大FOV、小体积，超表面激光雷达又有新进展

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）最近随着自动驾驶BEV感知的火热，对于自动驾驶需不需要激光雷达的争议重新被摆上台面。无论如何，激光雷达行业已经踏入了快速增长期，Yole最近发布的报告显示，2022年激光雷达在乘用车以及L4自动驾驶、Robotaxi等市场规模达到3.17亿美元，同比增长高达95%。

 

而未来5到10年，激光雷达将进入加速放量阶段，yole预计2025年和2030年全球激光雷达出货量分别有望达到约660万颗和7934万颗，其中国内分别出货292万颗和3154万颗左右。

 

目前激光雷达仍处于发展早期阶段，实际上目前市面上乘用车激光雷达的技术路线都不尽相同，行业还处于多种技术共存发展的阶段，并持续有新的技术诞生。

 

目前主流激光雷达技术方案

 

目前主流的激光雷达基本采用ToF测距原理，扫描方式则多种多样，包括一维转镜、二维转镜、棱镜、MEMS振镜等等。另外还有Flash、FMCW、OPA、MMT等其他未量产或是较小众的技术路线，从目前主流的技术来看，激光雷达最核心的竞争力是成本与性能之间的平衡，这些技术路线都未能满足市场需求。

 

当然，随着技术成熟度的提高，成本也会相应下降，因此未来哪种方案会成为主流仍未有定论。

 

而近期法国蔚蓝海岸大学的一个团队又提出了激光雷达的创新方案，可以解决以往激光雷达技术上的一些局限性，同时满足车载激光雷达的可靠性要求。

 

目前主流的激光雷达产品，包括MEMS振镜等都具有机械活动部件，容易受到外部冲击而对部件造成损坏。同时，体积、视野、测量范围、处理实时大数据集所需要的计算能力，这些都是现有激光雷达所局限的方面。

 

超表面激光雷达技术

 

为了解决这些问题，Patrice Genevet团队利用了超表面材料制作了一种新型激光雷达的实验原型。超表面材料是指一种厚度小于波长的人工层状材料，可以实现对电磁波（光也电磁波的一种）偏振、振幅、相位、极化方式、传播模式等特性的灵活有效调控。

 

被称为超快高视场脉冲超表面扫描激光雷达的实验原型，将由声光偏转器（AOD）调制的激光二极管与超表面级联，将水平和垂直方向的视场角提高到150°。另外超表面的光学特性可以不断变化，以扩大偏转器的狭窄视场，最后采用高灵敏度的光电探测器接收反射信号。

 

相比以往的激光雷达，这种新型激光雷达在扫描和测距上都采用了不同的形式。从上面的描述来看，首先是扫描形式上，目前主流的激光雷达都采用机械活动式的机构，或是MEMS微振镜，而这款新型激光雷达不需要活动部件，而是通过超表面材料的特性，来对激光进行有效控制，从而完成对环境的扫描。

 

在测距方式上，研究人员受到过去应用在移动通信领域的一种技术——CDMA技术（码分多址）脉冲编码的方法启发，在激光雷达成像过程中利用AOD的超高扫描速度，在不影响成像画面的前提下，还能够在低信噪比环境下进行成像，即抗干扰能力更强。

 

研究团队给出的实验结果表明，与传统的单脉冲激光雷达相比，采用块码分多址技术的激光雷达将距离模糊（当目标离雷达的距离大于脉冲重复周期所对应的最大距离时，目标回波不落在本周期内，此时测得的目标距离为非真实距离，称为距离模糊）扩大高达35倍，达到千米级别。这意味着激光雷达获取的图像信噪比也会提高，在较远距离下可以实现更好的性能。

 

与此同时，这种激光雷达由于没有机械活动部件，在结构上有可能缩小至芯片级别的尺寸，所以未来有可能成为激光雷达的一种重要技术方向，

 

写在最后

 

激光雷达行业令人兴奋之处在于，现阶段仍处于一个各种技术百花齐放的阶段，且各种创新技术层出不穷，在未来的五到十年内，可以预见我们将会看见更多新型的激光雷达产品出现在汽车上。