新一代激光雷達面世！自動駕駛汽車價格有望「平民化」

自動駕駛汽車即將迎來黃金時刻，幫助它們觀察周圍環境的激光感測器也是如此。激光雷達（Lidar）每秒發射數百萬激光點，測定激光反射回來所花費的時間，從而構建出車輛周圍環境的3D地圖。激光雷達的研發始於2005年，當時一個名叫戴夫·霍爾（Dave Hall）的人為DARPA自動駕駛汽車挑戰賽開發了一套這樣的系統。在隨後的十多年裡，如果想要自動駕駛汽車的激光雷達，Velodyne是唯一的選擇。

然而，Velodyne的壟斷地位在近幾年遭到削弱。數十家激光雷達創業公司紛紛湧現，自動駕駛汽車製造商也各顯神通。谷歌的兄弟公司Waymo花費大量時間和金錢，研發一種專有系統；通用汽車收購了激光雷達創業公司Strobe；為福特開發自動駕駛系統的Argo AI收購了Princeton Lightwave。

Luminar激光雷達裝置的接收器可探測到反射回來的激光脈衝，如草莓種子般大小，價格僅為3美元

最新的挑戰者是Luminar，這家矽谷創業公司已經與豐田和另外三家汽車廠商達成了合作協議。近日，Luminar宣布推出其最新的激光雷達裝置，視角為120度（一套裝置就足以看見車輛前方的情況，兩套就能實現360度視角）。第一批產量只有100套，此後可達1000套，滿足當前需求綽綽有餘。也許，Luminar的激光雷達裝置可以拉低生產成本，讓自動駕駛汽車走進千家萬戶。

「到今年年底，我們的產量將足以裝備全球道路上幾乎所有的自動駕駛測試和開發車輛，」Luminar首席執行官奧斯汀·羅素（Austin Russell）說，「這不再是由光學博士手工製作，而是像樣的汽車系列產品。」2012年，17歲的羅素從斯坦福輟學，把Luminar作為他的全職事業。

Luminar在光學工業中心奧蘭多有一間面積約1.26萬平方米的工廠，一套激光雷達裝置的生產時間從大約一天減少到八分鐘。在過去一年裡，該公司員工人數翻倍，達到350人左右，還聘請摩托羅拉的產品專家賈森·沃賈克（Jason Wojack）領導其硬體團隊，招募汽車業大型供應商哈曼的亞歷桑德羅·加西亞（Alejandro Garcia）負責生產業務。

在產量方面，Luminar處於劣勢。去年，為了提高產量，Velodyne開設了一家「巨型工廠」，生產了10,000個激光感測器。Velodyne總裁馬塔·霍爾（Marta Hall）說，如果他們願意的話，年產量可以達到100萬。不過，大批量生產激光雷達的能力不足以確保勝利。

激光雷達是一種極好的感測器，比雷達更精確，比相機更具有環境適應能力，但缺點是太貴了。Velodyne最好的激光雷達擁有360度視角，測距範圍為300米，售價高達7.5萬美元。批發價要低一點，但仍然令人難以承受，哪怕是按照服務年限分攤費用的車隊也負擔不起。

在奧蘭多工廠，Luminar生產一套激光雷達裝置的時間僅為八分鐘，而以前需要一天

Luminar用銦砷化鎵而不是硅來製造激光雷達的接收器（其作用如同眼睛的視網膜），這使成本問題難上加難。想讓激光雷達「看」得更遠，就必須發射更強大的光脈衝，這樣才能讓光脈衝有足夠的能量擊中遠距離的物體，並反射回來。大多數激光雷達都使用905納米波長的激光。人類看不見這些激光，但如果人眼被能量足夠強大的激光擊中，視網膜就會受損。如果你想發射更強大的脈衝（好讓激光雷達「看」得更遠），又不想使人致盲，可以使用1550納米波長的激光。這樣的激光更深入光譜的紅外部分，所以不會穿透人的眼球。

再來說說硅。用硅製成的接收器雖然價格便宜，但無法探測1550納米波長的激光。用銦砷化鎵製成的接收器可以，但價格要貴得多。因此，業內的普遍做法是使用硅，激光波長為905納米，缺點是發射距離沒有那麼遠。

羅素堅持使用能量更大的激光（1550納米波長），因此就需要使用銦砷化鎵製成的接收器。由此產生的結果是，他發射的脈衝能量是競爭對手的40倍，即使吸引了95%光線的極暗物體，他的激光雷達也可以隔著250米的距離探測到。他說，沒有誰的激光雷達能在這麼遠的地方看得這麼清楚。

奧斯汀·羅素（Austin Russell）

但說真的，銦砷化鎵貴得驚人。羅素說，尺寸如同一大塊薯片的接收器陣列價值數萬美元。因此，Luminar決定自己研發。結果（現在是第七代產品）是如草莓種子般大小的接收器。（包括激光器和其他電子元件在內的整套裝置橫截面約0.05平方米，高約8厘米。）其中包含以秒為單位計算光子飛行時間的晶元。這種接收器的價格僅為3美元，既解決了成本問題，又提高了測距範圍和解析度。羅素沒有透露整套激光雷達裝置的確切價格，但他說客戶非常滿意。當自動駕駛計程車最終用上Luminar的激光雷達時，車費可能降低。

Luminar的研發團隊也成功地增加了接收器的「動態感光範圍」。就像瞳孔根據外界光線強度而放大一樣，激光雷達接收器可以進行調整，以接受特定強度的脈衝（光子在反射回來之前飛行的距離越遠，其強度就越弱）。如果設定的是接收微弱信號，但卻被強得多的脈衝擊中，接收器就會燒毀。「我們有無數個燒毀的接收器，」羅素說。目前的這套裝置能應付更大範圍的脈衝強度，一縷煙都不會冒。

與此同時，Luminar已經在研發下一代感測器。羅素說，下一代感測器的成本更低，可以用於消費級汽車，從而讓這種視覺本領應用於日常生活。

翻譯：于波

校對：其奇

編輯：穎仔

來源：Wired

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