MEMS激光雷达“已出库”，正送往自动驾驶应用
2020-02-25 10:58:55 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
为了深入了解激光雷达技术和市场，Yole市场和技术分析师Pierrick Boulay以及Alexis Debray，一起采访了MEMS激光雷达创新厂商Blickfeld的创始人Florian Petit博士。
微访谈：Blickfeld创始人Florian Petit博士
据麦姆斯咨询介绍，激光雷达（LiDAR）被视为自动驾驶技术的关键使能者，吸引了科学界、投资界以及其它领域厂商极大的兴趣。激光雷达是一门结合多学科的综合性技术，包括激光、光电探测、机械工程以及人工智能（AI）等。根据Yole此前发布的《汽车和工业应用的激光雷达-2019版》报告，到2024年，汽车激光雷达市场预计将增长至42亿美元。为了进入复杂的汽车供应链，激光雷达的开发和制造通常需要借助汽车产业的广泛合作。为了深入了解激光雷达技术和市场，Yole市场和技术分析师Pierrick Boulay以及Alexis Debray，一起采访了MEMS激光雷达创新厂商Blickfeld的创始人Florian Petit博士。
2018~2024年激光雷达市场预测
Pierrick Boulay（以下简称PB）：您好！首先请您介绍一下自己和Blickfeld公司。
Florian Petit（以下简称FP）：我是Florian Petit，是Blickfeld的创始人之一。我是机器人技术专家，三年前，我与Mathias Müller和Rolf Wojtech共同创立了Blickfeld。另两位创始人已经在传感器产业拥有了一次成功的创业经历。
2008年，我还在斯坦福大学（Stanford University）的时候就曾接触过自动驾驶汽车。当我开始关注自动驾驶相关传感器技术的发展时，我惊讶地发现，在那之后的九年里，能够实现大规模生产的激光雷达技术几乎没有任何进展。激光雷达仍然像2008年第一次DARPA挑战赛时一样庞大、复杂且昂贵。这就是我们投身激光雷达商业化的初衷，为解决自动驾驶行业痛点，开发一款小型化、高性能且可规模量产的激光雷达。在不远的未来，汽车产业每年将需要数百万台激光雷达，Blickfeld的成立就是为了满足这些市场需求。
Alexis Debray（以下简称AD）：Blickfeld激光雷达的核心技术是什么？
FP：Blickfeld基于MEMS技术打造固态激光雷达。激光雷达主要由三部分组成：激光器、光束操纵单元以及探测器。Blickfeld激光雷达的独特之处在于光束操纵单元，我们自主开发了MEMS反射镜，操纵激光脉冲扫描车辆周围的场景。由于我们的MEMS反射镜是专门针对激光雷达应用开发的，这使我们得以打造可批量生产的高性能激光雷达。
Blickfeld在2019年9月发布了新款激光雷达Cube Range，对于反射率为10%的物体，它的有效探测距离可达150米；而对于80%反射率的物体，其探测距离可以轻松突破250米。此外，Cube Range还展现了高达0.18°的分辨率。
PB：2019年，Blickfeld宣布与小糸制作所（Koito）以及Webasto建立合作，通过合作，未来可以带来哪些期待？
FP：汽车是激光雷达的应用对象，这是激光雷达设计需要能够无缝集成车辆，不影响汽车整体设计的重要原因。我们正在与上述两家公司合作将传感器集成到车辆中。通过和Koito的合作，我们正在设法将激光雷达集成到汽车的前照灯中。而凭借与Webasto的合作，我们正在寻求可行的方案，将Blickfeld的激光雷达集成到Webasto的车顶传感器模块中。
AD：看来Blickfeld目前主要专注于汽车市场，你们还计划拓展哪些其它应用？
FP：目前，汽车市场对我们来说是非常重要的市场，我们预计近年汽车市场会取得突破。现在全球每年制造的汽车总量超过8000万辆，不久的将来，这些新制造的汽车都将需要一个或多个激光雷达。我们在开发激光雷达时就已经考虑了汽车应用要求，尤其是在性能、尺寸、坚固性和成本方面。
不过，我们也在关注其它领域的很多应用。激光雷达是一种用于环境感知的通用型传感器。还有很多其它应用可以凭借激光雷达获益，例如，工业领域的自主控制机器人、空线检测和体积测量等；安全领域的周界安防，足球比赛等大型活动中的人群管理；以及在智慧城市应用中的停车位检测、智慧交通等。
PB：将激光雷达集成到高级驾驶辅助系统（ADAS）中挑战很大，对激光雷达的尺寸提出了很高的要求，你们如何进一步缩小激光雷达的体积？
FP：现阶段，我们的重点是打造一款可以高度自动化制造的紧凑型激光雷达。我们还没有在组件级别打造功能元件，因而，通过构建集成的子组件，可以实现进一步的小型化。
AD：Blickfeld投入了大量人力物力来开发专门用于激光雷达的MEMS反射镜。与其它激光雷达方案相比，你们MEMS反射镜的附加价值体现在哪里？
FP：要实现自动驾驶应用，激光雷达必须满足三个基本要求：它们必须具备高性能，包括足够远的探测距离以及宽广的视场；它们必须足够坚固，以应对恶劣的车用环境；另外，它们必须能够规模化量产，以数百万台的量级保证供应。
MEMS激光雷达可以满足所有这些要求。如前所述，为了达到所需要的性能水平，Blickfeld自主开发了专门为激光雷达应用而设计的MEMS反射镜。它们可以提供超大的光学孔径，实现长达250米的远距离探测，同时提供宽广的视场。此外，我们的MEMS反射镜专为恶劣的环境条件而设计，它们显著优于传统的MEMS器件，尤其是在抗冲击和抗振动设计方面。Blickfeld设计的MEMS反射镜的镜面尺寸大于10毫米，可以实现高达120°的偏转角度，从而获得广阔的视场。并且，硅基MEMS微镜通过光刻、刻蚀等工艺完成。MEMS技术的优势在于其精度高达纳米级，且可扩展性非常优秀，大批量生产也可以保证高精度。
在光束操作过程中，激光发射到MEMS反射镜后，反射镜对光线进行反射，完成机械式激光雷达的旋转射出。而入射的反射光被MEMS反射镜操纵集成到同一光路，最后被探测器接收。这种所谓的同轴方式具有相同的输入/输出光路，具有很高的日光抑制优点，从而实现高信噪比。
PB：Blickfeld为什么选择硅光电倍增管（SiPM）作为探测器，而没有采用雪崩光电二极管（APD）或单光子雪崩二极管（SPAD）？
FP：SiPM是灵敏度非常好的探测器，甚至可以分辨单个光子。因此，我们得以构建具有出色性能参数的高灵敏激光雷达。此外，SiPM技术的发展非常迅速，未来几年可以提供更大的发展潜力。
AD：激光雷达在扫描过程中会生成大量数据，需要强大的计算来进行数据处理。您认为激光雷达是否会集成预处理步骤，以减少发送到电子控制单元（ECU）的数据量？或者，开发功能强大的域控制器来收集并处理由多个传感器（如雷达、激光雷达和摄像头）生成的数据？
FP：那绝对是很有意思的方向。直接获取和物体列表一样抽象的高阶环境信息，例如可驾驶区域和其它交通参与者，应该是终极的发展方向。
PB：您预计未来十年，激光雷达产业将如何发展？
FP：激光雷达将渗透许多行业。高数据可靠性以及由此带来的安全性，其价值对于许多不同领域的应用显而易见。对于激光雷达产业本身，我们将看到不同技术的进一步专业化，以及与不同应用产业和领域的互联融合。
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