低价激光雷达是不是自动驾驶汽车普及的关键因素?

题图：激光雷达眼中的世界

虽然自动驾驶概念炒得火热，但大多数人恐怕都没见到过活生生在路上奔驰的自动驾驶汽车。

不过，如果哪天你有幸得见，首先吸引你的肯定不是它驾驶座上有没有人，而是其车顶“嗖嗖”旋转着的传感器――激光雷达。这“家伙”可以算得上是自动驾驶汽车上的“眼睛”，它能帮助车辆探知周边的环境，但同时它也是自动驾驶车辆普及路上的拦路虎，因为激光雷达的价格确实不便宜。

虽然眼下这套系统又贵又复杂，但未来几年内，其价格和可靠性都会朝着我们希望的方向发展，推动自动驾驶技术大众化。

从名字就可看出，激光雷达与雷达是近亲，它们同属感应技术，用激光脉冲来探测周边物体，不过激光雷达的探测范围并没有雷达广，而且由于波长较短，激光雷达的分辨率也更高。正是这种可靠和高品质的数据收集让激光雷达成了大多数自动驾驶系统的首选，许多专家甚至认为激光雷达应该成为自动驾驶车辆的标配。

　　

“激光雷达是自动驾驶车辆的关键传感器，因为它能在各种条件下满足车辆对精度和定位的需求，” nuTonomy 公司 CEO 艾格尼玛解释道，该公司正在新加坡测试自动驾驶汽车。不过，艾格尼玛指出，如今激光雷达的体积、复杂度和成本正在阻碍其市场化的脚步。

眼下，大多数自动驾驶车辆都搭载 Velodyne 公司出品的 HDL-64E 激光雷达，该产品每秒能完成对视场中 220 万个数据点的扫描，同时还能完成对 120 米范围内物体的定位，精度可达厘米级。

　　

强悍是强悍，但是这样一个传感器的重量达到了 13千克 ，单价更是高达 8 万美元（快能买辆特斯拉了）。

今年， Velodyne 又推出了新款激光雷达 VLP-32A ，其探测距离可覆盖车辆周围 200 米的范围，重量却只有轻巧的 600 克。最重要的是，如果能大规模量产，这款激光雷达的价格将降至 500 美元左右。虽然价格已经大幅下滑，但对价格敏感性强的消费级市场来说，还是有些贵。

面对这一问题，大家纷纷献计献策，学术界和产业界都在思考如何减小激光雷达的体积、简化制造步骤并降低售价。

在今年年初的 CES 上，来自森尼维尔的 Quanergy Systems 公司就展示了一款专为自动驾驶车辆开发的固态激光雷达原型产品。该激光雷达利用光相控阵来散播激光脉冲，这样一来整个系统就不用一直处于旋转状态了。 Quanergy 预计这款激光雷达的价格最低能降至 250 美元， 2017 年初就能投入使用。

与此同时，有两家新创公司也在低成本激光雷达的道路上奋勇前进，它们的新系统预计将低至 100 美元，而且 2018 年就能正式面世。

此外，以色列的 Innoviz （高分辨率、广视场）和荷兰的 Innoluce （用微机电反射系统替代固态雷达）也都有各自的杀手锏。

　　

（光学显微照片显示麻省理工学院的固体激光雷达，0.5毫米×6毫米的硅光子芯片与导向传输和接收相控阵天线和芯片上的锗探测器。图片来源：Christopher V. Poulton）

其实要说最近能让人眼前一亮激光雷达系统，还得数麻省理工的解决方案。该方案隶属于美国国防部高级研究计划局的电子光子异质集成项目，麻省理工的研究人员利用硅光子学将激光雷达系统压缩成了一个 0.5-6 毫米大小的芯片。虽然麻省理工的原型产品视场只有几米，但未来扩展到一百米并不困难，最重要的是该芯片单价只有 10 美元。

市场对小型化、低成本固态激光雷达需求量大得惊人，单单是今年 8 月， Quanergy 就拿到了 9000 万美元的投资，其估值也顺利达到15.9亿美元。此外，福特和百度则联手为 Velodyne 注资 1.5 亿美元。厂商们投入巨资就是为了在未来几年内拿出售价 100 美元左右的激光雷达解决方案。

除了汽车产业这个大金主，未来小型化、低成本激光雷达还能造福多个产业。如果将它们融合进智能手机，就能获得高精度的动作识别能力，彻底改变我们的交互方式。

此外，将激光雷达植入机器人的手指，也能让它们在工作时更加灵活。在无人机领域，它还能提高产品的避障能力并帮无人机安全完成包裹递送任务。

本文编译自 IEEE Spectrum，原文标题为：Cheap Lidar: The Key to Making Self-Driving Cars Affordable。

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