“几片玻璃”就能随意控制光的方向？新技术加速固态激光雷达落地

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）去年开始，激光雷达开始大规模登上智能汽车，但也可以发现，市面上的激光雷达基本是都是混合固态方案，而普遍被认为是激光雷达主流发展方向的全固态直到现在依然没有能够大规模量产的产品。
 
不过最近固态激光雷达厂商们也有一些新进展，就在上周，激光雷达供应商Quanergy宣布，其OPA（光学相控阵）技术的激光雷达已经成功实现250米的探测距离。去年8月，Quanergy曾成功展示了业界首款基于OPA的固态激光雷达，覆盖范围为100米；今年1月，Quanergy将这个范围提升至200米。
 
OPA的原理，是通过多个同相和振幅完全可控的单元组成的阵列，通过改变不同单元的电压，改变每个单元的发光特性以及振幅，可以实现改变光束相位轮廓来改变光束的角度。这意味着OPA不需要任何可移动部件，就能实现较大视场角的范围扫描，以及更高的分辨率。
 
这里需要提一下，目前全固态激光雷达主要有三种技术路线，OPA、FMCW、Flash，其中OPA以及Flash赛道上玩家相对较多，所以理论上更有可能成为未来主流。而刚刚提到OPA的优势，比如视场角、分辨率等，正是另一种技术路线Flash激光雷达的劣势。
 
Flash激光雷达的成像原理是，发射大面积激光一次性照亮整个场景，再利用多个传感器去接收探测反射光。但最大的问题是，这样的工作模式需要非常高的激光功率，而在体积限制之下，Flash激光雷达的功率密度并不能做到很高。所以Flash激光雷达目前的问题在于，受到功率密度限制，导致视场角、探测距离、分辨率三个参数无法兼顾，即如果要探测距离远，就要牺牲视场角或分辨率；如果需要高分辨率，就要牺牲视场角或探测距离。
 

图源：LeddarTech官网

 
那么在功率密度限制下，如何提升激光雷达性能？最近自动驾驶传感技术供应商LeddarTech就推出了一个被称为LeddarSteer的固态数字光束转向解决方案。这个解决方案目的是控制激光雷达中激光脉冲的方向，也就说不需要一个可活动的模块，比如MEMS等，就能完成对光线方向的改变，以扩大视场角。
 

图源：LeddarTech官网

 
LeddarSteer是一种基于液晶和偏振光栅的数字光束控制技术，能够快速、准确、可靠地将光线控制在所需的角度。而光束控制铜鼓将视场划分称多个小的部分，并将激光雷达的发射器或接收器重新定向到这些小的部分中，以此增强激光雷达的性能，包括实现高达120°x60°的宽视场。
 

图源：LeddarTech官网

 
在采用了这种方案后，可以明显降低激光雷达本身的设计难度，包括降低光学设计难度、降低了激光雷达组件的尺寸和成本。同时兼容多种激光雷达结构，使得这种方案有着更高的适用性。
 
而这种方案会不会加速全固态激光雷达实现量产的进度？毕竟在上周，走Flash路线的Ouster才宣布成功交付第一台全固态数字激光雷达的A样，至于量产，计划要到2025年才能实现。
 
在文章开始时提到的Quanergy，早在2017年就已经表示下线OPA激光雷达，但目前仅有部分用于工业等领域，汽车端的应用依然未见落地。曾计划在2020年量产的Fisker，本应搭载Quanergy S3，但由于Fisker本身跳票，如今的量产计划已经延后到2024年。
 
如今看来，全固态激光雷达就类似于一些电动新势力车企，雷声大雨点小，产品迟迟未能量产。不过，看回激光雷达在汽车上的使用历史，最早从2018由奥迪引进到旗下A8车型上，而大规模应用，也仅仅是去年9月才开始。
 
按照技术路线的迭代，全固态激光雷达从进度上看，基本上都还处于车企导入的状态，首先验证需要一段很长的时间、另外量产一致性和成本等还需要优化。所以目前主流的包括转镜、MEMS等激光雷达至少还会有三到四年的市场发展空间。