全固態激光雷達新配方 奧銳達推國產單光子面陣技術方案

近日，有限公司正式發布了單光子陣列固態激光雷達技術解決方案。該方案創新性地集成了VCSEL和SPAD技術架構，在分辨率和檢測距離方面實現了重大突破，在功耗、體積等工程特性方面表現突出。值得注意的是，Orida全固態激光雷達Odarray原型的實際演示視頻也已在Orida官網上首次亮相。視頻展示了Ordary對百米尺度范圍內的實時路況點云地圖進行實時重建的過程。

圖片說明：Orida全固態激光雷達原型的OdarrayVCSEL+SPD技術實現了全固態激光DAR領域的遠距離單光子探測。目前主流的技術路線包括OPA光學相控陣技術、Flash Flash技術等。其中，OPA光學陣列技術技術技術難度高、成本高；另一方面，閃光技術由于其發射陣列光源的物理特性，分散了能量，因此檢測距離有限。Aurida的激光雷達采用了創新的VCSEL+SPD技術解決方案。其中，多段可尋址VCSEL采用可控多光束掃描技術，對外發射VCSEL激光器的晶格多光束光源；同時，探測器可以打開與發射相對應的區域，以接收來自目標的反射光；最后，通過電子掃描完成整個視場內的激光雷達點云采集。

圖注：說明了VCSEL+SPD的可控多波束掃描技術。這種可控的多光束掃描光源被稱為可尋址VCSEL。與Flash方案相比，發射光的峰值功率密度和可尋址VCSEL激光器的信噪比顯著提高。這也意味著，在相同功率下，Aurida激光雷達方案可以實現更長的探測距離。此外，這種掃描方法有助于芯片和小型化，最大限度地降低外圍電路的復雜性，并實現全固態掃描。在接收端，Aurida的解決方案采用了SPAD陣列傳感器，使激光雷達具有單光子探測能力，并大大提高了探測靈敏度。在實際探測過程中，Aurida的激光雷達探測系統可以使用可尋址VCSEL光源，在亞毫秒/毫秒的時間段內發射數百甚至數千個光脈沖。目標反射的激光脈沖信號被相應區域的SPAD像素接收，以一定概率觸發像素中的雪崩事件，從而完成光子計數。最后，該系統形成直方圖，可以通過分類和累積來重建接收到的脈沖信號的波形，從而實現目標的距離測量。

圖注：智能汽車傳感器原理圖：TCSPC動態調整，系統能力合理分配。從技術角度來看，系統發射和接收脈沖光信號的次數越多，系統重構波形的精度就越高，測距能力就越強。然而，過度的累積也可能導致系統幀速率的降低。因此，Aurida的激光雷達方案可以動態調整TCSPC頻率，以設置不同檢測區域的測距性能。在實際駕駛過程中，智能汽車對于不同的視角和環境有不同的測距要求。在需要更多深度信息的地區，Ordary可以產生更多的脈沖光信號；

在邊緣區域，Ordary可以合理降低信號發射和接收頻率，通過動態調整合理分配系統能力。目前，Aurida已經完成了全套技術環節的驗證。基于行業先進標準CMOS半導體技術的大規模生產的VCSEL激光器、SPAD陣列型傳感器和芯片，以及Aurida的單光子平面陣列激光雷達技術，克服了在小體積、小功耗條件下高幀率激光發射、接收和信號處理的各種技術難題。

注：Ordary在靜止和行駛狀態下生成的點云地圖。值得一提的是，基于單光子陣列雷達的特殊成像模式，Ordearray可以與其他激光雷達和高清相機等高精度傳感器協同工作，大大降低了旋轉和混合固態激光雷達與其他異構傳感器數據的校準和融合難度，使智能車輛處理中心能夠完成多種類型傳感器的數據預融合。在多傳感器的支持下，Ordary可以全面增強智能車輛對行人、障礙物和小物體的檢測能力，從而提高自動駕駛的安全冗余和容錯能力。全固態模塊化設計，體積更小、更靈活，更易于安裝在車輛中。目前，Aurida已經成功實現了大規模固態陣列激光雷達的集成設計。Ordrarray采用全固態結構設計，機身內部沒有機械旋轉運動部件。這直接降低了機載激光雷達產品的體積和故障率，并提高了整個生產線的產品可靠性。Ordar陣列還采用模塊化創新設計，重構發射模塊、接收模塊、信息處理模塊等內部空間，以適應不同車型對激光雷達的探測要求。Aurida設計了多個完全兼容的接口收發器鏡頭。根據不同的性能要求，只需更換光學鏡頭，就可以準確獲取不同視場角和檢測范圍的點云數據，大大降低了制造商的適配成本。

圖片說明：Aurida Ordary的攝像頭可以拆卸和更換，以滿足不同的需求。為了解決固態激光雷達的量產問題，Aurida結合多年3D視覺產品大規模生產的經驗，自主開發機器視覺自動化組裝和調整解決方案，減少了繁瑣的手動校準等程序，從而輕松實現激光雷達的組裝和調整，大大提高了激光雷達的量產能力。對于固態激光雷達，Aurida今年將在技術和產品上進行兩輪迭代；在推動產品研發的同時，Aurida的汽車級工廠和生產線也被提上日程。預計到2022年，符合IATF 16949標準的汽車級生產線將逐步投產。

圖片說明：Aurida通過自動化裝配和調整解決方案提高了產品的批量生產。有限公司是奧比中光科技集團有限公司的控股子公司。作為中國領先的汽車3D視覺傳感器解決方案提供商，奧瑞達自2019年4月成立以來，一直致力于為LiDAR和汽車3D相機設計創新的核心組件和新架構。該公司的產品包括用于移動機器人和汽車行業的激光雷達和汽車級3D TOF相機。

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