盡管 LiDAR 是 ADAS 最受歡迎的技術(shù)之一，但它仍然有其障礙。現(xiàn)在，開發(fā)人員正在芯片級別對 LiDAR 進(jìn)行微調(diào)——例如，通過延長檢測距離并為惡劣天氣做好準(zhǔn)備。

　　福布斯撰稿人 Sabbir Rangwala 也評論道：“激光雷達(dá)已在大多數(shù)汽車 OEM 的 ADAS和 自動駕駛堆棧公司的定位、地圖和 4 級自動駕駛應(yīng)用中占據(jù)了‘必備’地位。”

　　雷達(dá)系統(tǒng)框圖

　　最近幾個月，許多公司都將目光投向了擴(kuò)展 LiDAR 的檢測距離、在危險(xiǎn)天氣中的功能以及系統(tǒng)集成。

　　LiDAR 系統(tǒng)可檢測 200 米以外的物體

　　NeoPhotonics 是用于高帶寬應(yīng)用的硅光子學(xué)和基于 IC 的高級激光器、模塊和子系統(tǒng)的領(lǐng)先開發(fā)商之一。為了提高自動駕駛汽車的道路安全性，NeoPhotonics 正在通過一種稱為“相干激光雷達(dá)技術(shù)”（coherent LiDAR）的東西來增加更遠(yuǎn)距離的 ADAS 反應(yīng)時間。

　　相干激光雷達(dá)通過測量本地振蕩器和返回信號之間的頻率差來獲得目標(biāo)范圍。該過程產(chǎn)生高保真信號檢測。通過使用多普勒頻移來確定返回信號的相位，相干激光雷達(dá)可以同時測量距離和速度。

　　近日，NeoPhotonics 發(fā)布了調(diào)頻連續(xù)波 （frequency-modulated continuous-wave ：FMCW） 激光模塊以及高功率半導(dǎo)體光放大器 （semiconductor optical amplifier：SOA） 芯片。據(jù)稱，這些解決方案可為 ADAS 提供遠(yuǎn)程汽車 LiDAR，改善工業(yè)應(yīng)用的高分辨率傳感，并增強(qiáng)電信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集和傳輸。

　　相干 LiDAR 收發(fā)器示意圖。

　　NeoPhotonics 聲稱可控和可調(diào)諧的高功率 FMCW 激光器將增強(qiáng)現(xiàn)有 LiDAR 系統(tǒng)檢測更遠(yuǎn)距離物體的能力；這要?dú)w功于 1550nm 的窄線寬。與其他激光器相比，1550nm 波長是 NeoPhotonics 所謂的“人眼安全”波長。

　　SOA 芯片實(shí)現(xiàn)了相干 LiDAR 設(shè)備，例如 PIN 接收器。這些接收器是一種用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光電二極管，可以在減少外部光干擾的同時實(shí)現(xiàn) 200 到 400 米的檢測。

　　NeoPhotonics 聲稱，采用相干 LiDAR 技術(shù)的設(shè)備在測量距離方面更準(zhǔn)確，這可能比傳統(tǒng)的電磁 LiDAR 具有關(guān)鍵優(yōu)勢。

　　激光雷達(dá)應(yīng)對惡劣天氣

　　當(dāng)惡劣天氣混入其中時，LiDAR 傳感器和激光器如何響應(yīng)？這是亞馬遜的自動駕駛汽車公司Zoox 在西雅圖雨天的街道上探索的一個問題 。由于 LiDAR 傳感器歷來在被冰、雪、霧或傾盆大雨阻擋時難以檢測物體，Zoox 希望在西雅圖地區(qū)進(jìn)行的測試將幫助公司通過反復(fù)試驗(yàn)解決這些問題，并且隨后將更新其硬件和軟件。

　　Zoox 認(rèn)為西雅圖將是測試耐候激光雷達(dá)的理想地點(diǎn)

　　同樣，Tower Semiconductor 最近轉(zhuǎn)向 CMOS 圖像傳感技術(shù)來改善惡劣天氣條件下的自主系統(tǒng)。與 NeoPhotonics 類似，Tower Semiconductor 使用 FMCW 在 1550nm 波長下運(yùn)行。然而，Tower Semiconductor 也在整合 3D 視覺。

　　Tower Semiconductor 的 LiDAR 系統(tǒng)包括CMOS 圖像傳感器，可在低光照條件下增強(qiáng)可見性。此外，該公司還包括一款具有高動態(tài)分辨率范圍的相機(jī)。將相機(jī)與 CMOS 傳感器相結(jié)合，將允許 LiDAR 系統(tǒng)創(chuàng)建周圍區(qū)域的 3D 圖像。

　　用于高動態(tài)范圍的常規(guī)高分辨率傳感器（左）和門控傳感器（如 Tower Semiconductor 的 CMOS 圖像傳感器 - 右）之間的分辨率差異

　　除了 CMOS 傳感器，Tower Semiconductor 還展示了光學(xué)相控陣作為改進(jìn) LiDAR 系統(tǒng)的另一種方式。這些設(shè)備由數(shù)百個緊湊型光學(xué)天線以及整齊地安裝在單個硅芯片上的幅度和相位調(diào)制器組成。該解決方案為汽車攝像頭提供可控的掃描模式、速度和分辨率，以輔助傳感器。

　　Tower Semiconductor 還推出了一個開放式代工廠硅光子學(xué) （SiPho） 平臺。該平臺具有低損耗氮化硅波導(dǎo)、鍺光電探測器和基于 PIN 二極管的移相器。據(jù)說這些移位器可以在較遠(yuǎn)距離的弱光環(huán)境中增強(qiáng) LiDAR 系統(tǒng)。

　　集成推動 LiDAR SoC

　　除了在惡劣天氣下延長檢測距離和提高檢測精度外，LiDAR 開發(fā)人員還面臨集成問題。為此，Omni Design 和 LeddarTech 最近發(fā)布了下一代 SoC， 旨在幫助制造商設(shè)計(jì)固態(tài) LiDAR 產(chǎn)品。

　　LeddarTech 的 LiDAR SoC 使用 Omni Design 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 和多通道模擬前端 （AFE）。Omni 的 ADC 結(jié)合了其獲得專利的 SWIFT 技術(shù)、運(yùn)算放大器架構(gòu)，用于通過開環(huán)增益、擴(kuò)展帶寬、噪聲抑制和偏移電壓選項(xiàng)進(jìn)行信號處理。

　　AFE 與單個 IP 塊上的 ADC 耦合，以幫助防止 LiDAR 系統(tǒng)實(shí)時收集的所有圖像和數(shù)據(jù)出現(xiàn)瓶頸。

　　LeddarTech 的 LeddarCore 有助于高數(shù)據(jù)采集，同時是 LiDAR 系統(tǒng)的中央命令

　　LeddarTech 利用 Omni Design 的傳感器平臺來解決當(dāng)前 LiDAR SoC 解決方案面臨的一些限制——主要是 PCB 上的分立設(shè)備。這些外部混合信號電路、運(yùn)算放大器和光放大器會導(dǎo)致 LiDAR 系統(tǒng)中的高功耗、數(shù)據(jù)泄漏和不準(zhǔn)確的圖像處理。LeddarTech 的集成 LiDAR 平臺避免了外部組件，并且可以集成到多個現(xiàn)有的 LiDAR 架構(gòu)中。

　　LeddarCore 3D （LCA3） SoC是一種多通道（64 個輸入通道）接收和排序解決方案，其范圍為 300 米。制造商還將擁有 LeddarTechs 的 LeddarEngine，這是一個支持多種 LiDAR 應(yīng)用且每秒可處理近 50 億個樣本的傳感器平臺。