自從自動(dòng)駕駛到來，人與車的關(guān)系發(fā)生了微妙的變化，從控制方向盤到放手，也僅僅過了半個(gè)世紀(jì)而已。2007 年 11 月 3 日，6 輛汽車成功地在模擬城市環(huán)境的測(cè)試場(chǎng)完成了自動(dòng)駕駛測(cè)試，全程都沒有違反的交通法規(guī)。值得一提的是，這 6 輛車?yán)铮?5 輛都搭載了新型激光雷達(dá)（LiDAR）傳感器。
根據(jù)法國(guó)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole Developpement的預(yù)測(cè)，全球激光雷達(dá)市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模將在2023年達(dá)到63億美元，而其中，包括ADAS及自動(dòng)駕駛在內(nèi)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到52億，成為激光雷達(dá)的核心目標(biāo)市場(chǎng)。
成就自動(dòng)駕駛的未來，激光雷達(dá)面臨技術(shù)變革的壓力
激光雷達(dá)作為高級(jí)別無人駕駛必須的核心部件，正愈來愈引起人們的注意。但是，汽車制造商要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車的傳感器到云的愿景，至少要在三個(gè)方面取得突破。具體說來，自動(dòng)駕駛技術(shù)必須：
在開放道路上比人類駕駛要可靠好幾倍；
小到足以集成到汽車設(shè)計(jì)中，從視野中消失；
成本只占目前的一小部分。
而推動(dòng)激光雷達(dá)激光檢測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步對(duì)克服上述三個(gè)障礙將大有裨益。這正是像谷歌以及ADI等這種具冒險(xiǎn)精神的創(chuàng)新者所要做的，他們希望重大技術(shù)發(fā)現(xiàn)和有針對(duì)性的變革，加上關(guān)鍵領(lǐng)域的現(xiàn)有穩(wěn)定的核心競(jìng)爭(zhēng)力，準(zhǔn)備將激光雷達(dá)裝進(jìn)汽車。此外，激光雷達(dá)系統(tǒng)還將賦能其他眾多領(lǐng)域中的自主機(jī)器，例如機(jī)器人、無人機(jī)送貨服務(wù)、貨船和聯(lián)合收割機(jī)，以及難以想象的帶精密姿勢(shì)識(shí)別的3D游戲和新用戶接口。
激光雷達(dá)是利用激光進(jìn)行探測(cè)和測(cè)距技術(shù)的簡(jiǎn)稱，除了需要激光發(fā)射器，這一系統(tǒng)還需要有一個(gè)高精度的接收器。由于能通過獨(dú)特的方法提供被探測(cè)物體的三維影像，所以激光雷達(dá)主要被用于測(cè)量與固定或移動(dòng)物體間的距離。
與雷達(dá)和攝像頭一起，激光雷達(dá)完善了至關(guān)重要的汽車目標(biāo)識(shí)別技術(shù)。激光檢測(cè)技術(shù)填補(bǔ)了雷達(dá)和攝像頭兩種技術(shù)之間的關(guān)鍵能力空白，這就是為什么大多數(shù)自動(dòng)駕駛試點(diǎn)項(xiàng)目都使用激光雷達(dá)的原因。事實(shí)上，到2020年，激光雷達(dá)傳感器系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將激增到9.443億美元，是2015年3.098億美元市場(chǎng)規(guī)模的三倍多，這在很大程度上要?dú)w功于汽車行業(yè)。
像雷達(dá)一樣，激光雷達(dá)能在黑暗中和大多數(shù)天氣條件下工作。與攝像頭系統(tǒng)不同的是，掃描激光可以提供道路上物體尺寸和形狀的非常準(zhǔn)確的圖像。然而，激光雷達(dá)系統(tǒng)目前價(jià)格昂貴、功耗高、產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量大、體積大而且外形不美觀。所以目前道路上的大多數(shù)自動(dòng)駕駛汽車都很容易被識(shí)別，因?yàn)檐図斏习惭b了笨拙的激光雷達(dá)系統(tǒng)。
目前許多汽車激光雷達(dá)的價(jià)格是汽車平均售價(jià)的兩倍多。此外，還有一個(gè)大問題是大多數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)是為飛機(jī)上的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目而設(shè)計(jì)的，現(xiàn)在必須根據(jù)汽車行業(yè)的需求重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)。
技術(shù)變革撐起自動(dòng)駕駛的未來
作為傳統(tǒng)汽車電子技術(shù)方案提供商，近年來ADI公司一直在努力為汽車市場(chǎng)開發(fā)從傳感器到激光雷達(dá)的全面汽車電子系統(tǒng)。目標(biāo)很簡(jiǎn)單：制作激光雷達(dá)系統(tǒng)，使其在攝像頭和雷達(dá)無能為力時(shí)能夠足夠好地檢測(cè)物體，同時(shí)尺寸足夠小，成本足夠低，適用于商用汽車。ADI公司目前正在開發(fā)原型，并設(shè)法進(jìn)一步提高性能和減小尺寸。
而ADI 公司收購(gòu)美國(guó)Vescent Photonics公司的固態(tài)激光波束轉(zhuǎn)向技術(shù)是該公司具有里程碑意義的事件，ADI加大純固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)投入，進(jìn)一步增強(qiáng)集成激光雷達(dá)系統(tǒng)的性能，志在以系統(tǒng)級(jí)最優(yōu)的性能和最低的成本，促進(jìn)激光雷達(dá)系統(tǒng)在自動(dòng)駕駛中的普及應(yīng)用，以更大范圍保障生命安全。
業(yè)界普遍認(rèn)為，與傳統(tǒng)機(jī)械掃描技術(shù)的雷達(dá)相比，利用固態(tài)激光雷達(dá)有很多優(yōu)勢(shì)：
1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小：由于不需要旋轉(zhuǎn)部件，可以大大壓縮雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和尺寸，提高使用壽命，并降低成本。
2）標(biāo)定簡(jiǎn)單：機(jī)械式激光雷達(dá)由于光學(xué)結(jié)構(gòu)固定，適配不同車輛往往需要精密調(diào)節(jié)其位置和角度，固態(tài)激光雷達(dá)可以通過軟件進(jìn)行調(diào)節(jié)，大大降低了標(biāo)定的難度。
3）掃描速度快：不用受制于機(jī)械旋轉(zhuǎn)的速度和精度，固態(tài)激光雷達(dá)掃描速度取決于所用材料的電子學(xué)特性，一般都可以達(dá)到MHz量級(jí)。
4）掃描精度高：固態(tài)激光雷達(dá)掃描精度取決于控制電信號(hào)的精度，可以達(dá)到千分之一度量級(jí)以上。
5）可控性好：固態(tài)激光雷達(dá)光束指向完全由電信號(hào)控制，在允許的角度范圍內(nèi)可以做到任意指向，可以在重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行高密度的掃描。
作為自主駕駛解決方案的關(guān)鍵支柱，ADI公司目前聚焦于固態(tài)激光雷達(dá)設(shè)計(jì)，其材料與計(jì)算機(jī)顯示器中掃描光線所用的材料相同，經(jīng)濟(jì)有效的設(shè)計(jì)消除了常規(guī)產(chǎn)品中的活動(dòng)部件，克服了當(dāng)前成本高昂的問題，并提高了可靠性，同時(shí)在范圍、分辨率、幀速率和功耗等關(guān)鍵性能指標(biāo)方面，也有一定的改善。
Radar+LiDAR+IMU——ADI未來自動(dòng)駕駛的安全技術(shù)圖譜
ADI作為高速放大器和數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域的全球領(lǐng)先企業(yè)，而高性能放大器和數(shù)據(jù)采集對(duì)激光雷達(dá)而言是必不可少的關(guān)鍵技術(shù)，此外數(shù)字信號(hào)處理也很重要，它將激光雷達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)洪流拼接成可理解的車身周圍世界三維視圖。這正是ADI公司50多年來不斷創(chuàng)新的領(lǐng)域。