盡管 LiDAR 是 ADAS 最受歡迎的技術之一，但它仍然有其障礙。現在，開發人員正在芯片級別對 LiDAR 進行微調——例如，通過延長檢測距離并為惡劣天氣做好準備。

　　福布斯撰稿人 Sabbir Rangwala 也評論道：“激光雷達已在大多數汽車 OEM 的 ADAS和 自動駕駛堆棧公司的定位、地圖和 4 級自動駕駛應用中占據了‘必備’地位。”

　　雷達系統框圖

　　最近幾個月，許多公司都將目光投向了擴展 LiDAR 的檢測距離、在危險天氣中的功能以及系統集成。

　　LiDAR 系統可檢測 200 米以外的物體

　　NeoPhotonics 是用于高帶寬應用的硅光子學和基于 IC 的高級激光器、模塊和子系統的領先開發商之一。為了提高自動駕駛汽車的道路安全性，NeoPhotonics 正在通過一種稱為“相干激光雷達技術”（coherent LiDAR）的東西來增加更遠距離的 ADAS 反應時間。

　　相干激光雷達通過測量本地振蕩器和返回信號之間的頻率差來獲得目標范圍。該過程產生高保真信號檢測。通過使用多普勒頻移來確定返回信號的相位，相干激光雷達可以同時測量距離和速度。

　　近日，NeoPhotonics 發布了調頻連續波 （frequency-modulated continuous-wave ：FMCW） 激光模塊以及高功率半導體光放大器 （semiconductor optical amplifier：SOA） 芯片。據稱，這些解決方案可為 ADAS 提供遠程汽車 LiDAR，改善工業應用的高分辨率傳感，并增強電信系統中的數據采集和傳輸。

　　相干 LiDAR 收發器示意圖。

　　NeoPhotonics 聲稱可控和可調諧的高功率 FMCW 激光器將增強現有 LiDAR 系統檢測更遠距離物體的能力；這要歸功于 1550nm 的窄線寬。與其他激光器相比，1550nm 波長是 NeoPhotonics 所謂的“人眼安全”波長。

　　SOA 芯片實現了相干 LiDAR 設備，例如 PIN 接收器。這些接收器是一種用于將光信號轉換為電信號的光電二極管，可以在減少外部光干擾的同時實現 200 到 400 米的檢測。

　　NeoPhotonics 聲稱，采用相干 LiDAR 技術的設備在測量距離方面更準確，這可能比傳統的電磁 LiDAR 具有關鍵優勢。

　　激光雷達應對惡劣天氣

　　當惡劣天氣混入其中時，LiDAR 傳感器和激光器如何響應？這是亞馬遜的自動駕駛汽車公司Zoox 在西雅圖雨天的街道上探索的一個問題 。由于 LiDAR 傳感器歷來在被冰、雪、霧或傾盆大雨阻擋時難以檢測物體，Zoox 希望在西雅圖地區進行的測試將幫助公司通過反復試驗解決這些問題，并且隨后將更新其硬件和軟件。

　　Zoox 認為西雅圖將是測試耐候激光雷達的理想地點

　　同樣，Tower Semiconductor 最近轉向 CMOS 圖像傳感技術來改善惡劣天氣條件下的自主系統。與 NeoPhotonics 類似，Tower Semiconductor 使用 FMCW 在 1550nm 波長下運行。然而，Tower Semiconductor 也在整合 3D 視覺。

　　Tower Semiconductor 的 LiDAR 系統包括CMOS 圖像傳感器，可在低光照條件下增強可見性。此外，該公司還包括一款具有高動態分辨率范圍的相機。將相機與 CMOS 傳感器相結合，將允許 LiDAR 系統創建周圍區域的 3D 圖像。

　　用于高動態范圍的常規高分辨率傳感器（左）和門控傳感器（如 Tower Semiconductor 的 CMOS 圖像傳感器 - 右）之間的分辨率差異

　　除了 CMOS 傳感器，Tower Semiconductor 還展示了光學相控陣作為改進 LiDAR 系統的另一種方式。這些設備由數百個緊湊型光學天線以及整齊地安裝在單個硅芯片上的幅度和相位調制器組成。該解決方案為汽車攝像頭提供可控的掃描模式、速度和分辨率，以輔助傳感器。

　　Tower Semiconductor 還推出了一個開放式代工廠硅光子學 （SiPho） 平臺。該平臺具有低損耗氮化硅波導、鍺光電探測器和基于 PIN 二極管的移相器。據說這些移位器可以在較遠距離的弱光環境中增強 LiDAR 系統。

　　集成推動 LiDAR SoC

　　除了在惡劣天氣下延長檢測距離和提高檢測精度外，LiDAR 開發人員還面臨集成問題。為此，Omni Design 和 LeddarTech 最近發布了下一代 SoC， 旨在幫助制造商設計固態 LiDAR 產品。

　　LeddarTech 的 LiDAR SoC 使用 Omni Design 的模數轉換器 （ADC） 和多通道模擬前端 （AFE）。Omni 的 ADC 結合了其獲得專利的 SWIFT 技術、運算放大器架構，用于通過開環增益、擴展帶寬、噪聲抑制和偏移電壓選項進行信號處理。

　　AFE 與單個 IP 塊上的 ADC 耦合，以幫助防止 LiDAR 系統實時收集的所有圖像和數據出現瓶頸。

　　LeddarTech 的 LeddarCore 有助于高數據采集，同時是 LiDAR 系統的中央命令

　　LeddarTech 利用 Omni Design 的傳感器平臺來解決當前 LiDAR SoC 解決方案面臨的一些限制——主要是 PCB 上的分立設備。這些外部混合信號電路、運算放大器和光放大器會導致 LiDAR 系統中的高功耗、數據泄漏和不準確的圖像處理。LeddarTech 的集成 LiDAR 平臺避免了外部組件，并且可以集成到多個現有的 LiDAR 架構中。

　　LeddarCore 3D （LCA3） SoC是一種多通道（64 個輸入通道）接收和排序解決方案，其范圍為 300 米。制造商還將擁有 LeddarTechs 的 LeddarEngine，這是一個支持多種 LiDAR 應用且每秒可處理近 50 億個樣本的傳感器平臺。