對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車來(lái)說(shuō)，激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都非常明顯。在車頂上安裝一個(gè)鐳射器，汽車每秒都可以捕獲到上百萬(wàn)信息點(diǎn)，迅速形成對(duì)周圍環(huán)境的 3D 影像。但一個(gè)重大的問(wèn)題是，激光雷達(dá)組件的價(jià)格比汽車還要貴。谷歌早期汽車上搭載的高性能激光雷達(dá)價(jià)格為 70000 美元；激光雷達(dá)先驅(qū) Velodyne 制造的光譜較短、視角較窄的設(shè)備仍需要上千美金。
實(shí)踐中總有一些其他方法可以替代激光雷達(dá)。比如特斯拉的汽車就使用較為便宜的雷達(dá)、攝像機(jī)和超聲波傳感器。但是今年夏天 Model S 的那場(chǎng)致命事故也說(shuō)明，這種替代方式跟理想的狀態(tài)依然相差甚遠(yuǎn)。
自動(dòng)駕駛汽車制造商們真正需要的是一種便宜而可靠性強(qiáng)的傳感器來(lái)替代雷達(dá)和攝像機(jī)。如今，以色列初創(chuàng)公司 Oryx Vision 也許能提供一種合適的方法。
Oryx 的技術(shù)——相干光雷達(dá)，抹去了雷達(dá)和激光雷達(dá)之間的差別。這種雷達(dá)既像激光雷達(dá)，使用激光來(lái)探測(cè)前方道路；但它又兼具雷達(dá)的特性，將反射回來(lái)的信號(hào)當(dāng)做波而非粒子來(lái)進(jìn)行處理。
這種激光器屬于長(zhǎng)波紅外激光器，因?yàn)槠洳僮鲿r(shí)的頻率特點(diǎn)，也被叫做太赫茲（THz）激光器。因?yàn)槿搜蹮o(wú)法識(shí)別出這種頻率的光線，Oryx 可以采用比激光雷達(dá)更高的功率水平。同時(shí)，長(zhǎng)波紅外光被水吸收的比率很低，也很少受到太陽(yáng)輻射的影響，所以這個(gè)系統(tǒng)跟激光雷達(dá)系統(tǒng)和攝像機(jī)一樣，不會(huì)因?yàn)榇箪F或強(qiáng)光直射環(huán)境下失效。
Oryx 的技術(shù)相對(duì)而言可能會(huì)減少成本，因?yàn)橄到y(tǒng)使用的激光不需要機(jī)械鏡面或一系列通道來(lái)引導(dǎo)激光、捕捉環(huán)境。只需要發(fā)出激光束來(lái)照亮汽車前方道路即可（Oryx 沒(méi)有說(shuō)明系統(tǒng)的視野范圍，但是如果它不像車頂?shù)募す饫走_(dá)一樣具有 360 度視野的話，那 Oryx 還需要提供其他組件來(lái)觀察不同方位的情況）。
其實(shí)最關(guān)鍵的一點(diǎn)在于光束反射回到傳感器的過(guò)程，這也是目前為止沒(méi)有人掌握該技術(shù)的原因。在這個(gè)過(guò)程中，第二套光學(xué)儀器能將入射光導(dǎo)引到大量的微型整流納米天線中。這項(xiàng)技術(shù)就是 Oryx 合伙人 David Ben-Basat 花費(fèi) 6 年時(shí)間研究發(fā)明的。
入射光在整流的天線中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交流響應(yīng)（AC response），也就是說(shuō)，入射光被轉(zhuǎn)化成一個(gè)直流信號(hào)（DC signal）。Oryx 另一個(gè)合伙人 Rani Wellingstein 說(shuō)，“這個(gè)系統(tǒng)比傳統(tǒng)的激光雷達(dá)系統(tǒng)靈敏度高出百萬(wàn)倍。因?yàn)樘炀€將入射光作為波來(lái)處理，它們可以探查到多普勒頻移（Doppler shift，物體輻射的波長(zhǎng)因?yàn)椴ㄔ春陀^測(cè)者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的變化），因此可以檢測(cè)到道路周圍高速移動(dòng)的物體。”
系統(tǒng)中每個(gè)納米天線約為 5 平方微米大?。凰鼈冏罱K會(huì)通過(guò)薄膜芯片制造工藝裝配進(jìn)一個(gè)集成電路中。這樣，它就可以使信號(hào)傳輸進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，識(shí)別場(chǎng)景中的物體。
Oryx 目前制造了上百萬(wàn)實(shí)驗(yàn)性的納米天線，但要制造出最終能輸出單像素信息的傳感器，并加以驗(yàn)證其的話，這點(diǎn)產(chǎn)品還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在未來(lái)的一到兩年中，Oryx 打算先制造出 300 像素級(jí)別的樣機(jī)，再發(fā)展出幾十萬(wàn)納米天線組成的上萬(wàn)像素的系統(tǒng)，最終目標(biāo)是制造出百萬(wàn)級(jí)納米天線的十萬(wàn)像素級(jí)別設(shè)備，供汽車使用。
Wellingstein 說(shuō)道：“目前，雷達(dá)可以探測(cè) 150-200 米的距離，但是它的像素不夠高。激光雷達(dá)有著較高的像素水平，但是視野范圍只有大約 60 米，在強(qiáng)光下只有 30 米。”他希望 Oryx 的相干光雷達(dá)技術(shù)可以觀測(cè)到道路上 60 米內(nèi)的碎片、100 米內(nèi)的行人和 150 米內(nèi)的摩托車。這樣的技術(shù)是對(duì)現(xiàn)今傳感器系統(tǒng)性能的一次巨大提升。
激光雷達(dá)終結(jié)者？Oryx 要顛覆自動(dòng)駕駛汽車的“眼睛”
Oryx如果能打破性能提升障礙，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，它將會(huì)是在范圍和像素兩方面成為最好的。圖片來(lái)源：Oryx
同時(shí)，Oryx 系統(tǒng)成本也會(huì)隨之降低。如果該公司可以實(shí)現(xiàn)其制造工藝的規(guī)模化生產(chǎn)（當(dāng)然目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)），也許制造一個(gè)百萬(wàn)級(jí)別的納米天線只會(huì)比制造半導(dǎo)體芯片的工藝復(fù)雜一點(diǎn)點(diǎn)。目前，Oryx 公司宣布他們已經(jīng)獲得了 A 輪融資的 170 萬(wàn)美元，并已經(jīng)與包括 Nutonomy （該公司在新加坡發(fā)布了首個(gè)無(wú)人駕駛出租車）在內(nèi)的很多無(wú)人駕駛汽車公司進(jìn)行談判。
一位曾在多家汽車創(chuàng)業(yè)公司進(jìn)行自動(dòng)駕駛研究的工程師 Joe Funke 說(shuō)道：“這個(gè)想法看起來(lái)很可行。更便宜、視野范圍更廣的傳感器永遠(yuǎn)有著廣泛應(yīng)用的前景，因?yàn)樗梢蕴岣咂囘\(yùn)行速度。但是在他們做出樣機(jī)之前，我仍然保持懷疑態(tài)度。”
但是不要太早對(duì)激光雷達(dá)失去希望。在收到福特和百度 1.5 億美元的投資后，Velodyne 汽車專用激光雷達(dá)或許可以使該系統(tǒng)的應(yīng)用呈指數(shù)型增長(zhǎng)。同時(shí)，技術(shù)的成本也在下降，Velodyne 計(jì)劃將最新的小型激光雷達(dá)降低到 500 美元。
另外，固體激光雷達(dá)也在考慮范圍內(nèi)，包括 Quanergy、 Innoluce 和另一家以色列創(chuàng)業(yè)公司 Innoviz 在內(nèi)的許多固體激光雷達(dá)制造商們正在研發(fā)低于 100 美元的設(shè)備。制造商 Osram 近期宣布，最早在 2018年，他們可以向市場(chǎng)上投放出 50 美元以下的固體激光雷達(dá)，并且這個(gè)信用卡大小的激光雷達(dá)可以識(shí)別出70 米范圍內(nèi)的行人。
這些系統(tǒng)也許沒(méi)有 Oryx 設(shè)想的那么好，但是除了高速路上超快速的駕駛外，已經(jīng)可以滿足日常駕駛需要了。而如果這一點(diǎn)真能實(shí)現(xiàn)，激光雷達(dá)完全控制自動(dòng)駕駛汽車的時(shí)代，也許很快將要終結(jié)了。
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