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突破技术壁垒,国内激光雷达告别“大家伙”

上传时间:2019-01-14

原标题:突破技术壁垒国内激光雷达告别“大块”

不到三公斤的无人机激光雷达,激光雷达电源检测系统解决方案为电力行业定制,避障激光雷达采用独立芯片...联合国世界地理信息在浙江省湖州市德清县召开的会议上,北京贝克天科技有限公司(以下简称“贝克天启”)激光雷达系列产品成为亮点。这些激光雷达不仅更小更轻,而且在降低成本的同时还提供高性能。

那么,激光雷达技术在哪里难?北支激光雷达的特点是什么?

系统复杂性导致激光雷达体积过大

简而言之,激光雷达是一种高精度传感器,通过主动发射和接收激光信号实现三维检测。 “它包括激光发射,激光信号接收,光学和扫描,信号处理和系统控制等模块。”据绘画技术总监张玉书介绍,激光雷达不仅是高度集成的光电机械传感器,还是全球卫星定位(如北斗,GPS),惯性导航单元(IMU),可见光摄像机,紫外线等。各种传感器,如摄像机和高光谱相机在时间和空间上集成,涉及多传感器数据融合和集成校准,技术门槛非常高。

“激光雷达的工作原理类似于微波雷达。激光作为信号源,激光信号到达目标表面——树木,道路,桥梁和建筑物,并在目标表面产生反向散射,因此部分将激光回波信号返回到激光雷达的接收器,然后通过光电信号转换和信号处理,实现激光测距计算,即获得目标点测距。激光信号扫描后的表面。目标,也可以获得目标物体表面三维点的数据。经过三维处理后,我们得到精确的三维目标模型数据(目标立体图),“张玉树说。” p>

贝克天画总经理张志武告诉“科技日报”记者,国际先进测绘激光雷达的核心性能指标包括:公里范围测距,毫米测距精度,以及数百万激光发射频率。这需要高度优化的激光雷达系统设计技术,尤其是激光雷达信号的精细和实时处理能力,包括弱信号采集和放大,噪声识别和滤波,以及时间精确测量,空间位置信息和反射强度信息。瞬态测量等

“由于光传播速度非常快,上述信号接收,处理和三维数据生成都在很短的时间内完成(纳秒),因此非常困难。”张志武说,激光雷达是迄今为止最复杂,最高效的传感器之一,与相机相比,它有更多的模块用于主动照明和光信号调制和解调,每秒实现数百万次精确测量,这本身就是一个复杂的集成系统。

然而,这种复杂的集成系统也使集成电路设计成为激光雷达技术发展的障碍。大量家用激光雷达的复杂组装使得激光雷达太笨重并且使用不方便。

该芯片组采用独特的方法,雷达实现了小体积

“我们的核心竞争力是激光雷达芯片和集成电路设计的创新。”张玉树表示,传统的激光雷达集成电路技术需要数百个电子元件,如激光发射器,探测器,放大器等。封装在比指甲小的专用芯片中,激光雷达的整体控制是通过单个芯片实现的。

“然而,传统的激光雷达由电路板组成。例如,我们常说的16线激光雷达由16对激光电路板组成(图1)。有必要手动实现微米级激光发射电路板和接收电路板的对准,这个过程耗时,效率低,体积大。我们使用自主研发的激光雷达信号处理芯片组来解决光机组装精密的问题。通过半导体封装工艺缩小机械误差。数量级的差异使复杂的激光雷达组装和测试过程大大简化(图2)。模块以类似块的形式快速构建,无需依赖多个手动对齐实现自动机器校准,提高装配效率。同时,它也减小了设备的尺寸。“张玉树介绍,独特的激光雷达芯片设计和集成电路设计,使激光雷达“活”出小体。

截至目前,北京分公司已开发出五款激光雷达信号处理芯片。今年的轻型,小型,高性能,低成本无人机雷达—— Hummingbird,最新的无人机雷达系统重1.2千克,探测范围超过200米,射程超过100分钟,并实施通用无人机系统,法国,韩国,加拿大,澳大利亚,意大利和其他国家的深度整合已成为无人机载雷达产品的代理商,出口到国外。

提高检测能力,避免导航障碍的明显优势

导航避障激光雷达是无人场的重要组成部分。和北科的拳头产品,多线光束导航避障激光雷达—— R-Fans,填补了国内空白,并打破了这种类型激光雷达的光和小记录,目前的R-Fans-32激光雷达相位呢比国内外同类产品低25%。

此外,“R-Fans系列产品还实现了12位强度分辨率检测能力,可与高精度地图数据采集中的高端地图激光雷达相媲美,预计将耗资两三个高精度地图采集设备百万元减少到不到20万元,这将有助于高精度地图的快速推进,间接提升数据库和自动驾驶的推广速度。张志武介绍。 2018年,贝克天琪还在中国推出了一线半固体预载激光雷达(Semi-Flash LiDAR)。它继续与该领域的国际领先公司竞争,以保持中国自主研发和自动激光雷达的国际竞争力。

“现在主流的雷达测距能力可能只有100多米,汽车厂希望距离测量超过200米。我们的激光雷达在美国进行测试时具有明显的技术优势,它是第一个概念是激光雷达和前大灯的集成。飞机上的测绘激光雷达的映射也是5公里。“张志武说,“如何减少激光雷达之间的相互干扰,通过激光通道编码,实现多激光对同一车载平台的串扰免疫。在新版导航系列激光雷达产品中,它解决了多车间和异构激光雷达串扰抗扰度的问题。“

目前,京东物流等主流无人物流车正在使用北京分公司的激光雷达产品。 “除定制产品外,我们正在谈论批次。”张志武预测,“菜鸟,美团,苏宁,曼邦,四通亿达,顺丰等物流公司对无人物流车的需求量很大。”/p>