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固体激光雷达哪家强:Velodyne对比Quanergy

2017-01-19 09:50
蓝林笑生
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一年一度的CES展几乎沦为汽车展,而在2017年的CES展中,自动驾驶技术几乎成为了主角。作为自动驾驶的核心环境传感器,激光雷达自然也备受瞩目。

Quanergy公司的Solid State LiDAR S3在CES 2017上获得了汽车智能类(Vehicle Intelligence Category)的最高奖项——最佳创新奖(Best of Innovation Award),则再一次让Quanergy利用固态扫描技术赚足了眼球。而作为车用激光雷达的老大Velodyne也当仁不让,在CES展之前就发布消息,称其与EPC(Efficient Power Conversion Corporation)共同研发有望将固态激光雷达成本降至50美金的核心芯片。当然,展会上还有Innoviz和TriLumina也宣称要推出固态激光雷达,但受限于这两家的公开资料太少,暂无法对其技术进行分析。

下面针对Quanergy和Velodyne的公开资料,对其技术进行简单的分析。

一、Quanergy固态扫描技术

图1 是Quanergy在2016年公开的Solid State LiDAR S3工作原理。可以看出S3采用的是光学相控阵技术实现激光扫描,其原理与相控阵雷达一样,通过调节发射阵列中每个发射单元的相位差来改变激光的出射角度。

图 1 Quanergy的光学相控阵扫描雷达工作原理示意图

光学相控阵是怎样通过控制发射阵列中每个发射单元的相位差来改变激光的出射角度呢?

我们可以通过一个简单的比喻来认识光学相控阵是如何工作的(如图 2所示):

假设有10个人在左侧排成一列并排向前走,把他们的连线作为他们整体运动的阵列面,垂直于连线向右的方向为前进方向。

● 如果10个人走路的速度都一样时,则阵列面将平行向前移动,其前进方向不会发生改变,如图 2(a)所示;

● 如果最上方的人走得最慢,其他人的速度从上至下依次逐步增加,最下方的人走得最快,则阵列面不再是平行移动,当经过一段时间后,最下方的人走得路程最远,最上方的人走得路程最短,其阵列面的前进方向将向上方发生明显的角度改变,如图 2(b)所示;

● 如果最上方的人走得最快,其他人的速度从上至下依次逐步减少,最下方的人走得最慢,则经过一段时间后,阵列面的前进方向将向下方发生明显的角度改变,如图 2(c)所示。

图 2 光学相控阵的工作原理距离说明

光学相控阵的工作原理与上面的比喻类似,它的每一个单元都可以对所通过的光(人)的速度进行控制。当一束光被分成许多个小单元(人),每小单元的光束(人)都通过一个光学相控阵单元,并被相控阵单元对其速度进行严格控制。当每个小单元的光束以同样的时间通过光学相控阵后,其速度恢复到进入光学相控阵前的速度,但由于每个小单元的光束所走过的光程(路程)不一样,通过光学相控阵后合成的波阵面(上面比喻中的阵列面)将发生明显变化,从而使得光束的指向发生偏转,这就是光学相控阵的基本工作原理。

上面举的是一维扫描的例子,如果我们把光学相控阵做成向二维阵列(如Quanergy的方案),我们就可以实现二维的扫描。光学相控阵一般都是通过电信号对其相位进行严格的控制实现光束指向扫描,因此也可以称为电子扫描技术。

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