自動駕駛迎來它的黃金時代_制造一臺激光雷達僅用8分鐘

自動駕駛汽車即將迎接來它的黃金時代 ，而幫助它們看清這個世界的激光傳感器也是如此。

激光雷達每秒發(fā)射數(shù)百萬個激光點，然后通過測量這些激光反射回來的時間來繪制汽車周圍的三維地圖。

從2005年起，激光雷達就進入了研發(fā)階段。那時，一個名為Dave Hall的人為了Darpa挑戰(zhàn)大賽——一個自動駕駛汽車比賽，制作了一個激光雷達。在那之后的十余年里，如果人們希望為自動駕駛汽車安裝上一個激光雷達，那么Velodyne是唯一的選擇。

然而，近年來，隨著許多激光雷達初創(chuàng)公司的誕生，一度占據(jù)壟斷地位的?Velodyne受到了威脅。更不用提，許多機器人汽車公司也找到了自己的解決辦法。

谷歌母公司Alphabet旗下自動駕駛公司W(wǎng)aymo就投入了多年時間和數(shù)百萬美元用于開發(fā)一套激光雷達專利系統(tǒng)。

通用汽車公司選擇收購了一家名為Strobe的激光雷達初創(chuàng)公司。正在為福特制造一個機器人駕駛系統(tǒng)的Argo AI則收購了一家叫做Princeton Lightware的公司。
而在激光雷達領域，風頭正盛的挑戰(zhàn)者是一家名為Luminar的硅谷創(chuàng)業(yè)公司。去年9月，公司獲得了來自豐田的3600萬美元投資。

近日，Luminar正式宣布推出最新的激光雷達裝置，其視場角為120度（這足以看清汽車前方的物體，但最好還是有成對的這樣的裝置以獲取360度的視野）。

在首次僅僅生產(chǎn)了100個激光雷達裝置之后，Luminar 就準備好了要制造數(shù)以千計這樣的裝置。如此一來，不但可以滿足如今產(chǎn)業(yè)對激光雷達的需求量，而且沒準能讓自動駕駛汽車對于每個人來說更加便宜。

“到今年年底，我們將擁有足夠的能力在全球范圍內裝備幾乎所有的用于測試及開發(fā)的自動駕駛汽車。”公司CEO Austin Russell 說道，他在2012年，也就是他17歲的時候從斯坦福大學輟學并將 Luminar 作為他的全職工作?！凹す饫走_不再是一個依靠光學博士手工制作出來的東西，而將成為一個合格的汽車系列產(chǎn)品。”

在位于奧蘭多的一個面積為136000平方英尺的光學工業(yè)中心里，Luminar已經(jīng)將一個激光雷達裝置的制造時間從大約一天縮短到了八分鐘。在過去的一年中，Luminar的員工數(shù)翻了一倍，達到了350人左右。公司還聘請了摩托羅拉的產(chǎn)品專家Jason Wojack來領導它們的硬件團隊。來自汽車工業(yè)供應商Harman的Alejandro Garcia負責管理生產(chǎn)制造。

在Luminar位于奧蘭多的生產(chǎn)設施中，現(xiàn)在可以在大約八分鐘內制造一個激光雷達裝置——這曾經(jīng)要花費一天的時間。

去年，Velodyne開設了一個“巨型工廠”來提升產(chǎn)能并且制造了10000個激光傳感器。公司的商業(yè)開發(fā)負責人Marta Hall（Dave Hall的妻子）表示，如果公司愿意的話，每年可以制造出一百萬，但是制造大量激光雷達的能力并不足以在這場競爭中獲勝。

激光雷達（激光定位器）是一種神奇的傳感器，不僅比雷達（無線電探測器）測量得更加精確，也比攝像頭能適應更多的工作環(huán)境。可是有一個重要的問題就是，它太貴了。

Velodyne生產(chǎn)的可以360度觀察300米距離范圍內物體的頂級激光雷達裝置的成本約為75000美元。盡管批量購買會降低成本，但對于一個能夠服務多年以攤銷成本的車隊來說，這仍然是一個難以承受的價格。

Luminar使用砷化銦鎵（InGaAs）代替硅來制造它的激光雷達接收器（就像你眼睛中視網(wǎng)膜的部分），這使得成本問題變得更加困難。

那么，為什么要用砷化銦鎵（InGaAs）代替硅呢？

原因在于，要讓激光雷達“看得更遠”，就必須發(fā)射更強的光脈沖，所以它們必須非常強烈以致于有力量集中遠處的物體并且一路反射回來。大多數(shù)激光雷達使用波長為905納米的激光。這對于人類來說是不可見的。但是如果它集中到了一個真人的眼球，而且具有足夠的能量時，就會損傷人類的視網(wǎng)膜。如果想發(fā)射更強的脈沖而不致使人類失明，那就可以使用波長為 1550 納米的激光，它在光譜的紅外線部分距離可見光波段更遠（波長越長能量約低，距離可見光越遠），因此無法穿透人的眼球。

回了硅的問題上。用硅制造的接收器價格低廉，但不能探測到波長為 1550 納米的激光。砷化銦鎵（InGaAs）可以探測到，但卻比硅要貴得多。因此，行業(yè)標準是使用硅接收波長微 905 納米的激光，但要接受其能量不會大到損傷人眼但也無法發(fā)送到那么遠的事實。

但是 Russell 堅持使用另外一種選擇，即1550納米，這意味著要使用砷化銦鎵（InGaAs）制造的接收器。結果是，Luminar的激光雷達能夠發(fā)出比它的競爭者能量高出40倍的脈沖，所以它的激光雷達可以看到極其黑暗的物體——這種物體可以吸收95%的光線——即使光線從250米之外發(fā)出。Russell表示，沒有人的激光雷達可以在這樣的距離上看得如此清楚。

但說要用砷化銦鎵（InGaAs）制造接收器并不容易。一個大薯片大小的接收器陣列可能會花費數(shù)萬美元，于是Luminar開始自己做接收器。

現(xiàn)在，Luminar已經(jīng)是展開第七次迭代實驗了，接收器的大小大概是草莓的種子那么大（包括激光和相應的電子器件的整個裝置大約有半英尺寬，三英寸深）。接收器包含一個芯片，可以計算出光子存在于世界上的比秒還要短的時間，而成本僅僅為3美元。這消除了Luminar對于成本的擔憂，同時也使得額外的波長范圍和分辨率成為了可能。

Luminar激光雷達裝置中的接收器，它能檢測到反射回來的激光脈沖，其尺寸相當于草莓的種子，售價僅為3美元。

Russell不愿意透露整個激光雷達的確切價格，但他表示，公司的客戶十分滿意?！耙苍S當自動駕駛汽車廠商終于準備好為人們提供自動駕駛出租車服務時，不會向乘客收取那么多費用?！?/p>

Luminar的研發(fā)團隊還設法增加了接收器的“動態(tài)范圍”。就像人類的瞳孔會根據(jù)光照條件擴張一樣，激光雷達接收器會被調整到接受特定強度的脈沖（光子在反射回來之前走的越遠，它就會變得越弱）。但在把范圍設置到接受微弱的信號時，如果它被一個（比設定值）強得多的脈沖擊中，接收器就會被燒掉。

Russell說道：“我們有數(shù)不清的炸得粉碎的探測器”。目前，裝置已經(jīng)可以應對較大范圍的脈沖強度，一絲煙都不會被燒出來。
與此同時，Luminar已經(jīng)在研究下一代傳感器了。

Russell表示，新一代傳感器將足夠便宜，完全可以植入到消費者的汽車中——真正把自動駕駛汽車“看見”的能力轉化成一種人們可以買得起的商品。