廉价版激光雷达面世,成本或仅为谷歌无人驾驶雷达1%

虽然激光雷达目前已经在很多智能汽车上得到了应用,但其笨重的身材和高昂的造价除了谷歌最近发布的那款贵得离谱的“小豆丁”无人驾驶汽车能够承受得起之外,貌似还没有那个“傻缺”的车企肯在自己的量产车上投入这项技术。所以,如果体积能再小点、价格能再低点,说不定未来这样的设备也会走进寻常百姓家。

目前,来自加州大学伯克利分校的一位研究生Behnam Behroozpour就盯上了激光雷达这玩意儿。和实验室的同事一起,他们正试图将全3D图像成型系统(俗称LIDAR)封装进一个可以在智能手机或游戏手柄上轻松使用的固态包里。

Behnam Behroozpour为笔者详细解释道:

按照目前的设想来看,这样的激光雷达设备由三部分组成。我们先准备制作一个3mm×3mm大小的光电芯片,其次还得有一个CMOS传感器芯片,而‘万事俱备,只欠东风’,还需要一个芯片大小的VCSEL(垂直腔面激光发射器)装置。不过我们之前只是分别测试了单个芯片的性能,现在才开始将它们拼装起来。最后成型的实验产品大概有微软的Kinect盒子那么大。

 

廉价版激光雷达面世,成本或仅为谷歌无人驾驶雷达1%

多像素集成3-D摄像头使用FMCW激光源

虽然并不清楚这个集成的激光雷达系统能够达到怎样精确的效果,但从目前的实验数据来看,激光光束的可探测范围在10米左右。不过这显然如果要在汽车领域使用的话还远远不够格,而这个来自伯克利的极客小组也已经开始研究如何使其能够达到30m-100m的照射范围。

LIDAR是通过向外发射光束并计算接受反射所需时间来测定目标物体的距离的。为了防止因接收周围反射光线而造成测量上的误差,你可以系统地调节激光光束的能量值;甚至你还可以改变它的频率,而这样更容易获得精确的数据。类似这样的频率调节,是通过安置在硅片右侧,体积非常小、可震动的MEMS镜面来实现的。

以Behnam Behroozpour为首的实验人员们通过电子调频的方式使得这些镜面装置能够自然地震动起来。按照他的话来说,尽管采取这样的做法更复杂,同时也更费时费力些,但一方面能够减少光能的损耗,另一方面也能获得理想的信噪比。而这项试验中的噪声,主要来自漫射光,很大程度上可能会被误以为是激光光束的反射从而造成实验数据测量上的干扰。

 

廉价版激光雷达面世,成本或仅为谷歌无人驾驶雷达1%

MEMS-电子-光学芯片的混装3D电路原理图

现在市面上出现的自动驾驶汽车依靠的主要是包括激光、雷达、超声波、标准摄像头、立体摄像头、GPS、惯性引导甚至是Wi-Fi在内大量传感技术的使用,而雷达设备是其中最重要的部分。一方面是因为雷达可以在任何光照和天气情况下正常使用;另一方面也是得益于航空业的高度发展,它的体积和造价都得到了大幅缩减。即便是把一些便宜的LIDAR设备安置在车身周围不起眼的地方,同样能够实现高分辨率、有续集中的信息扫描。

不过要做到这程度,咱还得先把成本降下来再说。据称谷歌无人驾驶汽车车顶安置的那台LIDAR设备耗资7万美金。Behroozpour表示他希望他和团队设计的第一台激光雷达集成设备能够将成本控制在几百美金,尽管这可能对智能手机和Xbox游戏爱好者们来说依然价格不菲,但是能将一台固态集成系统做到这份上,显然也算得上是性价比颇高了。

小结:

无疑,如果未来Behnam Behroozpour的愿望能够实现的话,那么这款体积小、造价低廉的激光雷达装置不仅可以用在无人驾驶汽车上,还能藏在你的智能手机和你的 Kinect游戏手柄里,想想都来劲。但小伙伴们有这样一个问题不能不直视啊:这样由三枚3mm×3mm芯片叠加的激光盒子用在小型设备上还好,但是如果一辆载着乘客的汽车上就使用这么个小玩意儿,安全能否得到有效保障,目前还未可知。

就拿单反和卡片机做对比,卡片机轻薄、携带方便,但不管怎么着也仍然无法达到单反的成像质量和镜头幅度。不过,创新的本质在于破和立,目前谷歌无人驾驶汽车使用的LIDAR太过昂贵,对于其商业化的确是不小的阻碍,假设Behnam的研究能够在扫描物体的精度、范围以及物理图像上能够更胜一筹的话,那么谷歌无人驾驶汽车的春天就要来啦!

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发布日期:2019年03月10日  所属分类:汽车电子