廉價(jià)版激光雷達面世，成本或僅為谷歌無(wú)人駕駛雷達1%

雖然激光雷達目前已經(jīng)在很多智能汽車(chē)上得到了應用，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就盯上了激光雷達這玩意兒。和實(shí)驗室的同事一起，他們正試圖將全3D圖像成型系統（俗稱(chēng)LIDAR）封裝進(jìn)一個(gè)可以在智能手機或游戲手柄上輕松使用的固態(tài)包里。

Behnam Behroozpour為筆者詳細解釋道:

按照目前的設想來(lái)看，這樣的激光雷達設備由三部分組成。我們先準備制作一個(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試了單個(gè)芯片的性能，現在才開(kāi)始將它們拼裝起來(lái)。最后成型的實(shí)驗產(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)集成的激光雷達系統能夠達到怎樣精確的效果，但從目前的實(shí)驗數據來(lái)看，激光光束的可探測范圍在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)還遠遠不夠格，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到30m-100m的照射范圍。

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

以Behnam Behroozpour為首的實(shí)驗人員們通過(guò)電子調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雜，同時(shí)也更費時(shí)費力些，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。而這項試驗中的噪聲，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)驗數據測量上的干擾。

MEMS-電子-光學(xué)芯片的混裝3D電路原理圖

現在市面上出現的自動(dòng)駕駛汽車(chē)依靠的主要是包括激光、雷達、超聲波、標準攝像頭、立體攝像頭、GPS、慣性引導甚至是Wi-Fi在內大量傳感技術(shù)的使用，而雷達設備是其中最重要的部分。一方面是因為雷達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設備安置在車(chē)身周?chē)黄鹧鄣牡胤?，同樣能夠?shí)現高分辨率、有續集中的信息掃描。

不過(guò)要做到這程度，咱還得先把成本降下來(lái)再說(shuō)。據稱(chēng)谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)車(chē)頂安置的那臺LIDAR設備耗資7萬(wàn)美金。Behroozpour表示他希望他和團隊設計的第一臺激光雷達集成設備能夠將成本控制在幾百美金，盡管這可能對智能手機和Xbox游戲愛(ài)好者們來(lái)說(shuō)依然價(jià)格不菲，但是能將一臺固態(tài)集成系統做到這份上，顯然也算得上是性?xún)r(jià)比頗高了。

小結：

無(wú)疑，如果未來(lái)Behnam Behroozpour的愿望能夠實(shí)現的話(huà)，那么這款體積小、造價(jià)低廉的激光雷達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備上還好，但是如果一輛載著(zhù)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。

就拿單反和卡片機做對比，卡片機輕薄、攜帶方便，但不管怎么著(zhù)也仍然無(wú)法達到單反的成像質(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，對于其商業(yè)化的確是不小的阻礙，假設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！