切中市场痛点,ams先进传感器解决方案赋能固态激光雷达

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基于对安全的极致追求,激光雷达因可精确测距,被认为是L3级以上自动驾驶的核心传感器,但市场痛点显然。近日,ams汽车事业部市场及业务发展总监金安敏受邀出席CIOE中国光博会的“光”+智能驾驶技术高峰论坛,就ams“先进传感器解决方案赋能固态激光雷达(LiDAR)”做了分享。

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全球领先的高性能传感器解决方案供应商ams主要关注的、有巨大发展潜力的汽车应用有4类:一是激光雷达中关键的光源和光学技术;二是车载人机交互相关,如驾驶员监控、驾驶员身份识别等;三是位置传感,譬如新能源车上电机、电流应用的位置传感器等;四是投射照明,即通过微透镜阵列(MLA)技术实现可互动、个性化的汽车照明系统。

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1、LiDAR的困扰与挑战

由于精确到厘米级的测距功能,LiDAR可广泛用于高速公路上的自动驾驶、在城市道路堵塞时的辅助驾驶以及自动停车等应用,目前在众多L3、L4级自动驾驶测试车辆上均有装载。

激光雷达中最常见的是机械式激光雷达,现在自动驾驶测试车辆顶上放的都是它。机械式激光雷达主要通过旋转镜,把光源绕轴360°旋转、扫描到整个视场,再通过接收反射信息,判断视场里的物体和距离。然而,成本高、机械旋转部件易磨损而难以通过车规认证等不足,导致市面上还没有一款可大规模应用于量产车辆的激光雷达系统。

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第二类激光雷达针对短距离的Flash固态激光雷达,通过光源阵列打量整个视场,再由高精度的接收阵列来实现对整个视场信息的捕捉。此技术暂时只能针对短距离应用,范围覆盖仅约30米、40米,超过150米以上的应用还无法实现。

第三类就是今天的主角——纯固态激光雷达。如何实现低成本、符合车规要求的激光雷达?ams提出的创新方案是可寻址VCSEL阵列光源技术。基于ams高功率可寻址VCSEL技术发射、接收信息,可以降低成本和难度,实现远距离、高精度的固态激光雷达系统——可以说,ams高功率可寻址VCSEL技术是实现固态激光雷达非常关键的底层技术。

2、LiDAR核心技术之可寻址VCSEL

什么是可寻址VCSEL阵列?如果VCSEL面阵以单一阳极作为驱动的话,整个面阵同时发光、同时接收,这种方式就是不可寻址的,只适合比较短距离的应用。可寻址VSCEL阵列,是面阵有多个阳极,每一行/列都有一个阳极来驱动,就可在阵列的基础上做逐行、逐列的二维寻址,每行、每列的光源的功率足够高、射程够远,就可充分利用可寻址的优势,实现每个小区块信息的单独捕捉、分析。

此前,由于VCSEL比较难做到高功率、远距离探测,一直没有用于汽车应用,主要用在光通信或者手机端等低功率应用。ams在完全收购了Princeton Optronics、Heptagon后,高功率VCSEL技术能力得以大幅增强,可实现更高功率的VCSEL。

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ams行业领先的高功率可寻址VCSEL阵列,发射角比较小、距离远达200米,符合远距离激光雷达应用的需求;一个面阵VCSEL可以做到5万点,每个点做到0.1W到1W、甚至1.5W,整个面阵功率很高。有这些优势加持,实现了固态激光雷达没有阵镜、纯固态稳定且成本大幅度下降。

早在今年5月,ams就已宣布,与Ibeo和采埃孚共同推进固态激光雷达系统,2021年前会推出量产产品(点击下方图片查看更多详情)。同时,ams与其他激光雷达合作伙伴也有深入的合作。从全球来看,ams高功率可寻址VCSEL技术是行业非常关键的革新,将助力业内早日实现较低成本、满足车规要求的激光雷达。

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3、ams其它重点汽车应用

除了激光雷达领域的关键技术革新,ams在汽车内还有一系列丰富的光学、成像等解决方案,比如驾驶员监控、驾驶员生命体征监测以及智能投射等。

驾驶员监控,涉及手势识别、单点距离检测。单点距离检测可以做一些比较有趣的应用,比如在出现交通事故时,安全气囊启动时,就会知道驾驶员头部准确位置,从而实现定点加强保护、效果做到最好。

驾驶员状态监测,包括驾驶员生命体征监测,以及越来越重要的离手检测。通过在方向盘上增加ams的高精度电容传感器,就可以监测驾驶员的手是否完全置于方向盘上,可作为评判驾驶员是否规范驾驶的重要参考,也可作为ADAS系统启动或调整的参考。必须说,这是基于安全的、很重要的传感器输入。

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车外智能投射是用装饰灯在不同表面和长距范围投射色彩亮丽、画质清晰的图像,实现可互动、个性化的汽车照明系统。这里的关键技术是ams微透镜阵列(MLA)技术,通过晶圆级的光学器械,在1×1的方块上识别出几十个一模一样的图案,然后完全复制、投射到地面上,互相叠加,能够实现大面积图案均匀度、清晰度都很好,而且不受外界光线影响,不管白天还是黑夜都能保持很高识别度。

基于ams创新MLA技术的智能投射,非常适用在比较酷炫的迎宾光毯、大面积投射转弯角或者投射倒车范围,也可以马路上投射出斑马线,以便行人过马路等智能驾驶或下一代智能车应用。

除了干货满满的演讲,现场我们还准备了精彩的demo展示,一起来看看吧

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声名赫赫的ams VCSEL芯片

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检测距离达2.5m的1D ToF

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已纳入欧盟N-CAP的方向盘离手检测