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全固態激光雷達新配方,歐瑞達推國產單光子陣列技術方案。

近日,深圳奧瑞達科技有限公司(以下簡稱?奧裏達?)正式發布單光子面陣固態激光雷達技術方案(以下簡稱?方案?)。該方案創新性地集成了VCSEL和SPAD技術架構,在分辨率和探測距離上實現了重大突破,在功耗、體積等工程特性上有著突出表現。

值得關註的是,ORDARY原型ORDARY的實測演示視頻也首次在官網亮相。視頻展示了Ordarray實時重建百米內實時路況雲圖的過程。

圖註:歐瑞達全固態激光雷達Ordarray樣本

V CSEL+SPAD技術實現長距離單光子探測

在全固態激光雷達領域,目前主流的技術路線有OPA光學相控陣技術和Flash閃光技術。其中OPA光學相控陣技術技術難度高,成本高;而閃光燈閃光技術由於其發射面陣光源的物理特性,在能量上是分散的,所以探測距離有限。

Aurida的激光雷達采用創新的VCSEL+SPAD技術方案。其中,多段VCSEL(可尋址VCSEL通過可控多光束掃描技術發射VCSEL激光器的點陣多光束光源;同時,探測器可以打開發射對應的區域,接收目標的反射光;最後通過電子掃描,完成全視場的激光雷達點雲采集。

圖註:VCSEL+SPAD可控多光束掃描技術圖解。

這種可控的多光束掃描光源稱為可尋址VCSEL。與閃光方案相比,可尋址VCSEL激光器的峰值功率密度和信噪比都有顯著提高。這也意味著在相同功率下,Aurida的激光雷達方案可以實現更遠的探測距離。此外,這種掃描方式有助於芯片化和小型化,最大限度地降低外圍電路的復雜度,實現全固態掃描。

在接收端,Aurida的方案采用了SPAD(單光子雪崩二極管)陣列傳感器,使得激光雷達具備了單光子探測的能力,大大提高了探測靈敏度。

在實際探測過程中,Aurida的激光雷達探測系統可以使用可尋址VCSEL光源,在亞毫秒/毫秒時間段內射出數百個光脈沖。目標反射的激光脈沖信號被相應區域的SPAD像素接收,觸發像素發生壹定概率的雪崩事件,完成光子計數。最後,系統通過整理和累加,形成能夠完成接收脈沖信號波形重構的直方圖,從而實現對目標的距離測量。

圖註:智能汽車傳感器示意圖

TCSPC動態調整並合理分配系統容量。

從技術角度來說,脈沖光信號發射和接收的次數越多,波形重構越精確,系統的測距能力越強。但是積累次數太多也會導致系統幀率下降。

因此,Aurida的激光雷達方案可以通過調整TCSPC(時間相關單光子計數)頻率動態來設置不同探測區域的測距性能。

在實際駕駛過程中,智能汽車在不同視角、不同環境下的測距要求是不同的。在需要更多深度信息的區域,Ordarray可以打印更多的脈沖光信號;在邊緣區域,Ordarray可以合理降低信號發送和接收的頻率,從而通過動態調整合理分配系統容量。

目前Aurida已經完成了全套技術環節的驗證。Aurida的單光子面陣激光雷達技術基於業界先進的標準CMOS半導體工藝制造的量產VCSEL激光器、SPAD陣列傳感器和芯片,在體積小、功耗小的條件下,以高幀率攻克了激光發射、接收和信號處理的各種技術難關。

圖註:Ordarray在靜態和行駛狀態下生成的點雲圖像。

值得壹提的是,基於單光子面陣雷達的特殊成像模式,Ordarray可以與激光雷達、高清相機等其他高精度傳感器協同工作,大大降低了旋轉和混合固態激光雷達與其他異構傳感器之間的數據校準和融合難度,使智能汽車處理中心能夠完成各種傳感器的數據預融合。在多傳感器的幫助下,Ordarray可以全面提升智能汽車對行人、障礙物和小物體的檢測能力,從而提高自動駕駛的安全性、冗余性和容錯率。

全固體模塊化設計,更小,更靈活,更容易裝載。

目前Aurida已經成功實現了大型固態陣列激光雷達的壹體化設計。Ordarray采用全固態結構設計,機身內部沒有機械旋轉運動部件。這直接降低了車載激光雷達產品的體積和故障率,全面提高了產品的可靠性。

Ordarray還采用模塊化創新設計,對發射模塊、接收模塊、信息處理模塊等內部空間進行了重構,以滿足不同型號對激光雷達的探測需求。Aurida設計了多種收發鏡頭,接口完全兼容。根據不同的性能要求,只需更換光學鏡頭,就能準確獲得不同視場和探測範圍的點雲數據,大大降低了廠商的改裝成本。

圖註:奧瑞達Ordarray的攝像頭可以拆卸更換,滿足不同需求。

為了解決固態激光雷達的量產問題,Aurida在多年3D視覺產品量產經驗的基礎上,自主研發了機器視覺的自動裝配調整方案,減少了繁瑣的人工校準程序,輕松實現了激光雷達的裝配調整,大大提高了激光雷達的量產性。

對於固態激光雷達,Aurida今年將在技術和產品上進行兩輪叠代;在推進產品研發的同時,奧瑞達的汽車級工廠和生產線也提上日程。預計到2022年,符合IATF 16949標準的轎車級生產線將逐步投產。

圖註:奧瑞達通過自動裝配和調整方案提高產品的量產性。

深圳市奧瑞達科技有限公司是歐比中廣科技集團有限公司的控股子公司,作為國內領先的車載3D視覺傳感器解決方案提供商,奧瑞達自2019年4月成立以來,壹直致力於激光雷達和車載3D相機創新底部核心部件和新型架構的設計。該公司的產品包括用於移動機器人行業和汽車行業的激光雷達和車載3D TOF相機。@2019

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