12月29日,光通信器件巨头——昂纳科技重磅发布Dolphin 1550nm激光雷达。

在高阶ADAS系统的不断演进与落地的关键时期,传统传感器的短板开始逐步凸显,激光雷达成为了ADAS功能升级以及安全冗余的必选项。

受制于成本等因素掣肘,市场上大多数激光雷达采用的是人眼不可见的905nm光源。但在符合人眼安全等级的功率下,905nm激光雷达很难在200m以外的公路上探测到高度为10cm以及更小的物体。

最近几年,国外多家激光雷达企业纷纷采用1550nm波长光源作为产品方向,而国内也有几家激光雷达企业开始积累1550nm波长激光雷达系统的研发技术,以突破更高的探测距离、超高扫描线束等技术瓶颈。

“激光雷达使用1550nm激光器不仅可以在人眼安全范围内提升几个数量级的出光功率,还可以延长激光雷达的有效探测距离、提高分辨率。”昂纳科技CEO那庆林认为,在未来的激光雷达方案当中,1550nm激光雷达在性能、成本等方面的优势将日趋凸显。

昂纳科技CEO那庆林

作为一家拥有21年光电产品量产制造能力的光通信器件巨头,昂纳科技在光学、激光器、芯片等领域拥有十分丰富的经验和技术积累,如今正式入局车载激光雷达市场。

近期,昂纳科技重磅推出了Dolphin 1550nm激光雷达,水平视场角达到120°,垂直视场角达到30°,最高分辨率0.05°,在反射率10%的情况下可实现250米障碍物探测,各项性能指标都到了一个全新的高度。

那庆林认为,接下来的几年内,谁能够率先在激光雷达的技术、成本、供应链体系等多方面实现全面突破,谁就有机会抢得未来市场的话语权。

一、光通信器件巨头强势入局

众所周知,为了让激光雷达看得更远,激光就得有更大的功率。905nm激光雷达如果功率足够大,就会伤害人眼。如果想增加功率还不伤害人眼,就得使用1550nm的波长。

那庆林表示,相比905nm的激光器,同等功率的1550nm激光拥有高于10万倍的人眼安全性,并且可以将探测距离提高到250米甚至是300米以上,在雨雾天气中探测也更具穿透性,更符合自动驾驶在高速场景下的环境感知需求。

但是,当前1550nm激光雷达方案大规模应用面临的最大阻碍就是成本较高。不过,昂纳科技认为,一旦1550nm激光雷达开始量产上车,1550nm激光雷达的成本将随产量的提升而相应地大幅下降,在一定程度上将逼近905nm激光雷达。

那庆林介绍,传统采用905nm光源的激光雷达系统要实现高重频的探测,需要添加多个激光收发设备,以及增加多个激光收发模组在垂直场上进行排布以实现预期的垂直角度、分辨率。

相比之下,1550nm光纤激光器本身就具备更高的脉冲功率和重复频率,只需要一个激光收发装置就可以完成高重频的探测。

事实上,1550nm激光雷达之所以成本更高,最为核心的关键在于1550nm光纤激光器的激光雷达系统无论是发射光源还是探测,都需要用到昂贵的铟镓砷(InGaAs)材料,导致1550nm光纤激光器的成本高昂,占激光雷达整机总成本近4成。

资料显示,激光雷达系统主要分为激光光源、光探测器、发射接收透镜组、信息运算处理电路模块等部分,昂纳科技在激光雷达的各大重要部分都有所布局,比如1550nm光纤激光器芯片、1550nm光纤激光器、MEMS扫描部件、FMCW激光雷达的多项无源光器件等等。

2014年,昂纳科技全资收购了法国的3SP和加拿大ITF公司,开始布局1550nm激光雷达的光芯片和光纤激光器模组。

在此后的几年时间,昂纳科技不仅为国际多家头部激光雷达厂商批量供货1550nm光纤激光器,还与国际知名激光雷达厂商合作开发MEMS扫描部件、FMCW激光雷达无源光器件、车规级激光雷达光源等。

到2020年06月,昂纳科技基于多年1550nm光源和其他器件研发和量产的基础,自主开发了1550nm激光雷达系统Dolphin系列产品,并于2021年实现多器件车规划,预计2022年Q1正式提供给自动驾驶客户集成使用。

《高工智能汽车》了解到,现阶段,主机厂选择激光雷达方案通常会考虑成本、探测距离、视场角等指标,以及后续激光雷达厂商的量产能力、供应链安全等方面。

截至目前,昂纳科技已经成为全球唯一从光芯片、光器件(种子光源,多模泵源)、1550nm光源模组到LiDAR整机系统全产业链垂直布局的激光雷达公司,并且建设了自动存储及检索、自动生产管控等产线管理系统,可以快速将激光雷达投入量产。

从这一点上来说,昂纳科技在成本控制、后续的供应链稳定、交付能力等方面就已经具备了极大的竞争优势。

二、Dolphin 1550nm激光雷达重磅发布,重新定义车载前向雷达

不管马斯克“喜不喜欢”,激光雷达已经成为了主流高阶智能驾驶玩家冲击L3及以上自动驾驶的备选传感器。

公开资料显示,国内自主品牌极狐阿尔法SHI版、蔚来ET7、理想X01等超过20款车型将陆续搭载激光雷达上市,而合资品牌方面也有多款搭载激光雷达的新车,这些车型大多数在今年年底或明年量产上市。

高工智能汽车研究院监测数据显示,今年1-9月国内新车(合资+自主品牌)前装标配搭载L2级辅助驾驶上险量为262.55万辆,同比增长75.01%。L2级ADAS前装标配搭载率已经连续多月突破20%。

接下来从L2到L2+、L3的升级,已经成为智能汽车市场制高点争夺战的关键。在这一过程中,传统的毫米波雷达与摄像头组合的感知方案的局限性逐步凸显,汽车制造商面临着实现更复杂功能安全运行的感知挑战。

因此,激光雷达厂商如何突破传统感知系统的瓶颈,并且如何更好地助力车企完成ADAS系统的差异化升级,在后续的激光雷达市场竞争当中至关重要。

那庆林介绍,昂纳1550nm激光雷达系统——Dolphin以较少的激光收发组件配合2D扫描部件,不仅可以实现更精细、更灵活的垂直扫描布局,还可以实时更改帧频、扫描线分布、扫描点间隔等关键参数。

据了解,昂纳科技在30°垂直视场角范围内,分为了四个可设置区域,每个区域均可以分别设置不同的分配角度范围、不同的扫描线束,从而满足不同自动驾驶应用场景的检测要求。

比如针对一般的自动驾驶应用,通常会设置中间两个视场域更高的扫描分辨率,以便得到前向目标物更精细的轮廊信息。

为了更加方便各大厂商进行定制化设计,昂纳科技提供了软件接口,可以根据应用需求进行扫描线之间分辨率的可调性。

与此同时,昂纳科技1550nm激光雷达系统还添加了实时自动光学变焦功能,一旦检测到远处有轮胎或者较小的障碍物,激光雷达系统将迅速调整分辨率,从而让目标物更加清晰地呈现。

“如果配合摄像头、毫米波雷达等传感器,还可以对特定区域进行精细化的追踪扫描,进一步提高现有自动驾驶解决方案的目标识别准确性。”那庆林补充表示。

此外,昂纳科技的1550nm激光雷达光源的核心器件采用独特的空间光技术,在提高光功率的条件下,对无源器件的损耗更低,使用寿命更长。同时还具有更高的温度性能优势,可以满足车规105℃的高温使用环境应用要求。

总体来看,依靠自主研发的1550nm DFB Seed Laser、980nm/940nmPump、1550nm Kala LiDAR Source等核心元器件及技术,昂纳的1550nm Dolphin激光雷达系统在测距、扫描方式、功耗、差异化等方面均具备领先的优势。

根据高工智能汽车研究院数据预测,随着2022-2023年国内新车搭载L2级比例继续保持快速增长,高阶智能驾驶搭载激光雷达进入第一轮增长周期,预计到2023年国内乘用车前装激光雷达规模将超过150万颗。

不可否认,面对日趋激烈的激光雷达市场竞争,昂纳科技已然做足了准备。