隨著自動(dòng)駕駛的熱潮，“激光雷達(dá)”備受矚目?，F(xiàn)在雷達(dá)產(chǎn)品也五花八門(mén)，國(guó)內(nèi)國(guó)外的產(chǎn)品都做得越來(lái)越小，外觀也越來(lái)越漂亮。但是目前這些雷達(dá)90%以上都是采用同一種技術(shù)方案，即激光飛行時(shí)間(TOF)技術(shù)。

去年7月份成立的一家初創(chuàng)公司，劍走偏鋒，專(zhuān)攻基于相干技術(shù)的激光雷達(dá)。成立短短4個(gè)月后，去年11月獲得了百度和華登1800萬(wàn)融資，估值過(guò)億。

在最近“青城山中國(guó)IC生態(tài)高峰論壇”上，愛(ài)萊達(dá)科技有限公司總經(jīng)理潘衛(wèi)清和大家分享了他們獨(dú)特的相干波激光雷達(dá)方案。

在解釋為什么走上相干波路線(xiàn)之前，他先向大家描述了TOF技術(shù)的缺陷。

TOF技術(shù)的缺陷

TOF技術(shù)優(yōu)點(diǎn)非常的明顯，首先是原理簡(jiǎn)單，通過(guò)光脈沖在目標(biāo)與雷達(dá)間的飛行時(shí)間乘以光速就可以獲得距離，技術(shù)路線(xiàn)也很簡(jiǎn)單是直接測(cè)量飛行時(shí)間，成熟度比較高，從脈沖激光發(fā)送、接收到處理均有成熟的模塊組件和專(zhuān)用處理芯片。開(kāi)發(fā)周期也很短，現(xiàn)在公司要做一個(gè)TOF雷達(dá)也很快。

但TOF雷達(dá)其實(shí)也存在一些問(wèn)題，特別是針對(duì)未來(lái)無(wú)人駕駛，潘衛(wèi)清談到了4個(gè)主要問(wèn)題：

第一，抗干擾?，F(xiàn)在無(wú)人駕駛做測(cè)試的激光雷達(dá)基本上都是單輛車(chē)或者少數(shù)幾輛車(chē)在跑，如果以后商用普及，那么路上大量的車(chē)都用同樣的雷達(dá)掃描，雷達(dá)就沒(méi)法識(shí)別是附近的車(chē)打來(lái)的脈沖還是自己發(fā)出的信號(hào)回波。以后自動(dòng)駕駛車(chē)輛都采用這種設(shè)備，在路邊很容易用相同雷達(dá)同波段的強(qiáng)光源去執(zhí)行惡意破壞，從而導(dǎo)致雷達(dá)失靈。還有就是陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)，雷達(dá)會(huì)和人眼一樣看不到目標(biāo)了，從而帶來(lái)安全隱患。

第二，探測(cè)距離——會(huì)影響車(chē)速。人類(lèi)如果晚上開(kāi)近光燈開(kāi)車(chē)，車(chē)速就上不去，開(kāi)了遠(yuǎn)光燈才能保證一定的速度；同理，激光雷達(dá)相當(dāng)于車(chē)的眼睛，探測(cè)距離近的時(shí)候車(chē)速上不去。現(xiàn)在激光雷達(dá)做到150米到200米就很困難，一般的車(chē)用200米都采用了比較高的放射率。

第三，掃描問(wèn)題。大家都想把激光雷達(dá)做成固態(tài)的，期待光學(xué)相控陣技術(shù)(OPA)方案。但OPA不僅對(duì)雷達(dá)有要求、對(duì)主機(jī)也有要求，大規(guī)模做成以后掃描的出光孔徑很小，也就意味著在雷達(dá)里會(huì)帶入損耗，會(huì)進(jìn)一步縮短TOF的探測(cè)距離。

第四，全天候工作不太可能。例如雨、霧、雷等惡劣天氣影響。

相干激光雷達(dá)，有沒(méi)有必要？

都看到了這里，各位EDN電子技術(shù)設(shè)計(jì)的讀者，您覺(jué)得創(chuàng)新有沒(méi)有必要？

“我們也是基于以上的原因，才尋求新的方案。”潘衛(wèi)清指出，“我們的方案是相干探測(cè)，相干測(cè)距，即調(diào)頻連續(xù)波FMCW雷達(dá)。很簡(jiǎn)單就是光源、耦合器、上位機(jī)，然后采集。”

該方案發(fā)的信號(hào)是連續(xù)波，頻率是線(xiàn)性的周期，調(diào)頻的一個(gè)頻率，也就意味著發(fā)射的頻率和接收的頻率有一個(gè)差異，這個(gè)差異可以通過(guò)光學(xué)的混頻探測(cè)探測(cè)到它兩個(gè)波的差，通過(guò)頻率做一個(gè)轉(zhuǎn)換就可以換算出距離，原理其實(shí)也不復(fù)雜，它增加的模塊主要是光學(xué)處理部分。

這其中的關(guān)鍵技術(shù)包括；激光調(diào)頻技術(shù)，收發(fā)光學(xué)技術(shù)，相干接收技術(shù)，然后信號(hào)解析算法。

圖：總結(jié)一下TOF雷達(dá)和相干雷達(dá)的對(duì)比。

上圖為T(mén)OF雷達(dá)和相干雷達(dá)的對(duì)比。

首先在抗干擾能力上相干方案較強(qiáng)，不需任何處理，光學(xué)上就已經(jīng)解決了。有效探索靈敏度非常高，直接有效探測(cè)只需要10個(gè)光子就能夠精確測(cè)試。

也有人認(rèn)為FMCW激光雷達(dá)也有一些局限性，比如與ToF相比需要更多的算力，因此生成全三維環(huán)繞圖時(shí)速度慢。“根本不存在這個(gè)問(wèn)題，這個(gè)只是行外人的一種簡(jiǎn)單推測(cè)，”EDN電子技術(shù)設(shè)計(jì)記者為此特地請(qǐng)教潘衛(wèi)清先生時(shí)他指出，“我們有具體的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。”

下圖是愛(ài)萊達(dá)今年開(kāi)發(fā)出的相干激光雷達(dá)，目前體積較大的原因主要還是散熱，設(shè)計(jì)距離3公里。發(fā)射功率在50到200毫瓦時(shí)探測(cè)距離就可超過(guò)1公里，且能完全直視太陽(yáng)光工作，不受任何光的干擾。

“未來(lái)，我們的雷達(dá)還可以跟毫米波做芯片級(jí)的融合，雷達(dá)工作機(jī)制和毫米波的工作機(jī)制非常的相似，很多模塊可以共用，包括信號(hào)的調(diào)制模塊和處理的模塊可以共用。”潘衛(wèi)清指出。