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車東西（公眾號：chedongxi）
文 | Bear
車東西3月20日消息，由比爾蓋茨投資的雷射雷達企業Lumotive今日推出一項新的光束控制技術，這一技術將大大提高雷射雷達的性能與可靠性，同時降低其成本。
Lumotive的新型雷射雷達應用了最新的光束控制技術，其光束轉向系統利用了液晶Metasurfaces™與矽來製造，由於沒有移動部件且原料價格低廉（主要是矽容易獲取），採用這一技術的雷射雷達適合大規模量產，生產效率非常可觀。同時這一技術使得雷射雷達的探測範圍、分辨率、幀速率都有了很大幅度的提升。
▲雷射雷達成像
Lumotive的聯合創始人兼CEO William Colleran認為：「Lumotive新型的解決方案非常適合自動駕駛汽車製造商，該技術可為這些公司提供更為安全、更具成本效益的傳感器解決方案。」
他表示：「Lumotive的雷射雷達技術極大地受益於光束控制的核心LCM晶片的獨特屬性，其在提供大光學孔徑、寬闊視野與快速掃描的同時，取消了移動部件，做到了雷射雷達性能與商業化的結合，最終消除了在ADAS和自動駕駛汽車上應用雷射雷達的障礙。」
對於自動駕駛系統與ADAS系統來說，雷射雷達已經成為了關鍵的3D傳感器技術。雷射雷達通過發射雷射脈沖並測量這些脈沖從物體上折返的時間來確定物體的具體位置。其通過在整個二維視野內掃描或是通過「光束控制」雷射脈沖來創建周圍環境的3D感知圖或「點雲」，而後，通過測定物體的水平或垂直位置來確定第三維。
通過實際應用發現，雷射雷達對於自動駕駛汽車來說非常重要，這種傳感器可以將幾百米外物體定位的誤差控制在幾公分的範圍內。
▲雷射雷達成像原理示意圖
對比毫米波雷達，雷射雷達可以在更大的範圍內，獲得比毫米波雷達更高測量精度和更高分辨率的探測圖像。
但目前，大多數的雷射雷達依賴於傳統的機械掃描，其可靠性較差且成本高昂，使用這種雷射雷達使得整個自動駕駛系統的性能受到制約。
相比之下，Lumotive的新型光束控制技術採用了LCM——基於超材料光彎曲原理引導雷射脈沖的半導體晶片，在雷射雷達領域，Lumotive是第一家將這種技術投入實用的企業。
LCM的大光學孔徑可以提高雷射雷達的感知能力，同時，使用矽材料進行製造也使其成本大大降低。據悉，Lumotive最快將在2019年第三季度將這一新型雷射雷達交付給合作夥伴進行beta測試。
對於現在的傳感器市場來說，光束轉向技術是還未投入使用的全新技術。傳統的雷射雷達在探測的轉向上依賴不可靠的和體積龐大的旋轉組件，而相對較新的雷射雷達則使用了MEMS鏡或光學相控陣。然而，由於MEMS鏡光學孔徑較小，相控陣效率較低，這兩種方法在性能上都非常受限。
▲市場上現有的雷射雷達
Lumotive的最新款雷射雷達提供了獨特的性能優勢，其具有25mm*25mm的大光學孔徑，可提供遠距離探測能力，高分辨率的120度寬視野，快速隨機接入的波束控制。
杜克大學電氣與計算機工程學院教授James B.Duke認為：「Lumotive的光束控制技術是多年來使用人工結構表面控制電磁波領域內基礎研究的結晶。」
超材料領域的先驅David R.Smith則表示：「過去，光束控制的概念已經在無線電波領域得到了廣泛的應用，但Lumotive是第一個開發出動態可調諧光學材料的公司。他們在這一領域取得的進展是超材料領域的巨大進步，也是解決雷射雷達及其他光學系統迫切需求的技術。」
▲雷射雷達成像原理示意圖
Lumotive雷射雷達採用的LCM技術使得整個雷達內部不含移動部件，利用成熟的半導體和液晶顯示器進行封裝，做到了低成本，高可靠性和小尺寸雷射雷達商業化的可行性。除了成本和性能的優勢外，Lumotive LCM還可以集成到小型系統中，從而應用於工業和消費領域的其他設備，這些設備將從這一技術中受益。
「LCM晶片是我們新款雷射雷達的核心所在，這一晶片的存在使得雷射雷達可以做到光束轉向，並且有效地解決了MEMS鏡和光學相控陣光孔小的問題，」Lumotive聯合創始人兼CTO Gleb Akselrod博士說道。
雖然雷射雷達已經在機器人、無人機、工業自動化等領域得到了廣泛的應用，但這一領域的業內人士認為，雷射雷達真正的紅海應該在自動駕駛汽車市場，這一技術對於ADAS以及自動駕駛系統來說是不可或缺的。可以預見，這一新型雷射雷達未來將會應用到Argo AI、Aurora、May Mobility、Uber、Waymo等公司的無人計程車和其他自動駕駛設備上。
「隨著自動駕駛系統的發展，雷射雷達市場將在2019年到2024年之間發生顯著的成長，這一市場預計可成長到63億美元。」技術與市場分析師Alexis Debray提到，「根據這一市場空間，我們預估雷射雷達市場的年復合增長率將達到45%，自動駕駛汽車會成為雷射雷達的主要下遊客戶。屆時，如Lumotive這樣擁有技術與實力的公司將會成為市場增長的主力。」