先锋MEMS激光雷达背后，有怎样的自动驾驶计划？
2016-09-06 12:57:44   来源：云车网   评论：0   点击：

在目前的车用激光雷达供应商中，几家欧美企业广为人知。他们都在忙着把激光雷达装上汽车，并且越做越小与做越便宜。除此之外，有一家日本企业——先锋（Pioneer）也借助今年年初的上海CES亮相了正在研发的激光雷达，采用的技术路线来自多年的影碟机技术积累，并且先锋正在通过激光雷达和地图产品，切入日益火热的自动驾驶领域。

从影碟机到激光雷达

目前先锋正在研究的激光雷达为单线激光雷达，可以分辨出100m前方的最小10cm大小的物体。水平视角为240度，垂直视角为20度，可以内置到车辆四角车灯内。

几项参数可能会引起困惑——一款1线产品怎么做到水平和垂直的范围覆盖？先锋的工程师告诉我们的答案恰巧也是这款激光雷达的核心技术——MEMS技术。

先锋的激光雷达只有一个激光二极管发射器，单束激光打到上下左右震颤的MEMS镜面后经过透镜发出，就可以对外形成一个螺旋状扫描。 据先锋工程师介绍，这款单线激光雷达可达到市面上16线激光雷达的探测效果。从外部看，整个激光雷达是静止的，但是内部因为有活动部件，所以按照市面上流行的说法，应该属于混合固态激光雷达。

MEMS技术的难点在于可控的高频振动。为保证实时检测，1s要震动数十万次。以先锋的前方障碍物探测的激光雷达为例，要看到前方100处10cm大小的物体，那么角分辨率就要达到0.05度。对激光雷达这样要求精准测量的传感器而言，MEMS的控制要求很高。

先锋激光雷达采集获得的3D点云数据和道路轮廓线数据

不过，先锋将MEMS技术用到激光雷达，并不是为了这款产品才从0开始研究。

早在先锋的影碟机产品中，就用到了光拾取技术——通过激光将信息写入光盘或从光盘上读出数据。以往产品积累的经验，已经可以将发射的激光通过透镜和其他元件调整，形成一个比较好的束斑。另外影碟机在接收反射光束转换为电信号上，也和激光雷达共通。而先锋此前推出的激光HUD，也用到了类似的技术。

为了更低的成本和更小的体积

这种MEMS方案和常规的机械激光雷达相比，可以把体积做小，把成本降低。MEMS是在毫米尺度上对材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术，会将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元。

和传统的机械旋转式的激光雷达相比，先锋激光雷达的技术路线完全不同。因为取消了机械马达旋转部件，使用了体积更小的MEMS镜，所以体积可以做到更小。再加上只要一个激光头，因此可以有效控制成本。

关于先锋激光雷达的价格，会和产品的年产量挂钩，当订单达到100万，先锋便可以把价格控制在100美元以下。工程师向车云菌表示，目前产品正在加紧研发阶段，预计会在2019年开始量产。

目前有不少企业都在等待产量上升后摊薄成本，因此需要考核的是如何保证产量。上文也提到，MEMS对精度要求很高，因此在生产制造有别于一般电子产品制造，生产企业在生产上要把控很多细节：制造精度是不是足够、转镜抛光是不是刚好、MEMS机械精准度如何。

对一直处于精益加工的先锋来说，已经积累了不少生产经验。比如激光雷达所需的透镜，抛光后两面要满足指定弧度，国内大部分工厂可能都无法达到要求。另外MEMS镜的翻转都要严格控制角度，假设需要翻转角度是0.001度，还要在此微小变化基础上将翻转公差保证在可控范围就是一个细活。

先锋向车云菌透露，未来计划里激光雷达的生产将会放到中国。先锋原本就有生产激光产品的工厂，因此也希望能利用该优势，在先锋中国的工厂进行生产，而不是寻找代工企业。其中最根本的原因，也是出于对产品质量，稳定性及成本的把控。

除了硬件产品之外，先锋也在尝试大幅降低计算量，来满足低成本激光雷达的需要。公司内也在开发专门针对LiDAR信号处理的ECU。未来产品量产供货不会单单提供硬件，也会提供软件产品。物体识别的算法等都在开发，对融合供应商或主机厂来说可能更方便。

不过目前车用激光雷达的竞争已经十分激烈。市场中推出机械激光雷达产品的几家公司，已经开始开始密切和整车厂接触，对产品进行测试和修改，并且各家企业都给出了固态激光雷达的研究计划。

据悉，Ibeo基于MEMS和相控阵技术方案的激光雷达也在研究开发中，并且在采埃孚入股后，转型为Tier 1角色向主机厂供货，预计推出时间为2020年后。Velodyne的时间表中，2020年给车厂供货的3.0版本也是一款固态激光雷达。产品可以通过软件调整激光束的通道数量，同时发射角度也可以调节，马达镜片以及反射装置也会固化。