《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高精度固態(tài)激光雷達(dá)在自動駕駛汽車領(lǐng)域的應(yīng)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(dá)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(diǎn)云”圖像,,激光雷達(dá)已經(jīng)被廣泛認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)無人駕駛的必要傳感器。以車載系統(tǒng)為例,,激光雷達(dá),、毫米波雷達(dá)、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(diǎn),、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(dá)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(biāo),,致力于高端固態(tài)高分辨率激光雷達(dá)的研發(fā),。目前產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋無人駕駛、先進(jìn)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(dāng)前嶺緯科技激光雷達(dá)產(chǎn)品滿足最嚴(yán)苛的應(yīng)用,技術(shù)指標(biāo)已做到行業(yè)領(lǐng)先水平,?!?/p>

 

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固態(tài)分布式激光雷達(dá)

一主機(jī)支持多個探頭,探頭體積小,,無機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件,,采用MEMS技術(shù)路線,在嚴(yán)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(shí)驗(yàn)室階段,。

 

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高分辨率固態(tài)激光雷達(dá)

傳統(tǒng)的激光雷達(dá)為機(jī)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(dá)480-720線,,每條線高達(dá)1750像素,,單探頭每秒達(dá)1.5百萬點(diǎn),6探頭每秒達(dá)8.4百萬點(diǎn),,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(dá)將視頻圖像和點(diǎn)云通過算法完美融合,,提供彩色點(diǎn)云圖像(XYZ+RGB),,為傳統(tǒng)的XYZ空間距離點(diǎn)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(qiáng),,對雨雪,、霧霾等的穿透力更強(qiáng),。

直面行業(yè)痛點(diǎn)

在面對市場痛點(diǎn)問題時,芮總表示:在所有應(yīng)用中,,無人駕駛的要求最為嚴(yán)格,、苛刻,需要更遠(yuǎn)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(dá)目標(biāo)一致,。

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

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

探測距離較長:有效距離可達(dá)200m,最遠(yuǎn)探測距離可達(dá)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(diǎn)云數(shù)據(jù)與攝像頭RGB信息進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)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(dá)應(yīng)用領(lǐng)域較廣,,供電系統(tǒng)隨著應(yīng)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(jī)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(dāng)重要,。另外,激光雷達(dá)工作環(huán)境也尤為復(fù)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(yīng)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小,; 

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(yīng)具有穩(wěn)定可靠的輸出;

低噪聲:激光雷達(dá)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(jìn)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(dá)96%的效率提供高達(dá)140W的功率及高達(dá)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(dāng)優(yōu)秀,,依據(jù)過硬的參考設(shè)計和技術(shù)團(tuán)隊的現(xiàn)場支持,,產(chǎn)品的導(dǎo)入和評估工作進(jìn)展相當(dāng)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(dá)的系統(tǒng)供電需求,;

PI3740的8~60V寬輸入電壓適應(yīng)系多領(lǐng)域應(yīng)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(jìn)行了高低溫,、沖擊、極限,、帶載老化等多項(xiàng)測試,,電源模塊運(yùn)行可靠穩(wěn)定; 

未來趨勢

未來,,激光雷達(dá)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?,尺寸進(jìn)一步降低,轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高,。在無人駕駛應(yīng)用領(lǐng)域,,整體方向依然是要實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)的更高分辨率和精準(zhǔn)度,進(jìn)一步保證無人駕駛的安全性,。相信在和Vicor支持團(tuán)隊的配合下,,未來的新產(chǎn)品驗(yàn)證工作會更加順利。


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