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| 本文作者： 大壯旅 | 2017-07-11 08:49 |
雷鋒網(wǎng)按：如今，大多數(shù)的車載激光雷達(dá)掃描附近環(huán)境的原理都差不多，它們都是通過半導(dǎo)體激光器在近紅外波段發(fā)射 905 納米的激光并記錄反射光來(lái)繪制點(diǎn)云地圖的。
不過，包括美國(guó)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家出于激光安全的考慮都對(duì)激光脈沖的功率進(jìn)行了嚴(yán)格限制，因此激光雷達(dá)的有效探測(cè)范圍縮短到了 30-40 米，這樣的探測(cè)距離根本無(wú)法滿足自動(dòng)駕駛汽車高速行駛時(shí)的需要。
為了保證車輛安全，研發(fā)人員需要提前標(biāo)出 200 米外的低反射率物體，這樣車輛才能有充足的時(shí)間發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)并及時(shí)進(jìn)行制動(dòng)。面對(duì)這樣的局面，一些廠商選擇另謀他法，但有些公司選擇攻堅(jiān)克難，美國(guó)新創(chuàng)公司 Luminar Technologies 就是其中之一。
今年春天，Luminar 推出了一款探測(cè)距離可達(dá) 200 米以上的激光雷達(dá)，新款激光雷達(dá)改用 1550 納米波長(zhǎng)的激光。
前不久，Luminar 將新系統(tǒng)安裝在了一輛奔馳測(cè)試車上并將它帶到了慕尼黑光博會(huì)。
雖然 1550 納米激光脈沖的功率是 905 納米的 40 倍，但它卻完全符合安全規(guī)范，而這些多出來(lái)的功率讓雷達(dá)的探測(cè)距離提升了 10 倍，清晰度提升了 50 倍。
這樣一來(lái)，即使以 75 英里/小時(shí)（約合 120 千米/小時(shí)）的速度在高速上行駛，車輛安全也能得到保證（這樣的速度每秒車輛能移動(dòng) 34 米）。
那么，為什么功率變大了安全性還能得到保證呢？下面我們來(lái)進(jìn)行詳細(xì)解答。
首先我們需要知道的是，人體上最容易被激光束傷害的是視網(wǎng)膜，只需對(duì)著太陽(yáng)看一會(huì)，我們脆弱的視網(wǎng)膜就會(huì)遭到傷害，這也是太陽(yáng)進(jìn)入視野時(shí)我們會(huì)不自覺閃躲的原因。與太陽(yáng)相比，激光束的威力更大，因此法律將激光束的光率嚴(yán)格限制在 5 毫瓦以下。
從理論上來(lái)講，其實(shí)視網(wǎng)膜不會(huì)對(duì)現(xiàn)有激光雷達(dá)用到的 905 納米紅外光起反應(yīng)，因此這種波長(zhǎng)的光線我們看不到。不過，眼睛會(huì)將這些光傳導(dǎo)到視網(wǎng)膜上，因此它與可見光一樣有一定的危險(xiǎn)性。
事實(shí)上，它的危害比太陽(yáng)光還大，因?yàn)橐暰W(wǎng)膜感應(yīng)不到它，所以我們不會(huì)閃躲。
*眼球剖面圖
由于眼球有吸水性，因此晶狀體、眼角膜和眼球內(nèi)的液體會(huì)在波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光線下透明度會(huì)降低，而波長(zhǎng)超過 1400 納米后，光線就無(wú)法到達(dá)視網(wǎng)膜，所以 1550 納米的激光束完全符合安全標(biāo)準(zhǔn)。
眼下，警用激光雷達(dá)依然在使用 905 納米的激光束，因?yàn)樗鼈儗?duì)射程要求不高，激光束價(jià)格便宜且能使用廉價(jià)的硅探測(cè)器。不過，即使是非車載激光雷達(dá)的研究人員也認(rèn)為 1550 納米的波長(zhǎng)是個(gè)最佳選擇。
其實(shí)在電信等行業(yè)，1550 納米波長(zhǎng)的激光早已得到了普及。雖然硅基傳感器對(duì) 1550 納米波長(zhǎng)的激光完全沒反應(yīng)，但室溫銦鎵砷傳感器卻能派上用場(chǎng)，而此類傳感器正好是標(biāo)準(zhǔn)的通訊產(chǎn)品。
不過，切換到 1550 納米后，激光和傳感器的成本都會(huì)有所上升，但專家認(rèn)為這并非激光雷達(dá)售價(jià)昂貴的主因，復(fù)雜的光機(jī)掃描儀才是。要想大幅降低激光雷達(dá)成本，必須將光機(jī)掃描儀換成帶有相控陣天線的光學(xué)版本。
“許多團(tuán)隊(duì)都在用固態(tài)面板開發(fā)小型化的相控陣光學(xué)陣列。”南佛羅里達(dá)大學(xué)激光雷達(dá)專家 Dennis Killinger 說(shuō)道。
去年，麻省理工的光子系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)就聯(lián)合 DARPA 在 300 毫米芯片上開發(fā)了固態(tài)激光雷達(dá)，未來(lái)如果能大規(guī)模量產(chǎn)，售價(jià)能直降至 10 美元。此外，今年年初又有三家公司宣稱在固態(tài)激光雷達(dá)上取得了突破，未來(lái)售價(jià)將被拉低至 100 美元。
*Luminar 的激光雷達(dá)
據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，Luminar 的激光雷達(dá)方案也較為獨(dú)特，它準(zhǔn)備讓車上的激光雷達(dá)對(duì)準(zhǔn)不同的方向，每臺(tái)激光雷達(dá)只朝一個(gè)方向發(fā)射激光。同時(shí)，激光雷達(dá)內(nèi)只內(nèi)置一個(gè)接收器和數(shù)個(gè)定制的可移動(dòng)透鏡。
不過，Luminar 現(xiàn)階段并不專注于降低激光雷達(dá)價(jià)格，它更在乎其性能。
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