第二屆“光”+智能駕駛技術高峰論壇于2019年9月6日舉辦，本次論壇邀請了政府部門、咨詢機構、整車企業、激光雷達制造商、紅外夜視、攝像頭等傳感器重點企業及知名科研院所等到會研討，共話光與汽車電子行業市場前景。以下為Cibby Pulikkaseril首席技術官兼聯合創始人 Baraja現場演講實錄：
Cibby Pulikkaseril首席技術官兼聯合創始人 Baraja
感謝各位今天的到來，這是我今天第一次來到深圳，我真的特別喜歡深圳。我叫Cibby，是Baraja的創始人，致力于激光雷達領域，聚焦自動駕駛。我們公司在澳大利亞，我們認為激光是可以為自動駕駛帶來全新的變革。
我今天想分享的是激光雷達在自動駕駛領域到底需要什么。我首先談激光雷達所需要的需求，除了這部分還有其他的需求，那就是激光雷達應該在車輛上保持一個較長的時間，這樣才能被別人使用，而且他們應該有一種抗干擾的能力，也就是激光雷達不可以去和別的激光雷達干擾在一起。我們也會推出我們自己的產品，也就是我們所謂的光譜掃描激光雷達。對于全自動駕駛的汽車而言，激光雷達的需求是什么？這是我們做的例子，我們做出來的點云，黑色的領域是澳大利亞的悉尼駕駛汽車，有360度的全視野，這是非常長距離的探測。我們公司感到非常興奮，對于未來，也就是未來L4的全自動化的等級，基本不需要人類的駕駛員介入，這是全自動駕駛領域的分水嶺，也是我們目前努力的方向。這已經不算ADAS的領域。
這個表格是我們的客戶給出的需求，大多數客戶會同意他們需要這樣的需求才能實現完全的自動駕駛。首先他們有距離的需求，要大于200米，還需要10%的反射率，我之后再解釋。水平視野大于120度，這里講的激光雷達不管前置還是后置角度都要大于120度，垂直視野要大于25度。除了視野之外還有分辨率的需求，要小于0.1，這是非常難達到的需求，只有特別高性能的激光雷達才能達到的需求。
為什么我們對距離有這么大的需求？這是2018年一位業界人士講的，他看到很多激光雷達的產品，也接觸到很多客戶，他說，如果我們在200米之外的范圍獲得清楚的視野，這點非常重要。因為這樣子才能有足夠的時間去監測前面的障礙物，同樣有時間停車或者實現減速的功能。高速公路上900毫米的限制可能還不是特別有效。他所謂的900毫米的波是什么意思呢？
這頁的PPT是從保時捷那里弄來的，他們那里的人從技術上計算來這個激光雷達所需要的距離要求。在他們的論文當中他們用這樣的公式，如果我要是傳輸了一些功能，那么我需要在接收端達到這么多的功率，這就是激光雷達背后的公式。我們可以看到中間的系數，他們都是在整個傳遞光的過程中會損失掉的能量的量，而且這也是要除以目標距離，距離是除以4乘以距離的平方。對于激光雷達來講距離越遠難度越大。上面還有一些系數，有一個系數比較重要。這個部分是激光雷達公司沒有辦法控制的，這是激光雷達的接收器孔系直徑，我們可以獲取多大的光束，如果接受更多的光子，它的精確度會越高。
在博士發的論文里面，他們就用了這樣的公式算。如果說是900納米的波長我們要用多少可以接受的光呢？看這張圖，90%發現的可能性，也就是說我發出100個可以接收到90，然后信噪比是14.5，這是很高的。這意味著你發出90%的光源發在20%反射率的目標上，信噪率是14.5%。而且我們也得考慮對人的眼睛安全接受的光的強度，所以對于900納米的波長來說，我們是需要它的AEL達到了50，它的脈沖寬度是4，而接收器孔是10，這種情況下我們可以看76米的距離。這已經是它最長的長度了。我們之前有的公式是可以改變的，因為可以換掉變量，這樣就可以計算最后獲得的接收光子的數量。如果用1550的波段，可能用于電信通訊，很多電信公司做1550波段，這個AEL對于眼睛安全的距離是4000，也就是說我們可以看到600米以外的距離。所以在1550這個波段對于距離其實是沒有特別高的限制。
剛才我們談論關于距離的東西，現在我們談關于分辨率。分辨率是你要看到遠處的東西你就必須了解你的物體是什么。下面是常見的物體，比如從大到小，從汽車到狗，比如說200米的距離，0.1分辨率，可以給你0.4米的視野，也就是說你可以看到0.4米之前的距離。所以你可能看不到狗和人，因為狗和人是0.2米和0.25米，所以客戶對我們的要求更高，他們希望分辨率比0.1度更加高。
這頁我想表達的是如果刷新率很高，整個視野很高，我們是需要很大的點通量的，如果我們是需要0.1×0.1的分辨率，必須要每秒的點通量達到300萬，如果我們的分辨率達到0.05，那整個點通量達到1800萬。另外我們還會考慮一個問題，我們要等多久？如果我們想看200米以外的東西，其實就是在黑暗當中它最長的距離可能是需要探測的距離是300米，如果只有一個激光發射器，我有300米，我們考慮一下光過去和回來的速度，那我們每秒其實處理的點量只有50萬左右。所以我們必須要考慮到這個光的穿行的速度。
為了達到要求，我們就需要裝很多發射器，剛才舉的例子是單激光發射器的情況。為什么分辨率這么重要？那是因為我們希望在很遠的距離可以看到很小的東西。事實上，當我們看到圖我們會看200米，只能看到圖上小紅框里面的東西，天際線只看到這么一點東西，所以我們需要高分辨率，高分辨率對我們非常重要，因為我們希望遠距離看到小東西。所以我們需要激光雷達，激光雷達可以提高分辨率，把這個小框框的分辨率提高。我們可以放更多的激光發射器放上去，而且它并不是固定的角度，因為車上坡、下坡的過程中，地平線會改變。剛才提到的都是關于激光雷達的性能問題。
下面和大家講快軸掃描的周期，如果我們在兩個軸面進行掃描，有一個軸是比較快的，還有一個是比較慢的。所以我們的激光雷達從上到下很快掃一遍，這就是快軸。它是垂直的，水平軸是慢的，為什么慢軸、快軸的概念這么重要？如果我有一個快軸、一個慢軸，這就意味著快軸比慢軸切換的速度更快，那它會持續多少時間呢？比如說我們來算一下，假設這個車一共有1萬小時，那我們的快軸、慢軸是不是可以符合這個要求？如果是在1萬小時以內要做多少次掃描呢？如果是120度的角度，也是0.1的分辨率，那可能就是在1幀里面有1200次掃描。10HZ再乘以1萬小時，那整個切換次數就可以達到8640億次，如果我們希望開發這樣的技術，我們就需要開發出這樣的快軸，可以掃描8640億次，而這是非常難的。
這意味著什么呢？高性能的汽車激光雷達是需要能夠持久1萬小時，所以我們整個快軸的技術是非常重要的。我們需要可變的分辨率，也可以調節整個掃描的范圍，而且需要是長距離的掃描。還有一個很重要的一點是干擾，干擾聊的不是很多，干擾是很重要的因素。假如說有兩個激光雷達放在一起，這是2019年韓國一個公司的數據，他們在這里放了激光雷達，這邊有一個綠色的墻面。另外還有一個激光雷達在那邊，所有這些綠點是正確的反饋，確實有東西在那個地方，但是紅色的其實都是假的，其實在那個地方紅色點的位置是沒有任何物質的，因為這兩個激光雷達互相干擾，所以就有了這些無效反饋的點。
如果我們在車上運用這樣，可能就會探測根本不存在的物體。對于高分辨率的激光雷達也是如此。我們可以看到高分辨率的激光雷達可以把周圍看得非常清楚，但是藍色的點區看起來也很像一棟房子，實際上它是由另外一個激光雷達形成的假影。如果是在自動駕駛車上裝了這兩個，你的車會覺得前面有一堵墻，其實它不存在。我們使用激光雷達必須要防干擾，如果周圍有很多車，必須要能夠防干擾。
剛才講的是一系列激光雷達的需求，我們怎么樣符合這些需求呢？我們這個公司推出了光譜掃描激光雷達（Spectrum-Scan），我們有一個激光器可以改顏色和波長，通過棱鏡一樣的光學器件把白光分解成不同波長的光，就會分設到不同的方向去。大家看這個動畫，中間有一個棱鏡，白光射進去，白光變成彩虹，有不同的波長，不同顏色的光都會用不同的顏色射入。所以我們就是在用一束光來掃描一個不會移動的物體。這個光束可以改變方向，但是物體是不會變的，而且這是1550的波段上做的。可靠性非常高，而且可以持續運行25年。這就是我們出的激光雷達，為什么我們可以快速掃描？因為我們使用棱鏡的結構。
剛才我提到長距離性能的重要性，我們需要高分辨率而且是長距離都能夠生效的，用我們的器件是可以在他往遠處走的過程中一直識別出他。我們可以看到動圖，他往前走的情況下，我們用軟件是可以在他的身上放更多的分辨率的。現在他已經走了差不多100米。他走到150米的時候我們又改了整個模式，在他身上放更多分辨率的點，他現在已經走了200米，我們基本看不到其他東西，只能看到他。他現在走了250米，去了250米以外的地方，因為我們把點全部放到他的身上。這是因為我們有這種高分辨率又可以適用長距離使用的器件，因為我們是非常擅長使用孔隙來收集光。
關于干擾方面，我們剛剛也說了，我們的光方向其實是靠棱鏡調控的，也就是說另外一個激光雷達很難干涉我們的激光雷達，除非是光和入射角度是完全一樣才有可能，所以這種可能性非常少，總體來說我們的激光雷達是完全免疫干擾的。這里有兩個激光雷達，我朋友開著車往前開，如果是裝普通的兩個激光雷達，你會看到很多假影，但是使用我們的激光雷達兩個放在一起，不會有任何的干擾。因為我們整個原理是使用棱鏡改變波長，我們不會受到其他激光雷達的干擾。
總結一下，我們光譜掃描的激光雷達要求是必須有一個可以依賴一萬小時的時長，而且還可以提供長距離和高分辨率，也是可以抗干擾的。謝謝！