 垂直 FOV 內(nèi)以 0.18° 的角度均勻分布，完全滿足自動(dòng)駕駛車輛和高空無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程高速感知需求。 

OS2-128 使用專有的 ASIC 和單光子雪崩二極管（SPAD）探測(cè)器，利用激光雷達(dá)測(cè)量激光脈沖返回的光子形成影像，這項(xiàng)獨(dú)特的技術(shù)在激光雷達(dá)行業(yè)是獨(dú)一無(wú)二的，并解鎖了一系列 2D/3D 轉(zhuǎn)換技術(shù)，為目標(biāo)分類和分割提供了全新的技術(shù)思路。

OS2 主要技術(shù)參數(shù)：

• 探測(cè)距離：240 米（80% 反射率）

• 垂直視場(chǎng)角：22.5°

• 分辨率：32 線、64 線、128 線

• 價(jià)格：樣品價(jià)起始價(jià)為 16000 美元，可享受批量折扣

自定義線束掃描方向的激光雷達(dá)

Ouster 此次發(fā)布的 128 線激光雷達(dá)采用均勻分布的線束模式，在整個(gè) FOV 中保持一致的角度分辨率。

16、32 和 64 線傳感器除均勻分布外，根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求，客戶可以選擇將線束聚集在視野的某一角度范圍內(nèi)以獲得更高的角度分辨率。

下圖是 OS1 可選線束分布示意：

OS1-16、32 和 64 線束分布選擇

Ouster 表示，旗下所有 16、32 和 64 線激光雷達(dá)，除了標(biāo)準(zhǔn)的均勻分布模式，都可選擇以下任一線束分布模式：

• 漸變模式（Gradient）- 中間密集分布，向兩邊逐漸稀疏。

• 水平向下模式（Below-horizon）- 在激光雷達(dá)中心水平線下以均勻間隔排列的線束。將傳感器的垂直視野減少一半，將掃描區(qū)域的角度分辨率提高一倍。 

• 密集模式（Tight-column）- 將光束集中在垂直 22.5°的 FOV 內(nèi)。如果客戶的應(yīng)用不需要寬 FOV，密集模式會(huì)減少冗余信息同時(shí)大大增加核心區(qū)域的有效線束。

「數(shù)字激光雷達(dá)」的前景

數(shù)字激光雷達(dá)是高分辨率激光雷達(dá)新的一章。

這項(xiàng)專利化的技術(shù)依賴于全半導(dǎo)體設(shè)計(jì)，用性能更好、成本更低、效率更高、價(jià)格更實(shí)惠的單晶硅芯片取代以往需要數(shù)千個(gè)元器件的模擬激光雷達(dá)。

數(shù)字激光雷達(dá)不同于現(xiàn)在其它機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)，在各個(gè)方面都優(yōu)于它將要取代的傳統(tǒng)技術(shù)。

Ouster 新的 128 線激光雷達(dá)包含了一個(gè)基于下一代硅結(jié)構(gòu)的 ASIC 芯片，其內(nèi)部代號(hào)為「Whitney」，Ouster 用了兩年時(shí)間開發(fā)這款 ASIC，這是目前最先進(jìn)的激光雷達(dá) ASIC 芯片。

Whitney 架構(gòu)將單光子雪崩二極管（SPAD）探測(cè)器陣列直接集成在了芯片上，這一架構(gòu)使 Ouster 的 SPAD 具有與上千萬(wàn)顆晶體管一樣的數(shù)字處理能力，從而可以讓激光雷達(dá)每秒鐘能夠處理超過 1 萬(wàn)億光子，產(chǎn)生 260 萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

結(jié)合 ASIC 先進(jìn)的性能，Ouster 的激光雷達(dá)還具有獨(dú)特的功能，如基于芯片窗口堵塞檢測(cè)（on-chip window blockage detection）技術(shù)、相機(jī)般的環(huán)境成像和先進(jìn)的激光編碼技術(shù)。

OS0、OS1 和 OS2 都對(duì)其激光光源做了如下改進(jìn)，將兩倍的激光光源裝進(jìn)一個(gè)不超過一粒米大小的芯片里。這些垂直腔面發(fā)射激光器（VCSELs）由于其體積小、人眼安全性、低制造成本以及在智能手機(jī)和消費(fèi)電子行業(yè)的廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是最有前途的激光雷達(dá)新興技術(shù)。 

另一方面，由于整體數(shù)字設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，Ouster 的激光雷達(dá)非常牢固，已經(jīng)超過汽車行業(yè)的沖擊和振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)要求。另外，Ouster 的所有產(chǎn)品線都具有 IP68 和 IP69K 防水等級(jí)，是市場(chǎng)上所有激光雷達(dá)傳感器中最高的。

對(duì)于「數(shù)字激光雷達(dá)」的承諾，Ouster 才剛剛開始踐行。

成立四年的 Ouster 目前已經(jīng)拿到了 4 輪融資，總額超過 9000 萬(wàn)美元，團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有 150 余人。手握著不俗的產(chǎn)品陣列，這家公司要開始大力拓展中國(guó)市場(chǎng)了。

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >