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高精度固態(tài)激光雷達在自動駕駛汽車領(lǐng)域的應用

2021-02-10
來源:Viocr

隨著無人駕駛的興起及自動化程度的提高,傳感器在各領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。激光雷達通過多束激光高頻發(fā)射獲取的反射數(shù)據(jù)形成周邊物體的高清3D的“點云”圖像,激光雷達已經(jīng)被廣泛認為是實現(xiàn)無人駕駛的必要傳感器。以車載系統(tǒng)為例,激光雷達、毫米波雷達、超聲波、攝像頭、紅外線等各類傳感器作為 “人類的眼睛”存在,確定物體的位置、大小、外部形貌甚至材質(zhì),在盲點、變道輔助、行人探測、交通信號識別、車道偏離等方面發(fā)揮重大作用。

 

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作為激光雷達創(chuàng)新型企業(yè),蘇州嶺緯智能科技有限公司(以下簡稱嶺緯科技)在創(chuàng)業(yè)之初就明確了發(fā)展目標,致力于高端固態(tài)高分辨率激光雷達的研發(fā)。目前產(chǎn)品應用領(lǐng)域涵蓋無人駕駛、先進輔助駕駛、車路協(xié)同、安防監(jiān)控、智慧城市、智慧交通、三維建模、工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)測、軌道交通等。嶺緯科技市場及銷售總監(jiān)兼硬件設(shè)計部經(jīng)理芮明昭先生表示:“當前嶺緯科技激光雷達產(chǎn)品滿足最嚴苛的應用,技術(shù)指標已做到行業(yè)領(lǐng)先水平。”

 

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固態(tài)分布式激光雷達

一主機支持多個探頭,探頭體積小,無機械旋轉(zhuǎn)部件,采用MEMS技術(shù)路線,在嚴酷的環(huán)境下有較長的使用壽命,滿足苛刻的車規(guī)級要求(至少5萬小時以上),耐沖擊,抗顛簸,而3D Flash技術(shù)探測距離較短,有效探測距離大致為20~30m;而OPA技術(shù)尚不成熟,還在實驗室階段。

 

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高分辨率固態(tài)激光雷達

傳統(tǒng)的激光雷達為機械式結(jié)構(gòu),線束較低,大概為16或32或64線,有效探測距離為70-80米。目前嶺緯科技開發(fā)的分辨率高達480-720線,每條線高達1750像素,單探頭每秒達1.5百萬點,6探頭每秒達8.4百萬點,有效的探測距離為200米,符合車規(guī)的安全裕度。

 

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視頻融合技術(shù)

嶺緯科技Titan M1系列固態(tài)高分辨率激光雷達將視頻圖像和點云通過算法完美融合,提供彩色點云圖像(XYZ+RGB),為傳統(tǒng)的XYZ空間距離點云提供可選的算法融合RGB顏色,對于感知周圍的物體提供最佳的3D顏色數(shù)據(jù)。據(jù)悉,產(chǎn)品全線采用1550nm光源而非傳統(tǒng)的905nm光源,這種光源對人眼沒有損傷,適用性更強,對雨雪、霧霾等的穿透力更強。

直面行業(yè)痛點

在面對市場痛點問題時,芮總表示:在所有應用中,無人駕駛的要求最為嚴格、苛刻,需要更遠的有效探測距離,更長的工作時間,可耐沖擊,抗顛簸,而這些正好和嶺緯科技打造的高分辨率固態(tài)激光雷達目標一致。

高可靠性:采用MEMS技術(shù)路線,無機械旋轉(zhuǎn)部件,工作壽命達到5萬小時以上;

高分辨率:700線激光雷達,最小角分辨率可達0.01°,更加有效的對行人進行探測、識別,形成高清3D點云圖像;

探測距離較長:有效距離可達200m,最遠探測距離可達1000m;

高精度:采用1550nm光源,可有效緩解雨雪、霧霾天氣精度下降等問題;

視頻融合技術(shù):產(chǎn)品本身配置攝像頭,可以將點云數(shù)據(jù)與攝像頭RGB信息進行點對點融合;

視場角可定制:有多種視場角產(chǎn)品,單體產(chǎn)品最大視場角為水平125°,垂直45°;

高性價比:相比低線速產(chǎn)品,480線束內(nèi)部只有1對收發(fā),物料成本更低,性價比更高;

對電源的需求

激光雷達應用領(lǐng)域較廣,供電系統(tǒng)隨著應用的不同而不同:若在車載系統(tǒng),供電為12V車載電源;在AGV/無人機系統(tǒng),供電則為48V蓄電池;在工業(yè)領(lǐng)域,供電又可能為24V現(xiàn)場總線電壓,因此能夠支持寬電壓范圍的電源模塊相當重要。另外,激光雷達工作環(huán)境也尤為復雜,電源系統(tǒng)必須在任何工況下保證穩(wěn)定的輸出,電源需求也很明確:

寬輸入電壓:保證產(chǎn)品適應于所有的供電系統(tǒng);

高效率:保證系統(tǒng)的續(xù)航能力和系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計;

高集成度:受限于內(nèi)部空間,要求模塊體積盡可能??; 

高可靠性、穩(wěn)定性:在高溫、顛簸、振動、雷擊等惡劣環(huán)境下應具有穩(wěn)定可靠的輸出;

低噪聲:激光雷達系列中有較多敏感器件,電源模塊要保證自身過硬的EMC和EMI能力; 

目前,嶺緯科技在Titan M1高端系列產(chǎn)品中已全面采用了Vicor PI3740電源轉(zhuǎn)換模塊。 PI3740可將8-60V的供電電壓轉(zhuǎn)換為12V電壓供系統(tǒng)使用,若系統(tǒng)中還需要其它如5V、3.3V的電壓軌,再通過POL電源芯片進行二級轉(zhuǎn)換。 

Viocr電源在系統(tǒng)中的優(yōu)勢

PI3740是一款高轉(zhuǎn)換效率、功率密度的電源模塊,PI3740升降壓穩(wěn)壓器支持8-60VDC工作電壓范圍,能夠以高達96%的效率提供高達140W的功率及高達8A的輸出電流。嶺緯科技(廈門)有限公司市場及銷售總監(jiān)兼硬件設(shè)計部經(jīng)理芮明昭先生表示:“Vicor的參考設(shè)計做的相當優(yōu)秀,依據(jù)過硬的參考設(shè)計和技術(shù)團隊的現(xiàn)場支持,產(chǎn)品的導入和評估工作進展相當順利,表現(xiàn)出卓越的系統(tǒng)優(yōu)勢:

PI3740體積小、效率高、集成度高,滿足激光雷達的系統(tǒng)供電需求;

PI3740的8~60V寬輸入電壓適應系多領(lǐng)域應用;

Vicor電源模塊的集成度高,減少了外圍器件的使用量,設(shè)計方便靈活;

系統(tǒng)測試中進行了高低溫、沖擊、極限、帶載老化等多項測試,電源模塊運行可靠穩(wěn)定; 

未來趨勢

未來,激光雷達將向低成本、固態(tài)化、量產(chǎn)化方向發(fā)展。系統(tǒng)要求電源具有足夠?qū)挼碾妷悍秶叽邕M一步降低,轉(zhuǎn)換效率進一步提高。在無人駕駛應用領(lǐng)域,整體方向依然是要實現(xiàn)激光雷達的更高分辨率和精準度,進一步保證無人駕駛的安全性。相信在和Vicor支持團隊的配合下,未來的新產(chǎn)品驗證工作會更加順利。


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