歷經四年多研發,華為發布了96線車規級雷射雷達,同日,北汽旗下ARCFOX諜照曝光,成為首個搭載華為雷射雷達的電動車。媒體競相報導,讚美之情溢於言表,華為雷射雷達究竟有什麼黑科技?
華為與雷射雷達有關的發明專利共42個,其中大部分處於審查階段,汽車人參考選取了其中最核心的7個專利,按照痛點(Why)、解決方案(How)、取得效果(What)思路,讓讀者對其核心技術有一個了解。
核心技術一:發射
專利1:一種地面環境的檢測方法和裝置(CN110114692A -審查中)
痛點:雷射雷達對複雜的地面環境感知差。
解決方案:利用不同工作波長的雷射掃描地面,依據不同波長雷射下的反射強度判斷地面環境類型。
取得效果:提高了雷射雷達對複雜地面環境的感知效果,更好地確定可通行路面。
專利2:用於雷射雷達的光脈衝削波器(CN110431440A-審查中)
痛點:雷射器的脈衝功率過高,會對人眼造成傷害,但功率過低又無法滿足探測距離、解析度等要求。
解決方案:在雷射發射器上搭載脈衝削波器,產生快門效應,能降低瞬時輸出功率。
取得效果:既能滿足人眼安全限制,又能達到距離和解析度要求,同時方案比較廉價。
專利3:多線雷射雷達(CN108061904A -審查中)
專利4: 光掃描組件及雷射雷達(CN111830531A-審查中)
痛點:前視型雷射雷達採用「一發射多接收」結構,探測器需要在高頻率、高電壓下工作,數量太多,信號串擾嚴重,雷射雷達工作性能不穩定。
解決方案:採用「多發射一接收」結構,僅設置一個探測器,掃描轉鏡中包含多個反射鏡,可對同一雷射束有不同反射角度,一個雷射器實現多線掃描。
取得效果:雷射雷達工作性能穩定,成本價更低。
核心技術二:掃描
專利5:一種陣列轉鏡的光束掃描裝置(CN108227181B -已授權)
痛點:
1. 光學相控陣雷射雷達(固態):接收模塊需要使用APD探測器陣列,成本很高;光子集成工藝技術和相控陣控制算法要求高,仍處於實驗室階段。
2. MEMS微振鏡雷射雷達(半固態):掃描角比較小,只有6°範圍內能保持較高精度線性運動;微振鏡只有1至3mm,尺寸小,需要配合複雜光學系統。
解決方案:將掃描鏡分解成多個子轉鏡,並配合電機、蝸杆、渦輪、軸承等一系列機構。
取得效果:提高了掃描角度,兼顧了掃描速度,結構簡單、低成本、小型化的雷射雷達。
專利6: 雷射雷達(CN111308442A -審查中)
痛點:雷射雷達掃描鏡只有一個反射面,發射的雷射束和反射的雷射束容易串擾。
解決方案:掃描鏡擁有發射和接收兩個反射面,可以平行,也可以呈一個角度。
取得效果:發射的雷射束和反射的雷射束實現完全分離。
核心技術三:探測
專利7:一種光探測系統及方法(CN111929700A -審查中)
痛點:同軸型雷射雷達,探測光和回波信號是同光路設計,經過同一分光元件,透射率或反射率是固定的,難以同時降低探測光損耗(降低反射比)和降低回波信號損耗(提高反射比)。
解決方案:採用兩個分光元件(其中一個偏振型)和兩個光探測器。
取得效果:同時實現探測光的損耗和回波信號的損耗最小化,並提高探測精確度。
小結
從以上專利分析來看,華為雷射雷達技術路線選擇的是半固態的MEMS微振鏡技術路線,其核心技術重點在發射、掃描、探測三個層面。
考慮到雷射雷達競爭激烈、技術門檻高,核心技術國內外玩家早已在專利上進行了布局,要想在這些領域有突破其實很難。從這個角度上來講,華為的雷射雷達不需要被捧上天,但還是有自己的東西,確實有點香。
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