廉價(jià)版激光雷達(dá)面世，成本或僅為谷歌無(wú)人駕駛雷達(dá)1%

雖然激光雷達(dá)目前已經(jīng)在很多智能汽車(chē)上得到了應(yīng)用，但其笨重的身材和高昂的造價(jià)除了谷歌最近發(fā)布的那款貴得離譜的“小豆丁”無(wú)人駕駛汽車(chē)能夠承受得起之外，貌似還沒(méi)有那個(gè)“傻缺”的車(chē)企肯在自己的量產(chǎn)車(chē)上投入這項(xiàng)技術(shù)。所以，如果體積能再小點(diǎn)、價(jià)格能再低點(diǎn)，說(shuō)不定未來(lái)這樣的設(shè)備也會(huì)走進(jìn)尋常百姓家。

目前，來(lái)自加州大學(xué)伯克利分校的一位研究生Behnam Behroozpour就盯上了激光雷達(dá)這玩意兒。和實(shí)驗(yàn)室的同事一起，他們正試圖將全3D圖像成型系統(tǒng)(俗稱(chēng)LIDAR)封裝進(jìn)一個(gè)可以在智能手機(jī)或游戲手柄上輕松使用的固態(tài)包里。

Behnam Behroozpour為筆者詳細(xì)解釋道:

按照目前的設(shè)想來(lái)看，這樣的激光雷達(dá)設(shè)備由三部分組成。我們先準(zhǔn)備制作一個(gè)3mm×3mm大小的光電芯片，其次還得有一個(gè)CMOS傳感器芯片，而‘萬(wàn)事俱備，只欠東風(fēng)’，還需要一個(gè)芯片大小的VCSEL(垂直腔面激光發(fā)射器)裝置。不過(guò)我們之前只是分別測(cè)試了單個(gè)芯片的性能，現(xiàn)在才開(kāi)始將它們拼裝起來(lái)。最后成型的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品大概有微軟的Kinect盒子那么大。

多像素集成3-D攝像頭使用FMCW激光源

雖然并不清楚這個(gè)集成的激光雷達(dá)系統(tǒng)能夠達(dá)到怎樣精確的效果，但從目前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，激光光束的可探測(cè)范圍在10米左右。不過(guò)這顯然如果要在汽車(chē)領(lǐng)域使用的話(huà)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠格，而這個(gè)來(lái)自伯克利的極客小組也已經(jīng)開(kāi)始研究如何使其能夠達(dá)到30m-100m的照射范圍。

LIDAR是通過(guò)向外發(fā)射光束并計(jì)算接受反射所需時(shí)間來(lái)測(cè)定目標(biāo)物體的距離的。為了防止因接收周?chē)瓷涔饩€(xiàn)而造成測(cè)量上的誤差，你可以系統(tǒng)地調(diào)節(jié)激光光束的能量值;甚至你還可以改變它的頻率，而這樣更容易獲得精確的數(shù)據(jù)。類(lèi)似這樣的頻率調(diào)節(jié)，是通過(guò)安置在硅片右側(cè)，體積非常小、可震動(dòng)的MEMS鏡面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

以Behnam Behroozpour為首的實(shí)驗(yàn)人員們通過(guò)電子調(diào)頻的方式使得這些鏡面裝置能夠自然地震動(dòng)起來(lái)。按照他的話(huà)來(lái)說(shuō)，盡管采取這樣的做法更復(fù)雜，同時(shí)也更費(fèi)時(shí)費(fèi)力些，但一方面能夠減少光能的損耗，另一方面也能獲得理想的信噪比。而這項(xiàng)試驗(yàn)中的噪聲，主要來(lái)自漫射光，很大程度上可能會(huì)被誤以為是激光光束的反射從而造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量上的干擾。

MEMS-電子-光學(xué)芯片的混裝3D電路原理圖

現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)依靠的主要是包括激光、雷達(dá)、超聲波、標(biāo)準(zhǔn)攝像頭、立體攝像頭、GPS、慣性引導(dǎo)甚至是Wi-Fi在內(nèi)大量傳感技術(shù)的使用，而雷達(dá)設(shè)備是其中最重要的部分。一方面是因?yàn)槔走_(dá)可以在任何光照和天氣情況下正常使用;另一方面也是得益于航空業(yè)的高度發(fā)展，它的體積和造價(jià)都得到了大幅縮減。即便是把一些便宜的LIDAR設(shè)備安置在車(chē)身周?chē)黄鹧鄣牡胤剑瑯幽軌驅(qū)崿F(xiàn)高分辨率、有續(xù)集中的信息掃描。

不過(guò)要做到這程度，咱還得先把成本降下來(lái)再說(shuō)。據(jù)稱(chēng)谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)車(chē)頂安置的那臺(tái)LIDAR設(shè)備耗資7萬(wàn)美金。Behroozpour表示他希望他和團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的第一臺(tái)激光雷達(dá)集成設(shè)備能夠?qū)⒊杀究刂圃趲装倜澜?，盡管這可能對(duì)智能手機(jī)和Xbox游戲愛(ài)好者們來(lái)說(shuō)依然價(jià)格不菲，但是能將一臺(tái)固態(tài)集成系統(tǒng)做到這份上，顯然也算得上是性?xún)r(jià)比頗高了。

小結(jié)：

無(wú)疑，如果未來(lái)Behnam Behroozpour的愿望能夠?qū)崿F(xiàn)的話(huà)，那么這款體積小、造價(jià)低廉的激光雷達(dá)裝置不僅可以用在無(wú)人駕駛汽車(chē)上，還能藏在你的智能手機(jī)和你的 Kinect游戲手柄里，想想都來(lái)勁。但小伙伴們有這樣一個(gè)問(wèn)題不能不直視?。哼@樣由三枚3mm×3mm芯片疊加的激光盒子用在小型設(shè)備上還好，但是如果一輛載著乘客的汽車(chē)上就使用這么個(gè)小玩意兒，安全能否得到有效保障，目前還未可知。

就拿單反和卡片機(jī)做對(duì)比，卡片機(jī)輕薄、攜帶方便，但不管怎么著也仍然無(wú)法達(dá)到單反的成像質(zhì)量和鏡頭幅度。不過(guò)，創(chuàng)新的本質(zhì)在于破和立，目前谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)使用的LIDAR太過(guò)昂貴，對(duì)于其商業(yè)化的確是不小的阻礙，假設(shè)Behnam的研究能夠在掃描物體的精度、范圍以及物理圖像上能夠更勝一籌的話(huà)，那么谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)的春天就要來(lái)啦!