艾迈斯欧司朗EEL激光器赋能一径科技补盲激光雷达

MEMS 2022-12-04 00:00

SAFETY FIRST



基于艾迈斯欧司朗(ams OSRAM)先进SPL系列EEL激光器,短距激光雷达(LiDAR)可助力将车身周边盲区的危险系数降到最低,已成为前视主激光雷达之后的又一增量市场。









不久前,百度发布第六代量产无人车Apollo RT6,首次在量产车上“干掉”方向盘、具备城市复杂道路的无人驾驶能力、成本大幅降低,售价仅为25万元……可以说,Apollo RT6让无人驾驶又向前一大步。


近日,激光雷达解决方案服务商一径科技宣布,量产无人车Apollo RT6将搭载其新一代补盲激光雷达,以进一步推进多场景应用,全面提升无人驾驶的3D感知能力。而这款新一代补盲激光雷达采用的正是全球领先光学解决方案供应商ams OSRAM SPL系列EEL边发射脉冲激光器。此系列产品非常适合工业及车规环境下的各种直接飞行时间(dToF)应用,能为激光雷达提供窄脉宽、高能量的激光输出。


“作为可以探测更远距离或更广视角并立体成像的传感器,激光雷达已经被证明是高级辅助驾驶不可或缺的关键部件,”艾迈斯欧司朗高级市场经理梁泽春指出,“传感器融合是大势所趋,随着像素密度愈来愈高,体积越来越小,成本越来越低,激光雷达在ADAS及自动驾驶传感器中的比重会越来越大。”


补盲激光雷达成新刚需?

车载激光雷达,想必大家都很熟悉,自去年开始陆续上车,今年一度成为舆论热度话题,2022年是车载激光雷达量产元年的说法一时间喧嚣至上。目前,激光雷达的主流应用是前向探测,多采用一颗或两颗分布在汽车顶部或者前保险杠两侧,解决前向长距离探测的问题。


那到底什么是补盲激光雷达?补盲激光雷达在其中价值几何,以致Apollo RT6能标配搭载?


一系列问题我们整合来看。


一方面,从目前激光雷达的参数来看,由于视场角的限制(例如有些已上车激光雷达的垂直视场角仅为25°),在常规位置安装的前向激光雷达必然会存在一定的探测盲区;


另一方面,由于单个激光雷达的视场角参数普遍在100°~120°,因此在近距离探测时,车身两侧会存在较大盲区;


因此,在此种情况下,对于一些近距离的低矮障碍物,比如雪糕筒、限位杆、石墩、路牙等无法做到精准探测,也无法应对一些特殊场景,比如车前突然蹿出的宠物猫狗等,又比如在路况转弯、变道、汇入车流等场景中由于存在侧向感知盲区,只能实现有限的城区场景自动驾驶功能。


如此,就产生了补盲激光雷达的用武之地。


补盲激光雷达,名称中就透出了关键信息——“补盲”,其最主要的目的就是用更广视场角来补充前向激光雷达的探测盲区。


如果在车侧增加垂直视场角不低于75°,水平视场大于120°的补盲激光雷达,就可以与前向激光雷达的近场盲区进行点云互补,从而实现低矮物体等目标物,以及相邻车道线的探测,这在泊车以及当前行业重点攻克的城市辅助驾驶场景中尤为重要。



特别值得一提的是,除了通过超大视场角弥补前向主激光雷达的近场感知盲区,基于补盲激光雷达+前向激光雷达的组合,还可以在有限的成本条件下,实现覆盖车身四周完整的3D环境感知方案。


例如为了让Apollo的自动驾驶能力得到最大体现,Apollo RT6在核心感知硬件上装备了8颗激光雷达,成为目前同类型自动驾驶车辆雷达搭载量第一名,其中车身周围采用了4颗一径科技新一代补盲激光雷达,赋予自动驾驶应用可靠稳定、宽视角、远距离以及高分辨率的三维深度感知能力。


合作背后的考虑

此次百度与一径科技在Apollo RT6上的合作,百度看中的是其高性能、小型集成化、可量产的车规级全固态激光雷达产品,以提供更好的自动驾驶感知体验。


与同行业其他产品相比,一径科技新一代补盲激光雷达的视场角超过当前行业水平的120°,实现360°全覆盖仅需要3~6个补盲激光雷达产品,而市面上其他的方案至少需要5~8个才能实现同等程度的水平覆盖。


此外,在产品的功能与形态上,一径科技的这款补盲激光雷达也具备完善的车载应用条件,包括车规级的接插件、车载通信/同步方式、功能安全及诊断等,将从车规级可靠性能和完善的车载应用条件两方面助力百度无人车Apollo RT6的快速量产落地。


目前,百度Apollo的自动驾驶能力已得到广泛验证,测试总里程超过3600万公里;同时,其自动驾驶出行服务平台萝卜快跑已在北京、上海、广州、深圳等十几个城市实现自动驾驶出行服务,订单量超100万。


*图片来源:百度


作为短距激光雷达中核心器件激光器的选择,一径科技与ams OSRAM在SPL系列EEL边发射脉冲激光器上的合作,正是由于该系列产品适合工业及车规环境下的各种直接飞行时间(dToF)应用,能为激光雷达提供窄脉宽、高能量的激光输出。

以ams OSRAM SPL系列中的SPL S1L90A_3 A01产品为例,其峰值功率能达到125W,依赖于先进的外延片和芯片设计,加上创新的SMT封装形式,其Rth进一步降低,也使得激光的出光效率大幅提升。


而在谈到EEL产品的窄脉宽特性时,梁泽春也直言做到窄脉宽本身并没有难度,而真正的难点在于如何在发射口径变小的同时保持一定的光功率以及光功率密度,确保优秀的出光效率,这是问题的核心,这就涉及到上游供应商的EPI以及芯片技术能力的不断沉淀。


据梁泽春介绍,艾迈斯欧司朗常规EEL已经是目前车载激光雷达的主流选择,且广泛适用于ADAS和Robotaxi上。更进一步,升级版低温漂EEL产品,在-40°C~105°C 范围波长随温度变化系数降至0.07nm/k,其温度漂移特性已经和VCSEL一致,视为业界边发激光器的重大技术突破;另外,ams OSRAM的激光器QFN表面贴装技术、多通道技术、多结层等技术,都将为激光雷达的系统平台搭建提供更多更优的选择。

领跑补盲风口

当前,激光雷达市场的火药味愈演愈烈。


近1个月内,国内多家激光雷达厂商相继公布了自己的固态补盲激光雷达产品进展,它们多以1D/2D VCSEL作为光源,但其产品的量产时间大多在2023年下半年,因此搭载相应产品的量产车多预计要在2024年才能面市。


而在这个领域,一径科技早在2021年就基于EEL光源推出了MEMS补盲激光雷达产品ML-30s,在京东物流第五代智能快递车、嬴彻科技的干线物流商用卡车、元戎启行前装量产L4级自动驾驶方案、Robotaxi以及乘用车等多应用场景实现量产前装,积累了众多成熟的商业化案例。其中,ML-30s采用的也是ams OSRAM SPL系列EEL激光器。因此,此次一径科技与ams OSRAM在Apollo RT6上的合作,已是再度牵手。



“短距激光雷达有其特殊要求与挑战,比如超广视场角、角度分辨率、高像素密度以及与商用化息息相关的成本。一径科技早期的ML-30s产品,其视场角覆盖、角度分辨率、近距离盲区检测、每秒点频数、点云质量等各维度都优于目前尚未量产的VCSEL方案。”


据悉,ML-30s的视场角为140° x 70°,等效线束160线,角度分辨率小于0.5°,主要提供超宽视场角,实现高分辨率3D覆盖,将车身周边盲区的危险系数降到最低。而此次Apollo RT6上搭载的则是一径科技最新一代补盲激光雷达产品,相比较现有的ML-30s,其各项技术指标均有进一步升级。


“短距激光雷达的市场需要相应时间去进一步培养,一径科技短距激光雷达在车厂实现定点,在这个细分市场上暂时领先了两年以上。目前看其性能优势还会继续保持下去,成本方面因为包括激光器(比如SPL S1L90H_3)在内的核心器件均是为短距激光雷达量身打造,随着数量增长,成本将进一步降低。”


据高工智能汽车研究院监测数据显示,今年1-9月中国市场(不含进出口)乘用车前装标配激光雷达5.7万颗,全年预计前装标配交付将超过12万颗;预计2023年国内乘用车前装标配激光雷达交付将冲刺40-50万颗规模,到2025年则有望达到200万颗/年的规模。


其中,面向私人消费市场的车型,将主要以1颗前向、2颗盲区配置为主,L3/L4的B端前装则主要以1颗前向、4颗盲区配置为主。


未来2~3年,激光雷达市场可谓整体高速发展。而短距激光雷达不仅是传感器融合的重要部分,更是前视主激光雷达之后的又一增量市场。“并且具备拉动激光雷达价格下降的强大动力,”梁泽春补充道。


参展2023 CES

尽管短距激光雷达离主机厂广泛接受还有一段距离,但它确实能解决很多视觉传感器无法覆盖的场景,并为更高级别的辅助驾驶提供更优感知。



“纵观车载激光雷达的发展与上车进程,中国新势力以及布局新能源车型的各传统车厂对激光雷达的接收度算比较迅速的,但同样需要经过较长的DV、PV、PPAP、SOP等汽车零部件开发流程,所以,对于短距激光雷达而言,各厂家积极布局是很有必要的。”


据悉,一径科技与ams OSRAM都将参加2023年1月5日~8日在美国拉斯维加斯举行的国际消费类电子产品展览会(CES)。一径科技已经宣布将于展会现场正式发布上述合作款——新一代补盲激光雷达,届时更多细节参数、更多应用场景案例、更多合作细节将会进一步公布。

延伸阅读:
《自动驾驶汽车、机器人出租车及其传感器-2021版》
《激光雷达(LiDAR)技术及市场-2022版》
《汽车雷达技术及市场-2022版》
《汽车激光雷达(LiDAR)专利全景分析-2022版》

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