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和64線產(chǎn)品一樣的質(zhì)量和尺寸，實(shí)現(xiàn)了兩倍的分辨率和點(diǎn)云密度

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，高分辨率激光雷達(dá)傳感器領(lǐng)先制造商Ouster，近日宣布推出最新款128線“多光束閃光（Multi-beam flash）”激光雷達(dá)（LiDAR）傳感器OS-1-128，售價(jià)僅為市場(chǎng)同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的六分之一。OS-1-128是目前市場(chǎng)上分辨率最高的激光雷達(dá)，與Ouster在2017年12月發(fā)布的64線激光雷達(dá)OS-1-64（售價(jià)12000美元）相比，在產(chǎn)品尺寸、質(zhì)量、功耗或堅(jiān)固性等方面沒有任何妥協(xié)，并在其多光束閃光激光雷達(dá)架構(gòu)下延續(xù)了摩爾定律的性能提升。

OS-1-128售價(jià)18000美元，Ouster預(yù)計(jì)將于2019年夏季開始批量供應(yīng)。

OS-1 64激光雷達(dá)傳感器的即時(shí)定位與地圖構(gòu)建（SLAM）

OS-1-128和Ouster其它產(chǎn)品一樣采用了Ouster核心的多光束閃光激光雷達(dá)技術(shù)，但具有更密集的點(diǎn)云和其他性能改進(jìn)：

更大的垂直視場(chǎng)，OS-1-128具有市售高性能激光雷達(dá)最大的45°垂直視場(chǎng)。非常適用于自動(dòng)駕駛汽車等安全性很重要的機(jī)器人應(yīng)用。目前在這些應(yīng)用領(lǐng)域，最大限度地減少激光雷達(dá)盲點(diǎn)已經(jīng)成為急需解決的挑戰(zhàn)。憑借OS-1-128，激光雷達(dá)傳感器首次實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離探測(cè)的同時(shí)，能夠“看到”汽車輪胎等黑色或低反射物體。

更高的角分辨率，憑借整個(gè)視場(chǎng)0.35°的垂直角分辨率和均勻的間距，OS-1-128能夠生成一致且密集的點(diǎn)云。同樣，這一性能非常適于那些需要目標(biāo)分類的安全關(guān)鍵應(yīng)用，并且，對(duì)于需要更精細(xì)細(xì)節(jié)的測(cè)繪應(yīng)用來說也是巨大的優(yōu)勢(shì)。

最高質(zhì)量的深度、強(qiáng)度和環(huán)境成像，憑借水平方向每0.18°發(fā)射的128個(gè)信道堆疊，OS-1-128每秒能夠捕捉2621440個(gè)點(diǎn)。利用64線OS-1-64，Ouster已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)有的完美關(guān)聯(lián)的3D和2D深度圖像、強(qiáng)度圖像和相機(jī)般的環(huán)境成像。最新款的OS-1-128更是將垂直分辨率提高了一倍，從而使成像提升到了一個(gè)新的高度，進(jìn)一步革新了在3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)上應(yīng)用2D深度學(xué)習(xí)算法的速度。

從上至下分別為環(huán)境成像、強(qiáng)度圖像、深度圖像和點(diǎn)云圖，所有圖像都由OS-1-64激光雷達(dá)同時(shí)實(shí)時(shí)輸出

全面兼顧的性能改善，Ouster認(rèn)為激光雷達(dá)的真正創(chuàng)新和性能提升，并不意味著尺寸、質(zhì)量、功率、可制造性和可靠性的妥協(xié)，并通過OS-1-128實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。即使激光束增加一倍，新款128信道激光雷達(dá)仍保持和其它產(chǎn)品完全相同的尺寸、質(zhì)量以及相同的14~20W功耗，是對(duì)其他OS-1產(chǎn)品的即插即用型升級(jí)。

不走尋常路的工作波長(zhǎng)

雖然Ouster的技術(shù)適用于各種波長(zhǎng)，但其激光雷達(dá)傳感器的一個(gè)獨(dú)特特點(diǎn)是采用了850 nm工作波長(zhǎng)。激光雷達(dá)傳感器中的激光器必須克服周圍的環(huán)境光才能“看”到障礙物。因此，激光雷達(dá)工程師通常會(huì)選擇低太陽光通量區(qū)域的工作波長(zhǎng)，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。而Ouster與這一趨勢(shì)背道而馳，選擇了在850 nm波長(zhǎng)下工作。

上圖為地面太陽光子通量與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線，在850 nm波長(zhǎng)處的太陽光比傳統(tǒng)激光雷達(dá)系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)905 nm、940nm、1550 nm分別高約2倍、10倍和3倍

由于Ouster的波長(zhǎng)選擇與產(chǎn)業(yè)其它廠商背道而馳，因而其產(chǎn)品呈現(xiàn)了許多特色的外觀。但是，Ouster突破性的專利技術(shù)之一便是出色的環(huán)境光抑制性能，即使考慮太陽光譜的差異，也使Ouster傳感器探測(cè)到的有效環(huán)境光通量遠(yuǎn)低于其他廠商其他波長(zhǎng)的激光雷達(dá)傳感器。Ouster的專利技術(shù)把通常不利的因素轉(zhuǎn)變成了許多關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：

1、濕度環(huán)境下更好的性能表現(xiàn)；

2、改善CMOS靈敏度；

3、高品質(zhì)的環(huán)境成像；

4、得以采用更低功耗、更高效率的技術(shù)方案。

Ouster的技術(shù)專注于化繁為簡(jiǎn)，以更低的成本、更低的功耗、更小的尺寸和更少的組件來實(shí)現(xiàn)更好的性能。

“多光束閃光”核心技術(shù)

在過去的三年中，Ouster開發(fā)了許多核心專利技術(shù)來解決過去使單芯片技術(shù)被排除在激光雷達(dá)之外的挑戰(zhàn)，最終通過“多光束閃光”激光雷達(dá)架構(gòu)，充分發(fā)揮了垂直腔面發(fā)射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser， VCSEL）和單光子雪崩二極管（Single Photon Avalanche Diode， SPAD）的優(yōu)勢(shì)。在其核心技術(shù)中，“閃光”指的是傳感器中的每個(gè)像素都被激光照射，并同時(shí)像帶閃光燈的相機(jī)一樣有效收集光線，“多光束”指的是用精確的光束而非大量的泛光來照明整個(gè)場(chǎng)景。

第二點(diǎn)可以追溯到Ouster對(duì)效率的專注研究：傳統(tǒng)閃光激光雷達(dá)中的泛光照明，雖然更容易開發(fā)，但卻會(huì)在探測(cè)器“看不到”的區(qū)域浪費(fèi)激光功率。通過僅向探測(cè)器能“看到”的區(qū)域發(fā)射精確光束，Ouster實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)激光雷達(dá)更大的效率提升。

此外，目前的VCSEL和SPAD并沒有現(xiàn)在已在使用的高成本傳統(tǒng)技術(shù)那樣高效，但是它們?cè)谠夹阅芊矫娴膸缀跛衅渌笜?biāo)都具有完勝優(yōu)勢(shì)，例如：可靠性、耐用性、低噪音、高溫運(yùn)行、電氣效率、緊湊性、成本、與外圍組件的直接集成、由消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)推動(dòng)的大規(guī)模外圍研發(fā)，以及基本性能方面的巨大改進(jìn)空間。

最后一點(diǎn)非常重要，與其他技術(shù)不同，VCSEL和SPAD可以將基本性能提高10倍，Ouster正與合作伙伴一起投資研發(fā)，不斷改善這些器件的核心特性。Ouster無疑已處于這一方向的最前沿，能夠提供具有高清分辨率的緊湊型激光雷達(dá)傳感器。

單顆OS-1 64激光雷達(dá)傳感器的點(diǎn)云輸出

Ouster采用VCSEL，因?yàn)樗鼈儽绕渌す馄骷夹g(shù)更小、更輕、更耐用、更快、更易于制造，并且功率效率更高。目前激光雷達(dá)系統(tǒng)中使用的某些類型的脈沖激光器（例如，1550 nm光纖激光器），可能需要花費(fèi)數(shù)千美元并且功耗達(dá)到數(shù)十或數(shù)百瓦，而Ouster的VCSEL成本要低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，功耗僅為數(shù)瓦，且尺寸更小巧。此外，隨著全球上千億顆VCSEL出貨，Ouster還在性能、批量和成本方面遵循摩爾定律改進(jìn)曲線。

同時(shí)，Ouster的VCSEL與光學(xué)鼠標(biāo)或智能手機(jī)中使用的器件不同。Ouster開發(fā)了定制化的VCSEL模塊，將所有激光器整合在一顆半導(dǎo)體芯片上。此外，Ouster在VCSEL設(shè)計(jì)的每個(gè)層面都取得了突破，將VCSEL有效亮度提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)還將光脈沖縮短至幾個(gè)納秒。

Ouster的單芯片VCSEL具有大幅降低系統(tǒng)復(fù)雜性和成本的附加優(yōu)勢(shì)。其他激光雷達(dá)傳感器需要在電路板上精密排布數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)昂貴的激光器芯片和激光驅(qū)動(dòng)電路，Ouster的傳感器僅需要使用單顆激光驅(qū)動(dòng)器和激光器芯片。因此，OS-1-64在每個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)140米的探測(cè)距離，僅需要一塊不超過一粒米大小的玻璃片。

“Ouster不斷推動(dòng)激光雷達(dá)的性能極限。我們的多光束閃光激光雷達(dá)架構(gòu)使我們能夠持續(xù)提高產(chǎn)品性能，同時(shí)保持低成本、高可靠性、最小化的尺寸、重量和功耗，以及批量生產(chǎn)能力，” Ouster首席執(zhí)行官Angus Pacala表示，“對(duì)于高要求的激光雷達(dá)市場(chǎng)，所有這些指標(biāo)都很重要，任何一個(gè)指標(biāo)都可能影響產(chǎn)品交付。在這方面，Ouster一直提供毫不妥協(xié)的性能表現(xiàn)?！盤acala之前曾是激光雷達(dá)著名創(chuàng)業(yè)公司Quanergy的聯(lián)合創(chuàng)始人。