FMCW和TOF在車載激光雷達(dá)中各有什么優(yōu)勢？

今年3月，寶馬風(fēng)險(xiǎn)投資領(lǐng)投了一家激光雷達(dá)初創(chuàng)公司B輪融資，一起的還有豐田AI風(fēng)險(xiǎn)投資公司。

這家名為Blackmore（布萊克莫爾）的激光雷達(dá)初創(chuàng)公司希望能夠改變過去傳統(tǒng)測速激光雷達(dá)只能提供間接速度數(shù)據(jù)的局限。

目前的激光雷達(dá)大多使用“飛行時(shí)間-TOF”技術(shù)，發(fā)射出離散的光脈沖，測量它們從最近的物體上彈回并返回需要多長時(shí)間。然后，他們使用這些數(shù)據(jù)來建立一個(gè)車輛周圍的三維地圖信息。

布萊克莫爾使用所謂的“調(diào)頻連續(xù)波-FMCW”裝置（也稱為相干測距），發(fā)射一束長而穩(wěn)定的光束。（光線在1550納米的范圍內(nèi)，相比于905納米，其對人眼是看不見的、無害的。）這種方法讓公司的激光雷達(dá)傳感器不僅可以測量光返回需要多長時(shí)間，還可以測量光返回時(shí)的頻率。

FMCW激光雷達(dá)獲得的信號的處理可以通過“嵌入式處理硬件”來處理，這同樣有助于降低系統(tǒng)的成本。目前，布萊克莫爾的雷達(dá)射程大于200米，速度測量±150m/s，分辨率為0.2m/s。

FMCW可以做到頻率會根據(jù)前方移動物體的速度而改變：如果他向車輛走來，頻率會升高；如果他和車輛同方向行走，頻率會降低。

但是，布萊克莫爾這樣的多普勒激光雷達(dá)有一個(gè)盲點(diǎn)：它不能探測任何垂直于激光束運(yùn)動的物體速度?？紤]到行人往往過馬路的方式，這有點(diǎn)令人擔(dān)憂。

2017年，通用汽車收購的激光雷達(dá)公司Strobe采用的也是FMCW技術(shù)路徑。在國內(nèi)，也有一家采用類似技術(shù)的公司（愛萊達(dá)科技），去年7月份成立，11月獲得了百度和華登1800萬融資，估值過億。

對于目前市場主流的TOF雷達(dá)，愛萊達(dá)科技創(chuàng)始人潘衛(wèi)清指出了其存在的一些問題，比如抗干擾，強(qiáng)光條件、惡劣天氣下的性能受限，探測距離有限等。

車載激光雷達(dá)領(lǐng)域內(nèi)，目前已經(jīng)推出市場的產(chǎn)品大多數(shù)使用的都是905nm波長，在各個(gè)公司的產(chǎn)品說明書中，對于激光雷達(dá)的安全性說明也不統(tǒng)一。

業(yè)內(nèi)人士表示，905nm的激光雷達(dá)在技術(shù)以及整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上，都相對成熟，但在安全性上存在一定的隱患。激光雷達(dá)在惡劣環(huán)境下，傳輸距離以及效果會大打折扣，傳輸?shù)木嚯x也不夠遠(yuǎn)（實(shí)際效果，并非企業(yè)標(biāo)稱的數(shù)據(jù)，目前市面上的激光雷達(dá)廠商的指標(biāo)大多數(shù)都是在良好的天氣環(huán)境下測試的數(shù)據(jù)）。

造成這一結(jié)果的，與其工作的功率大小有關(guān)。理論上而言，功率越大，傳輸?shù)木嚯x就更遠(yuǎn)，但功率變大后穩(wěn)定性較難控制，同時(shí)安全隱患也會增加。目前的安全法規(guī)，將激光雷達(dá)發(fā)射器的功率普遍限制在了5mw以下。

國內(nèi)傳統(tǒng)激光雷達(dá)制造商也在布局。目前，鐳神智能也在研發(fā)1550nm的激光雷達(dá)，其最新的1550nm雷達(dá)用脈沖光纖激光器為自主研發(fā)，包含有三個(gè)型號LFP-1550-600，LFP-1550-1000，LFP-1550-2000。

系統(tǒng)均工作在1550nm下，區(qū)別在于不同的平均輸出功率，三個(gè)型號的平均輸出功率最小依次為0.6w、1w、2w，這個(gè)數(shù)值也是可以調(diào)的，功率穩(wěn)定性（t>8h）表現(xiàn)為小于3%，在業(yè)內(nèi)屬于領(lǐng)先。

主打1550nm激光雷達(dá)的Luminar公司曾表示：“傳統(tǒng)技術(shù)上，1550nm波長系統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)會導(dǎo)致成本的大幅提高，在生產(chǎn)成本中僅原材料一項(xiàng)就高達(dá)上千美元。”

為了解決這個(gè)問題，Luminar公司將系統(tǒng)進(jìn)行芯片級的升級，而不是購買現(xiàn)成的組件，通過開發(fā)自有激光器和接收器，在減低成本的同時(shí)使得1550nm系統(tǒng)正常工作。

FMCW激光雷達(dá)技術(shù)在消除干擾，提高遠(yuǎn)程性能，并支持距離和速度數(shù)據(jù)方面，的確已經(jīng)成為市場關(guān)注的焦點(diǎn)，現(xiàn)在就是等待成本下降。

當(dāng)然，現(xiàn)實(shí)來看，汽車主機(jī)廠都在做兩手準(zhǔn)備。

主打905nm技術(shù)路線的Innoviz，就在今年獲得了來自寶馬的訂單。后者計(jì)劃在2021年推出的自動駕駛汽車使用Innoviz提供的固態(tài)LiDAR傳感器。

因?yàn)榧す饫走_(dá)真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，首先需要大幅降低成本。相比1550nm，905nm具備成本優(yōu)勢。當(dāng)然，Innoviz也表示，已經(jīng)開發(fā)了相關(guān)解決方案，可以使905nm激光器保持人眼安全的同時(shí)提高探測距離，但并未透露更多細(xì)節(jié)。