還未面世的「相干光雷達系統」用什麼來替代雷射雷達?

　　自動駕駛汽車如果要準確、安全的在道路上行駛，它們需要周邊環境非常詳細的3D視圖。現有的深度傳感器解決方案大多依賴雷射雷達（LiDAR）傳感器，LiDAR傳感器旋轉發射出短脈衝雷射，再利用光電傳感器接收反射回來的雷射，汽車每秒可以捕獲到上百萬信息點，由此逐像素的創建汽車周圍環境的3D地圖。然而，LiDAR傳感器的機械結構非常複雜，且價格昂貴（谷歌早期汽車上搭載的高性能雷射雷達價格為70000美元；雷射雷達先驅Velodyne製造的光譜較短、視角較窄的設備仍需要上千美金），並且由於人眼安全問題還有很多限制。

　　因此許多企業嘗試用攝像頭和超聲波傳感器替代雷射雷達，如特斯拉。但Model S接連幾次的事故告訴大家，這種替代方式收效不盡人意。駕駛者需要安全的自動駕駛系統，自動駕駛汽車製造商們真正需要的也是一種便宜而可靠性強的傳感器來替代雷達和攝像機。

　　近日，以色列初創公司Oryx Vision也許能提供一種合適的方法。Oryx Vision公司CEO Rani Wellingstein近日表示，他們發明了一種「相干光雷達系統」，該系統能增強自動駕駛車輛的深度感知能力。這家嶄露頭角的以色列公司，在今年十月份剛剛獲得1700萬美元 A 輪融資，他們把自己定位為雷射雷達的挑戰者。

　　據了解，Oryx這項被稱為「相干光雷達」的技術，抹去了雷達和雷射雷達之間的差別。這種雷達既像雷射雷達，使用雷射來探測前方道路；但它又兼具雷達的特性，將反射回來的信號當做波而非粒子來進行處理。

　　這種雷射器屬於長波紅外雷射器，因為其操作時的頻率特點，也被叫做太赫茲（THz）雷射器。因為人眼無法識別出這種頻率的光線，Oryx可以採用比雷射雷達更高的功率水平。同時，長波紅外光被水吸收的比率很低，也很少受到太陽輻射的影響，所以這個系統跟雷射雷達系統和攝像機一樣，不會因為大霧或強光直射環境下失效。

　　據Wellingstein介紹稱，傳統的雷射雷達依靠光電感應器來檢測光線，主要是測量光的能量。但是Oryx公司的雷達系統採用了其稱之為「納米天線」的技術來接收電磁波，從而能獲得更多的額外信息。這種技術的優勢在於增大了自動駕駛汽車對外界的感知範圍和靈敏度，使其對周圍的環境以及正在發生的事情有更清晰的了解。Oryx天線能夠接收波長為10微米的電磁波，因此能有效穿透煙霧，而且不像雷射雷達那樣會受到強光影響。

　　Oryx的技術相對而言可能會減少成本，因為系統使用的雷射不需要機械鏡面或一系列通道來引導雷射、捕捉環境。只需要發出雷射束來照亮汽車前方道路即可（Oryx 沒有說明系統的視野範圍，但是如果它不像車頂的雷射雷達一樣具有360度視野的話，那Oryx還需要提供其他組件來觀察不同方位的情況）。

　　其實最關鍵的一點在於光束反射回到傳感器的過程，這也是目前為止沒有人掌握該技術的原因。在這個過程中，第二套光學儀器能將入射光導引到大量的微型整流納米天線中。這項技術就是Oryx合伙人David Ben-Basat花費6年時間研究發明的。

　　入射光在整流的天線中會產生一個交流響應（AC response），也就是說，入射光被轉化成一個直流信號（DC signal）。Oryx另一個合伙人Rani Wellingstein說，「這個系統比傳統的雷射雷達系統靈敏度高出百萬倍。因為天線將入射光作為波來處理，它們可以探查到都卜勒頻移（Doppler shift，物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產生的變化），因此可以檢測到道路周圍高速移動的物體。」

　　系統中每個納米天線約為5平方微米大小；它們最終會通過薄膜晶片製造工藝裝配進一個集成電路中。這樣，它就可以使信號傳輸進機器學習系統中，識別場景中的物體。

　　Oryx目前製造了上百萬實驗性的納米天線，但要製造出最終能輸出單像素信息的傳感器，並加以驗證其的話，這點產品還遠遠不夠。在未來的一到兩年中，Oryx打算先製造出300像素級別的樣機，再發展出幾十萬納米天線組成的上萬像素的系統，最終目標是製造出百萬級納米天線的十萬像素級別設備，供汽車使用。

　　Wellingstein說道：「目前，雷達可以探測150-200米的距離，但是它的像素不夠高。雷射雷達有著較高的像素水平，但是視野範圍只有大約60米，在強光下只有30米。」他希望Oryx的相干光雷達技術可以觀測到道路上60米內的碎片、100米內的行人和150米內的摩託車。這樣的技術是對現今傳感器系統性能的一次巨大提升。

　　

　　Oryx如果能打破性能提升障礙，實現量產，它將會是在範圍和像素兩方面成為最好的。

　　同時，Oryx系統成本也會隨之降低。如果該公司可以實現其製造工藝的規模化生產（當然目前還無法實現），也許製造一個百萬級別的納米天線只會比製造半導體晶片的工藝複雜一點點。目前，Oryx公司宣布他們已經獲得了A輪融資的170萬美元，並已經與包括Nutonomy（該公司在新加坡發布了首個無人駕駛計程車）在內的很多無人駕駛汽車公司進行談判。

　　一位曾在多家汽車創業公司進行自動駕駛研究的工程師Joe Funke說道：「這個想法看起來很可行。更便宜、視野範圍更廣的傳感器永遠有著廣泛應用的前景，因為它可以提高汽車運行速度。但是在他們做出樣機之前，我仍然保持懷疑態度。」

　　但是不要太早對雷射雷達失去希望。在收到福特和百度1.5億美元的投資後，Velodyne汽車專用雷射雷達或許可以使該系統的應用呈指數型增長。同時，技術的成本也在下降，Velodyne計劃將最新的小型雷射雷達降低到500美元。

　　另外，固體雷射雷達也在考慮範圍內，包括Quanergy、Innoluce和另一家以色列創業公司Innoviz在內的許多固體雷射雷達製造商們正在研發低於100美元的設備。製造商Osram近期宣布，最早在2018年，他們可以向市場上投放出50美元以下的固體雷射雷達，並且這個信用卡大小的雷射雷達可以識別出70米範圍內的行人。

　　這些系統也許沒有Oryx設想的那麼好，但是除了高速路上超快速的駕駛外，已經可以滿足日常駕駛需要了。而如果這一點真能實現，雷射雷達完全控制自動駕駛汽車的時代，也許很快將要終結了。

　　Oryx Vision由電光學專家大衛·本巴薩特（David Ben-Bassat）成立於2009年，致力於開發自動駕駛汽車固態深度傳感裝置，是首個也是目前唯一符合完全自動駕駛範圍和解析度視覺要求的深度傳感裝置開發企業。

　　Wellingstein表示，他們的團隊目前只有20人，但是完成融資之後，公司將會招募更多的人才，包括在以色列、矽谷以及德國，或許還會有其它地方，這要根據來自於汽車生產商和作為顛覆者的自動駕駛領域的廠商們的需要。Oryx的目標是那些在不遠的將來實現全自動駕駛汽車而不是現在我們看到的汽車的ADAS系統。

　　「很多有野心的競爭者正在退出這個領域，如google和apple公司」 Wellingstein說道，「我們認為在技術方面還不太成熟，自動駕駛的核心是機器視覺和決策，但是目前這兩者之間還有一個鴻溝，需要有一種新的技術、新的傳感器來跨越這個鴻溝。 大多數人還不知道有另外一種技術存在，而這就是我們這在做的。」

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