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題圖：激光雷達眼中的世界
雖然自動駕駛概念炒得火熱，但大多數人恐怕都沒見到過活生生在路上奔馳的自動駕駛汽車。
不過，如果哪天你有幸得見，首先吸引你的肯定不是它駕駛座上有沒有人，而是其車頂“嗖嗖”旋轉著的傳感器——激光雷達。這“家伙”可以算得上是自動駕駛汽車上的“眼睛”，它能幫助車輛探知周邊的環境，但同時它也是自動駕駛車輛普及路上的攔路虎，因為激光雷達的價格確實不便宜。
雖然眼下這套系統又貴又復雜，但未來幾年內，其價格和可靠性都會朝著我們希望的方向發展，推動自動駕駛技術大眾化。
從名字就可看出，激光雷達與雷達是近親，它們同屬感應技術，用激光脈沖來探測周邊物體，不過激光雷達的探測范圍并沒有雷達廣，而且由于波長較短，激光雷達的分辨率也更高。正是這種可靠和高品質的數據收集讓激光雷達成了大多數自動駕駛系統的首選，許多專家甚至認為激光雷達應該成為自動駕駛車輛的標配。
“激光雷達是自動駕駛車輛的關鍵傳感器，因為它能在各種條件下滿足車輛對精度和定位的需求，” nuTonomy 公司 CEO 艾格尼瑪解釋道，該公司正在新加坡測試自動駕駛汽車。不過，艾格尼瑪指出，如今激光雷達的體積、復雜度和成本正在阻礙其市場化的腳步。
眼下，大多數自動駕駛車輛都搭載 Velodyne 公司出品的 HDL-64E 激光雷達，該產品每秒能完成對視場中 220 萬個數據點的掃描，同時還能完成對 120 米范圍內物體的定位，精度可達厘米級。
強悍是強悍，但是這樣一個傳感器的重量達到了 13千克 ，單價更是高達 8 萬美元（快能買輛特斯拉了）。
今年， Velodyne 又推出了新款激光雷達 VLP-32A ，其探測距離可覆蓋車輛周圍 200 米的范圍，重量卻只有輕巧的 600 克。最重要的是，如果能大規模量產，這款激光雷達的價格將降至 500 美元左右。雖然價格已經大幅下滑，但對價格敏感性強的消費級市場來說，還是有些貴。
面對這一問題，大家紛紛獻計獻策，學術界和產業界都在思考如何減小激光雷達的體積、簡化制造步驟并降低售價。
在今年年初的 CES 上，來自森尼維爾的 Quanergy Systems 公司就展示了一款專為自動駕駛車輛開發的固態激光雷達原型產品。該激光雷達利用光相控陣來散播激光脈沖，這樣一來整個系統就不用一直處于旋轉狀態了。 Quanergy 預計這款激光雷達的價格最低能降至 250 美元， 2017 年初就能投入使用。
與此同時，有兩家新創公司也在低成本激光雷達的道路上奮勇前進，它們的新系統預計將低至 100 美元，而且 2018 年就能正式面世。
此外，以色列的 Innoviz （高分辨率、廣視場）和荷蘭的 Innoluce （用微機電反射系統替代固態雷達）也都有各自的殺手锏。
（光學顯微照片顯示麻省理工學院的固體激光雷達，0.5毫米×6毫米的硅光子芯片與導向傳輸和接收相控陣天線和芯片上的鍺探測器。圖片來源：Christopher V. Poulton）
其實要說最近能讓人眼前一亮激光雷達系統，還得數麻省理工的解決方案。該方案隸屬于美國國防部高級研究計劃局的電子光子異質集成項目，麻省理工的研究人員利用硅光子學將激光雷達系統壓縮成了一個 0.5-6 毫米大小的芯片。雖然麻省理工的原型產品視場只有幾米，但未來擴展到一百米并不困難，最重要的是該芯片單價只有 10 美元。
市場對小型化、低成本固態激光雷達需求量大得驚人，單單是今年 8 月， Quanergy 就拿到了 9000 萬美元的投資，其估值也順利達到15.9億美元。此外，福特和百度則聯手為 Velodyne 注資 1.5 億美元。廠商們投入巨資就是為了在未來幾年內拿出售價 100 美元左右的激光雷達解決方案。
除了汽車產業這個大金主，未來小型化、低成本激光雷達還能造福多個產業。如果將它們融合進智能手機，就能獲得高精度的動作識別能力，徹底改變我們的交互方式。
此外，將激光雷達植入機器人的手指，也能讓它們在工作時更加靈活。在無人機領域，它還能提高產品的避障能力并幫無人機安全完成包裹遞送任務。
本文編譯自 IEEE Spectrum，原文標題為：Cheap Lidar: The Key to Making Self-Driving Cars Affordable。
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