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。
來(lái)源:第一電動(dòng)網(wǎng)
作者:汽車之心
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