Velodyne汽車專用激光雷達內(nèi)部諜照首曝

年初CES，福特汽車CEO馬克·菲爾茨把Solid-State Hybrid Ultra Puck™ Auto帶上臺時，很多人都有一個疑問：Ultra Puck和VLP-16卻看上去一毛一樣，線數(shù)加倍，內(nèi)部結構有什么不同?恰逢Velodyne車企項目銷售經(jīng)理John Eggert打飛的路過北京，車云菌有幸獲得了一張Ultra Puck1.5內(nèi)部構造諜照，據(jù)說這是全球首曝。

△右側為車云菌獲得的全球首張內(nèi)部諜照

Velodyne首款針對汽車的激光雷達產(chǎn)品

在車云網(wǎng)關于激光雷達的報告中(點擊查看：《自動駕駛與激光雷達，最佳CP初養(yǎng)成》)，提到Velodyne目前已經(jīng)量產(chǎn)銷售的激光雷達有三款，分別是 HDL-64E(64線)、HDL-32E(32線)、VLP-16(16線)。除了谷歌、百度、Uber等無人駕駛汽車使用64線產(chǎn)品，一些車企在車上使用32線和16線產(chǎn)品測試。例如2016年1月CES上，福特就展示了安裝velodyne HDL-32的混動版蒙迪歐自動駕駛研究車。荷蘭NAVYA的兩部全自動駕駛ARMA公交穿梭車測試了VLP-16和HDL-32，最后選用了32線。

雖然這三款激光雷達可以滿足外部環(huán)境感知需要，但嚴格來說并不是專為汽車而生。Velodyne 64線最早是用于地圖及相關行業(yè)，32線把激光器接收器減半，主要用于固定翼無人機。隨著小型多旋翼無人機的出現(xiàn)，Velodyne配套生產(chǎn)了更小更輕的16線產(chǎn)品。

32線產(chǎn)品的體積過大，小體積16線產(chǎn)品線數(shù)不足，采集的信息顆粒粗糙，對軟件運算端負擔太大。因此1月借由福特公布的Solid-State Hybrid Ultra Puck™ Auto，線數(shù)增加到32線，但是體積和原16線一致。

△從左至右分別為Velodyne 16線、32線、64線，最新的32線車企專供產(chǎn)品，體積卻只有圖中16線大小

Ultra Puck專為汽車而生，因此這款產(chǎn)品在汽車適配上花了些時間。馬克·菲爾茲展示的1.5版已經(jīng)供全球車企采購。目前除北美、歐洲的主要車企外，日本兩大車企已在測試中，國內(nèi)兩大互聯(lián)網(wǎng)車企也已在等待交貨。

1.5版僅有6-8個月的產(chǎn)品投放期，目前僅供車企裝車測試，Velodyne會根據(jù)車企反饋，在2017年推出2.0版再度供測試批量裝車測試，預計 2018年第四季度面市的Ultra PUCK 3.0才是最終工業(yè)供貨版。因此在這個時間點，擱在車云菌面前的是一個1.5版樣機。

2微秒激光發(fā)射時差

在燈光下，John打開了Ultra PUCK1.5的外殼。

車云菌視線最先對上的，是酷似雙眼的兩枚圓形鏡片。兩只“眼睛”背后，分別是32個激光發(fā)射器和 32個接收器，每個發(fā)射器和接收器一一對應。工作時，發(fā)射器以2微秒的間隔挨個發(fā)射激光并以10次每秒的速度繞中軸旋轉，對應的接收器會擇機開啟，保證在恰當?shù)臅r間捕捉返回信號。產(chǎn)品頂部與底部的圓形電路板上都有FPGA編程芯片，用來運算處理旋轉一圈獲得的環(huán)境數(shù)據(jù)。

為什么要設置2微秒時差?John解釋道，因為每個發(fā)射器用同一個功率放出激光，遇到高發(fā)射率物體容易讓激光雷達致盲。而且距離、密度、大小不同的產(chǎn)品對激光的反射的要求也不同。假如第一束激光返回，得知此處障礙物距離很近，那下一束激光就可以減小功率對該點探測。“有了2微秒的時差，每個激光發(fā)射器會根據(jù)前一個激光的返回數(shù)據(jù)，確定下一次的發(fā)射能量。”這和一次性發(fā)射所有激光，然后全部收集的Flash lidar并不相同。

而且這個時延設計也能防止黑客攻擊。之前已經(jīng)發(fā)生了黑客模擬車輛、行人的信號，反饋給激光雷達造成周圍存在障礙假象的攻擊手法。當我們問到Ultra Puck的防黑能力，John覺得不必擔心。他認為黑客如果想“戲弄”Ultra Puck要解決兩個問題：

第一，他需要選擇什么時候發(fā)射干擾信號才能讓Ultra Puck恰好接收。

第二，間隔2微秒的每束激光發(fā)射功率不同，選擇不斷變化的功率對黑客而言也是個挑戰(zhàn)。

談到把Ultra Puck做到和16線一樣大小，卻把線數(shù)增加的方法，John從口袋里掏出了一個黑色小盒子。

盒子里并排放著兩枚激光發(fā)射器，大尺寸發(fā)射器約為小尺寸發(fā)射器的一倍。前者正是16線激光產(chǎn)品選用的規(guī)格，小尺寸的部件則是Ultra Puck現(xiàn)在定制使用的激光發(fā)射器。這些扁平的發(fā)射器被設計好排列角度，通過白色的環(huán)亞塑脂(EPROXY)固定在鏡頭后方。“16線的時候激光發(fā)射器只能排一列，現(xiàn)在可以排兩列。”

因此Ultra Puck和16線相比，每秒發(fā)射的數(shù)據(jù)量增加到了70萬個點。不過Velodyne利用技術手段把返回數(shù)據(jù)量控制在了數(shù)百量級。當車云菌把“是否對FPGA性能提出了更多要求”的問題拋給John時，他表示并未對FPGA進行升級。