從新能源汽車火熱看自動駕駛發展，主流的激光雷達如何設計更輕松？

3月底，國內新勢力蔚來新車型ET7迎來正式交付，引起汽車圈廣泛熱議。作為蔚來旗下首款中大型轎車，其配備了高精度激光雷達在NAD自動駕駛技術下實現了“點到點自動駕駛體驗”。事實上，從去年的小鵬P5到如今的蔚來ET7，以及即將面世的理想L9等數款新能源中高端車型，都不約而同的選擇了激光雷達為其自動駕駛提供關鍵感知支撐。從概念到大規模落地，激光雷達在2022終于迎來上車前裝量產元年。

當前，我國自動駕駛行業在政策、技術、市場需求以及資本等多方因素推動下發展快速。多傳感器融合由于可讓感知結果變得更加穩定可靠，逐漸成為自動駕駛的主流。而激光雷達（LiDAR）正是其中不可或缺的一員，其主要通過發射光波讓車輛實現對路況的實時主動探測。數據顯示，到2025年全球激光雷達在下游配套汽車量產領域空間有望達108.0億美元。目前，包括ADI在內的半導體企業、單車智能公司和互聯網/科技公司等玩家都致力于開發更加精準、功耗低、尺寸小，且更加經濟高效的LiDAR傳感器。

找準四大顯性參數是實施LiDAR設計的關鍵

作為自動駕駛感知層解決方案兩大流派之一，激光雷達系解決方案以激光雷達為核心，配合攝像頭、毫米波雷達、超聲波傳感器等元件達到感知目的。 其工作原理是感知層通過激光雷達不斷向外發射激光束，并接收物體反射回的光脈沖，根據已知光速計算出兩者信號之間的時間差、相位差等來確定車與物體之間的相對距離，再通過水平旋轉掃描或相控掃描測量物體的角度，獲取不同俯仰角度的信號獲得高度信息。感知到與物體之間的距離、角度等信息后，進而通過軟件算法做3D建模，分析激光信號描繪三維點云圖，實現環境實時感知及避障功能。

由于激光雷達實現功能過程中所需元器件可選種類較多且存在原理差異，故分類方式較多。無論如何劃分，包含測遠能力、點頻、角分辨率、視場角范圍、測距精準度、功耗、集成度（體積及重量）等是直觀反應激光雷達不同方面性能的主要顯性參數。

?點頻：激光雷達每秒完成探測獲得的探測點的數目。點頻越高說明相同時間內的探測點數越多，對目標物探測和識別越有利；

?角分辨率：激光雷達相鄰兩個探測點之間的角度間隔，分為水平角度分辨率與垂直角度分辨率。相鄰探測點之間角度間隔越小，對目標物的細節分辨能力越強，越有利于進行目標識別；

?視場角范圍：激光雷達探測覆蓋的角度范圍，分為水平視場角范圍與垂直視場角范圍。視場角越大說明激光雷達對空間的角度覆蓋范圍越廣；

?測距精準度：包括激光雷達對同一距離下的物體多次測量所得數據之間的一致程度、測距值和真實值之間的一致程度。精準度越高表示測量的誤差越小，對物體形狀和位置的描述越準確，對目標物探測越有利；

此外，集成度直觀體現為產品的體積和重量。在探測性能類似的情況下，集成度越高搭載于車輛或服務機器人時靈活性更高。功耗則反應了激光雷達系統工作狀態下所消耗的電功率，功耗越低說明系統的能量利用率越高，同時散熱負擔也更小。

借力高度可配置評估系統和平臺加快LiDAR面世

ADI公司在真正非機械式且經濟高效的LiDAR技術上進行了大量投資，以促進汽車LiDAR系統的采納成為主流，并使汽車供應商和OEM能夠在客車中部署基于LiDAR的ADAS和自動駕駛應用。當前，ADI公司擁有豐富的高性能信號鏈和電源管理元件，可用于構建幾乎任何LiDAR系統。這些產品適用于脈沖或FMCW/連續波系統，以及構建在900 nm至1500 nm波長范圍內的系統。

△ EVAL-ADAL6110-16 LiDAR評估模塊

比如，ADI合作開發的16通道、完整純閃光式LiDAR評估系統以ADI的ADAL6110-16為核心，是一款低功率、16通道的集成式LiDAR信號處理器(LSP)。該器件為相關的照明區域提供時序控制和對接收的波形采樣的時序，且能對獲取的波形實施數字化。ADAL6110-16集成了高靈敏度的模擬元件，可以幫助降低本底噪聲，使系統能夠捕獲能量很低的回波信號。相對于采用類似信號鏈的分立式元件方案，使用集成信號鏈可以減小LIDAR系統設計的尺寸大小、重量和功耗。此外，該系統通過USB線纜供電，功率不超過2.5W。

△AD-FMCLIDAR1-EBZ LiDAR開發解決方案系統架構

此外，ADI還提供用于LiDAR原型制作的模塊化硬件平臺。公司新型AD-FMCLIDAR1-EBZ是與FMC兼容的模塊化硬件平臺，用于LIDAR原型制作。它具有靈活性，可以簡化LIDAR開發的復雜性，滿足個性化設計需求并縮短上市時間，并降低 LiDAR 開發的復雜性。同時，ADI還擁有開源LIDAR原型制作平臺，通過軟件參考設計和開源軟件堆棧提供價值，令客戶能夠輕松將ADI LiDAR產品系列、軟件模塊和HDL IP集成到其產品和IC中，從而縮短上市時間。

值得一提的是，隨著基于多傳感器的融合感知越來越走向自動駕駛的主流，ADI在傳感器方面亦提供了相關硬件和解決方案。比如在RADAR方面，ADI推出了創新型高度集成式28nm CMOS RADAR，可超快速線性調頻以支持很高的模糊速度區間，低相位噪聲特性允許在較大物體存在時仍能看到較小的目標物；在導航感知系統領域，ADI慣性導航MEMS方案使用ADIS16495 6自由度慣性測量單元，可根據現場信息以及車輛自主信息來確定車輛本身的行駛軌跡。

當前汽車行業已于百年變革節點起步，制造技術變革疊加5G逐步應用，助力行業由電動化開始邁入智能化、網聯化新時代。同時，各主要經濟體均對自動駕駛提出明確規劃，汽車領域提升自動駕駛等級需求迫切。作為交通運輸市場與汽車系統技術領域的高質量檢測系統先驅之一，ADI公司憑借全方位的360°方法和創新的傳感器融合概念，旨在為具有出色性能和保真度的先進感知和導航檢測系統提供行業領先的整體解決方案，以實現下一代高級駕駛員輔助系統(ADAS)和自動駕駛應用。