ความยาวคลื่นของเลเซอร์ที่ใช้ใน-ระบบ Lidar ที่ติดตั้งกับยานพาหนะ

1. บทนำ: บทบาทสำคัญของความยาวคลื่น

การตรวจจับและกำหนดระยะแสง (LiDAR) ได้กลายเป็นเซ็นเซอร์หลักสำหรับยานยนต์ไร้คนขับ โดยสร้างแผนที่สภาพแวดล้อม-ความละเอียดสูงแบบสามมิติ-โดยการวัดเวลา-ของ-การบิน (ToF) หรือการเปลี่ยนเฟสของพัลส์เลเซอร์ที่สะท้อน หัวใจของเทคโนโลยีนี้อยู่ที่ทางเลือกที่สำคัญแต่มักถูกมองข้าม นั่นคือ ความยาวคลื่นของเลเซอร์

ความยาวคลื่นที่เลือกนั้นอยู่ในตำแหน่งภายในสเปกตรัมอินฟราเรดซึ่งมองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ โดยทำหน้าที่เป็นปัจจัยกำหนดหลักของระบบ LiDARความปลอดภัยของดวงตา ระยะการตรวจจับสูงสุด ความยืดหยุ่นต่อการรบกวนจากสิ่งแวดล้อม และท้ายที่สุดคือต้นทุนและความสามารถในการปรับขนาด 

2. เจาะลึกเส้นทางเทคโนโลยีที่โดดเด่น

2.1 905 นาโนเมตร ความยาวคลื่น: ทางเลือกของผู้ดำรงตำแหน่งและผู้ใหญ่

ความยาวคลื่น 905 นาโนเมตรเป็นปัจจัยสำคัญของอุตสาหกรรม LiDAR ในยานยนต์ โดยมีสาเหตุหลักมาจากรากฐานของเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ที่สมบูรณ์

หลักการทางเทคนิค:โดยใช้ประโยชน์จากเลเซอร์ไดโอด Gallium Arsenide (GaAs) และโฟโตไดโอดหิมะถล่ม (APD) ของซิลิคอน (Si) ที่มีความไวสูงในการตรวจจับ การเติบโตของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนทำให้ส่วนประกอบเหล่านี้พร้อมใช้งานและคุ้มค่า-

ข้อดีหลัก:

ต้นทุน-ประสิทธิผล:ห่วงโซ่อุปทานที่จัดตั้งขึ้นสำหรับเลเซอร์ GaAs และเครื่องตรวจจับที่ใช้ Si- ส่งผลให้ต้นทุนส่วนประกอบลดลงอย่างมาก ช่วยอำนวยความสะดวกในการผลิตจำนวนมากและการใช้งานในยานพาหนะสำหรับผู้บริโภค

วุฒิภาวะที่พิสูจน์แล้ว:การพัฒนาหลายปีทำให้เกิดโซลูชันทางวิศวกรรมที่แข็งแกร่งและข้อมูลการตรวจสอบความถูกต้องทั่วโลก-ที่กว้างขวาง

บูรณาการระบบ:ส่วนประกอบมีขนาดค่อนข้างเล็ก ทำให้มีฟอร์มแฟคเตอร์ที่เล็กลงซึ่งง่ายต่อการรวมเข้ากับการออกแบบรถยนต์

ความท้าทายและข้อจำกัดที่สำคัญ:

ความปลอดภัยของดวงตา:ความยาวคลื่น 905 นาโนเมตรอยู่ใน "บริเวณอันตรายของจอประสาทตา" ซึ่งเลนส์ตาของมนุษย์จะโฟกัสแสงไปที่เรตินา เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยของเลเซอร์ที่เข้มงวด (IEC 60825-1) กำลังไฟฟ้าสูงสุดต่อพัลส์จะต้องถูกจำกัดอย่างรุนแรง

ช่วงการตรวจจับ:ข้อจำกัดด้านกำลังนี้จำกัดช่วงการตรวจจับสูงสุดที่สามารถทำได้โดยตรง ทำให้การระบุวัตถุที่มีการสะท้อนแสงต่ำ-ในระยะไกลเกิน 150-200 เมตรได้อย่างน่าเชื่อถือ เป็นเรื่องที่ท้าทาย

การรบกวนจากแสงอาทิตย์:สเปกตรัมแสงอาทิตย์มีสัญญาณรบกวนพื้นหลังอย่างมีนัยสำคัญที่ 905 นาโนเมตร ซึ่งสามารถลดอัตราส่วนสัญญาณ-ต่อ-สัญญาณรบกวน (SNR) ได้ โดยเฉพาะในแสงแดดจ้า

ความยาวคลื่น 2.2 1550 nm: ผู้แข่งขันที่มีสมรรถนะสูง-

ความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตรแสดงถึงแนวทางที่เน้นประสิทธิภาพ- โดยจัดการกับข้อจำกัดที่สำคัญหลายประการของความยาวคลื่น 905 นาโนเมตร

หลักการทางเทคนิค:โดยทั่วไปความยาวคลื่นนี้จะใช้ไฟเบอร์เลเซอร์ ซึ่งใช้เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์เจือเออร์เบียม- และต้องใช้เครื่องตรวจจับอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ (InGaAs)

ข้อดีหลัก:

ความปลอดภัยทางดวงตาที่เหนือกว่า:ตั้งอยู่ใน "บริเวณอันตรายของกระจกตา" แสง 1,550 นาโนเมตรส่วนใหญ่ถูกดูดซับโดยกระจกตาและของเหลวจากแก้วตาก่อนที่จะไปถึงเรตินา อัตราความปลอดภัยทางชีวภาพนี้อนุญาตให้ใช้ระดับพลังงานสูงสุดได้สูงกว่า 10 ถึง 40 เท่ามากกว่าที่อนุญาตสำหรับระบบ 905 นาโนเมตร

ช่วงการตรวจจับที่ยาวขึ้น:กำลังสูงที่อนุญาตได้โดยตรงแปลเป็นช่วงที่ขยายออกไปอย่างมาก โดยตรวจจับวัตถุที่ระยะ 250 เมตรขึ้นไปได้อย่างน่าเชื่อถือ โดยบางระบบสามารถตรวจจับได้ในระยะ 300-500 เมตร ซึ่งให้เวลาตอบสนองเพิ่มเติมที่สำคัญสำหรับการขับขี่อัตโนมัติด้วยความเร็วสูง

ความยืดหยุ่นต่อสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้น:การแผ่รังสีพื้นหลังดวงอาทิตย์จะลดลงอย่างมากที่ 1,550 นาโนเมตร ส่งผลให้ SNR เหนือกว่า นอกจากนี้ ความยาวคลื่นที่ยาวกว่านี้ยังแสดงให้เห็นการทะลุผ่านสิ่งบดบังบรรยากาศ เช่น หมอก หมอก และฝุ่นได้ดีกว่าเล็กน้อย

ความท้าทายและข้อจำกัดที่สำคัญ:

ต้นทุนที่สูงขึ้น:ทั้งไฟเบอร์เลเซอร์และเครื่องตรวจจับ InGaAs มีความซับซ้อนและมีราคาแพงกว่าในการผลิตมากกว่าเลเซอร์แบบ Si- ซึ่งส่งผลต่อต้นทุนโดยรวมของระบบ

ความซับซ้อนและขนาดของระบบ:ระบบที่ใช้ไฟเบอร์เลเซอร์-ในอดีตมีขนาดใหญ่กว่าและใช้พลังงานมากกว่า ทำให้เกิดความท้าทายในการบูรณาการยานยนต์อย่างราบรื่น แม้ว่าความพยายามในการย่อขนาดจะยังคงดำเนินต่อไป

3. มิติประสิทธิภาพหลัก: การวิเคราะห์เปรียบเทียบ

4. การทำงานร่วมกันของความยาวคลื่นพร้อมการตัด-สถาปัตยกรรม Edge LiDAR

ตัวเลือกความยาวคลื่นมีความเกี่ยวพันกับเทคโนโลยี LiDAR ที่เป็นพื้นฐานมากขึ้น

ความถี่-LiDAR คลื่นต่อเนื่องแบบมอดูเลต (FMCW):

การพึ่งพาอาศัยกัน:เทคโนโลยี FMCW ซึ่งวัดความเร็วทันทีผ่านเอฟเฟกต์ Doppler และให้ความละเอียดในช่วงที่ยอดเยี่ยม ต้องใช้เลเซอร์ที่มีความยาวการเชื่อมโยงกันที่ยาว นี่เป็นคุณสมบัติตามธรรมชาติของไฟเบอร์เลเซอร์ที่ใช้สำหรับระบบ 1550 นาโนเมตร

ข้อได้เปรียบที่ทำงานร่วมกัน:ที่FMCW + 1550 นาโนเมตรการรวมกันเป็นขุมพลังที่ให้ประสิทธิภาพที่ไม่มีใครเทียบได้: ภูมิคุ้มกันต่อการรบกวนจาก LiDAR และแสงแดดอื่นๆ การวัดความเร็วโดยตรง และความแม่นยำสูงสุด ทำให้เป็นมาตรฐานทองคำสำหรับ-การรับรู้รุ่นต่อไป

โซลิด-อาร์เรย์เฟสแบบโซลิดและออปติคอล (OPA):

ข้อจำกัดด้านวัสดุ:แพลตฟอร์มซิลิคอนโฟโตนิกส์ที่ล้ำสมัยที่สุดสำหรับการสแกน OPA ในสถานะโซลิด- ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับความยาวคลื่นประมาณ 905 นาโนเมตรหรือ 1300 นาโนเมตรเป็นหลัก การพัฒนาระบบ OPA ที่-มีประสิทธิภาพสูงและคุ้มค่า-ที่ 1550 นาโนเมตรบนแพลตฟอร์มซิลิคอนยังคงเป็นความท้าทายด้านการวิจัยและวิศวกรรมที่สำคัญ

แนวโน้มในอนาคต:การบรรจบกันของการสแกนสถานะโซลิด-บริสุทธิ์ (เพื่อความน่าเชื่อถือ) ด้วยความยาวคลื่นที่เหมาะสมเป็นสมรภูมิสำคัญสำหรับการพัฒนา LiDAR ในอนาคต

ความยาวคลื่นอื่นๆ ที่อยู่ระหว่างการตรวจสอบ:

1350-1400 นาโนเมตร แบนด์:ภูมิภาคนี้กำลังถูกสำรวจว่าเป็น "จุดที่น่าสนใจ" ที่มีศักยภาพ โดยให้ความปลอดภัยต่อดวงตาที่ดีกว่า 905 นาโนเมตร ในขณะที่อาจใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีเครื่องตรวจจับที่คุ้มค่า{1}}มากกว่า 1550 นาโนเมตร

คลื่นอินฟราเรดสั้น- (SWIR):แถบ SWIR ที่กว้างขึ้นถูกนำมาใช้ในการใช้งานเฉพาะทาง (เช่น การทหาร อุตสาหกรรม) แต่ยังไม่เห็นการนำยานยนต์ไปใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากต้นทุน

5. สถานการณ์การใช้งานและการวางตำแหน่งทางการตลาด

ตัวเลือกความยาวคลื่นที่เหมาะสมที่สุดมักถูกกำหนดโดยการใช้งานเป้าหมาย

ADAS ของรถยนต์นั่งส่วนบุคคล (L2+/L3):

ทางเลือกหลัก: 905 นาโนเมตรปัจจุบัน LiDAR ครองส่วนนี้ โดยสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและความคุ้มทุน-ที่จำเป็นสำหรับการผลิตในปริมาณมาก

ยานพาหนะระดับพรีเมียมและประสิทธิภาพสูง-:โมเดลชั้นนำ-กำลังเริ่มนำมาใช้1550 นาโนเมตรเทคโนโลยีเป็นตัวสร้างความแตกต่างที่สำคัญ โดยทำการตลาดความปลอดภัยที่เหนือกว่าและความสามารถระยะไกล-

โรโบแท็กซี่ / โรโบบัส (L4/L5):

แนวโน้มที่ชัดเจน:บริษัทส่วนใหญ่ที่พัฒนารถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติเต็มรูปแบบมักมีแนวโน้มไปทางนี้1550 นาโนเมตรระบบ ข้อกำหนดที่เรียกร้องของสภาพแวดล้อมในเมืองที่ซับซ้อนและความต้องการที่สำคัญสำหรับช่วงการตรวจจับสูงสุดทำให้ต้นทุนสูงขึ้น

ยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์ (รถบรรทุก, โลจิสติกส์):

สถานการณ์-ตัวเลือกที่ขึ้นอยู่กับ:การตัดสินใจขึ้นอยู่กับโดเมนการออกแบบการปฏิบัติงาน (ODD) รถบรรทุกระยะไกล-บนทางหลวงอาจได้ประโยชน์จากระยะไกลที่ 1550 นาโนเมตร ในขณะที่ยานพาหนะขนส่งในเมืองที่มีความเร็วต่ำ- อาจพบว่าโซลูชัน 905 นาโนเมตรมีศักยภาพในเชิงเศรษฐกิจมากกว่า

6. บทสรุปและมุมมองในอนาคต

โดยสรุป ภูมิทัศน์ของความยาวคลื่น LiDAR ของยานยนต์ถูกกำหนดโดยการแบ่งขั้วที่ชัดเจน:

905 นาโนเมตรแสดงถึง“ผู้ดำรงตำแหน่งในทางปฏิบัติ”ซึ่งมีอำนาจเหนือกว่าโดยมีรากฐานมาจากห่วงโซ่อุปทานที่เติบโต-และคุ้มค่า ซึ่งทำให้การยอมรับอย่างกว้างขวางในรถยนต์สำหรับผู้บริโภคกลายเป็น-ความเป็นจริงในปัจจุบัน

1550 นาโนเมตรรวบรวม"กองหน้าประสิทธิภาพ"นำเสนอแผนงานที่น่าสนใจไปสู่ความปลอดภัยที่สูงขึ้นและประสิทธิภาพที่เหนือกว่า ซึ่งจำเป็นสำหรับการบรรลุความเป็นอิสระในระดับที่สูงขึ้น

เมื่อมองไปข้างหน้า อุตสาหกรรมนี้จะไม่มาบรรจบกันที่ความยาวคลื่นเดียว แทน กระบบนิเวศที่หลากหลายและอยู่ร่วมกันจะโผล่ออกมา เมื่อเทคโนโลยีการสแกน FMCW และโซลิดสเตต-เติบโตเต็มที่ ค่าใช้จ่ายพรีเมียมที่เกี่ยวข้องกับระบบ 1550 นาโนเมตรก็คาดว่าจะลดลง ซึ่งจะช่วยเร่งให้เกิดการยอมรับ ท้ายที่สุดแล้ว โดยไม่คำนึงถึงความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจง การแสวงหาอุตสาหกรรมอย่างไม่หยุดยั้งยังคงเหมือนเดิม: เพื่อส่งมอบระบบ LiDAR ที่นำเสนอความปลอดภัยที่เหนือชั้น ประสิทธิภาพที่โดดเด่น ความน่าเชื่อถือที่ไม่มีใครเทียบได้ และต้นทุนที่เข้าถึงได้จึงส่องสว่างเส้นทางสู่อนาคตที่เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์

ข้อมูลการติดต่อ:

หากคุณมีความคิดใด ๆ โปรดพูดคุยกับเรา ไม่ว่าลูกค้าของเราจะอยู่ที่ไหนและความต้องการของเราคืออะไร เราจะปฏิบัติตามเป้าหมายของเราเพื่อให้ลูกค้าของเราได้รับคุณภาพสูง ราคาต่ำ และบริการที่ดีที่สุด