到底有什麼乾坤？揭開Luminar激光雷達的神秘面紗

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新智駕按：如今，大多數的車載激光雷達掃描附近環境的原理都差不多，它們都是通過半導體激光器在近紅外波段發射 905 納米的激光並記錄反射光來繪製點雲地圖的。

不過，包括美國在內的多個國家出於激光安全的考慮都對激光脈衝的功率進行了嚴格限制，因此激光雷達的有效探測範圍縮短到了 30-40 米，這樣的探測距離根本無法滿足自動駕駛汽車高速行駛時的需要。

為了保證車輛安全，研發人員需要提前標出 200 米外的低反射率物體，這樣車輛才能有充足的時間發現危險並及時進行制動。面對這樣的局面，一些廠商選擇另謀他法，但有些公司選擇攻堅克難，美國新創公司 Luminar Technologies 就是其中之一。

今年春天，Luminar 推出了一款探測距離可達 200 米以上的激光雷達，新款激光雷達改用 1550 納米波長的激光。

前不久，Luminar 將新系統安裝在了一輛賓士測試車上並將它帶到了慕尼黑光博會。

雖然 1550 納米激光脈衝的功率是 905 納米的 40 倍，但它卻完全符合安全規範，而這些多出來的功率讓雷達的探測距離提升了 10 倍，清晰度提升了 50 倍。

這樣一來，即使以 75 英里/小時（約合 120 千米/小時）的速度在高速上行駛，車輛安全也能得到保證（這樣的速度每秒車輛能移動 34 米）。

那麼，為什麼功率變大了安全性還能得到保證呢？下面我們來進行詳細解答。

首先我們需要知道的是，人體上最容易被激光束傷害的是視網膜，只需對著太陽看一會，我們脆弱的視網膜就會遭到傷害，這也是太陽進入視野時我們會不自覺閃躲的原因。與太陽相比，激光束的威力更大，因此法律將激光束的光率嚴格限制在 5 毫瓦以下。

從理論上來講，其實視網膜不會對現有激光雷達用到的 905 納米紅外光起反應，因此這種波長的光線我們看不到。不過，眼睛會將這些光傳導到視網膜上，因此它與可見光一樣有一定的危險性。

事實上，它的危害比太陽光還大，因為視網膜感應不到它，所以我們不會閃躲。

*眼球剖面圖

由於眼球有吸水性，因此晶狀體、眼角膜和眼球內的液體會在波長較長的光線下透明度會降低，而波長超過 1400 納米後，光線就無法到達視網膜，所以 1550 納米的激光束完全符合安全標準。

眼下，警用激光雷達依然在使用 905 納米的激光束，因為它們對射程要求不高，激光束價格便宜且能使用廉價的硅探測器。不過，即使是非車載激光雷達的研究人員也認為 1550 納米的波長是個最佳選擇。

其實在電信等行業，1550 納米波長的激光早已得到了普及。雖然硅基感測器對 1550 納米波長的激光完全沒反應，但室溫銦鎵砷感測器卻能派上用場，而此類感測器正好是標準的通訊產品。

不過，切換到 1550 納米後，激光和感測器的成本都會有所上升，但專家認為這並非激光雷達售價昂貴的主因，複雜的光機掃描儀才是。要想大幅降低激光雷達成本，必須將光機掃描儀換成帶有相控陣天線的光學版本。

「許多團隊都在用固態面板開發小型化的相控陣光學陣列。」南佛羅里達大學激光雷達專家 Dennis Killinger 說道。

去年，麻省理工的光子系統團隊就聯合 DARPA 在 300 毫米晶元上開發了固態激光雷達，未來如果能大規模量產，售價能直降至 10 美元。此外，今年年初又有三家公司宣稱在固態激光雷達上取得了突破，未來售價將被拉低至 100 美元。

*Luminar 的激光雷達

據新智駕了解，Luminar 的激光雷達方案也較為獨特，它準備讓車上的激光雷達對準不同的方向，每台激光雷達只朝一個方向發射激光。同時，激光雷達內只內置一個接收器和數個定製的可移動透鏡。

不過，Luminar 現階段並不專註於降低激光雷達價格，它更在乎其性能。

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