隨著自動駕駛的熱潮，“激光雷達”備受矚目。現在雷達產品也五花八門，國內國外的產品都做得越來越小，外觀也越來越漂亮。但是目前這些雷達90%以上都是采用同一種技術方案，即激光飛行時間(TOF)技術。
去年7月份成立的一家初創公司，劍走偏鋒，專攻基于相干技術的激光雷達。成立短短4個月后，去年11月獲得了百度和華登1800萬融資，估值過億。
在最近“青城山中國IC生態高峰論壇”上，愛萊達科技有限公司總經理潘衛清和大家分享了他們獨特的相干波激光雷達方案。
在解釋為什么走上相干波路線之前，他先向大家描述了TOF技術的缺陷。
TOF技術的缺陷
TOF技術優點非常的明顯，首先是原理簡單，通過光脈沖在目標與雷達間的飛行時間乘以光速就可以獲得距離，技術路線也很簡單是直接測量飛行時間，成熟度比較高，從脈沖激光發送、接收到處理均有成熟的模塊組件和專用處理芯片。開發周期也很短，現在公司要做一個TOF雷達也很快。
但TOF雷達其實也存在一些問題，特別是針對未來無人駕駛，潘衛清談到了4個主要問題：
第一，抗干擾。現在無人駕駛做測試的激光雷達基本上都是單輛車或者少數幾輛車在跑，如果以后商用普及，那么路上大量的車都用同樣的雷達掃描，雷達就沒法識別是附近的車打來的脈沖還是自己發出的信號回波。以后自動駕駛車輛都采用這種設備，在路邊很容易用相同雷達同波段的強光源去執行惡意破壞，從而導致雷達失靈。還有就是陽光強烈時，雷達會和人眼一樣看不到目標了，從而帶來安全隱患。
第二，探測距離——會影響車速。人類如果晚上開近光燈開車，車速就上不去，開了遠光燈才能保證一定的速度；同理，激光雷達相當于車的眼睛，探測距離近的時候車速上不去。現在激光雷達做到150米到200米就很困難，一般的車用200米都采用了比較高的放射率。
第三，掃描問題。大家都想把激光雷達做成固態的，期待光學相控陣技術(OPA)方案。但OPA不僅對雷達有要求、對主機也有要求，大規模做成以后掃描的出光孔徑很小，也就意味著在雷達里會帶入損耗，會進一步縮短TOF的探測距離。
第四，全天候工作不太可能。例如雨、霧、雷等惡劣天氣影響。
相干激光雷達，有沒有必要？
都看到了這里，各位EDN電子技術設計的讀者，您覺得創新有沒有必要？
“我們也是基于以上的原因，才尋求新的方案。”潘衛清指出，“我們的方案是相干探測，相干測距，即調頻連續波FMCW雷達。很簡單就是光源、耦合器、上位機，然后采集。”
該方案發的信號是連續波，頻率是線性的周期，調頻的一個頻率，也就意味著發射的頻率和接收的頻率有一個差異，這個差異可以通過光學的混頻探測探測到它兩個波的差，通過頻率做一個轉換就可以換算出距離，原理其實也不復雜，它增加的模塊主要是光學處理部分。
這其中的關鍵技術包括；激光調頻技術，收發光學技術，相干接收技術，然后信號解析算法。
圖：總結一下TOF雷達和相干雷達的對比。
上圖為TOF雷達和相干雷達的對比。
首先在抗干擾能力上相干方案較強，不需任何處理，光學上就已經解決了。有效探索靈敏度非常高，直接有效探測只需要10個光子就能夠精確測試。
也有人認為FMCW激光雷達也有一些局限性，比如與ToF相比需要更多的算力，因此生成全三維環繞圖時速度慢。“根本不存在這個問題，這個只是行外人的一種簡單推測，”EDN電子技術設計記者為此特地請教潘衛清先生時他指出，“我們有具體的實測數據。”
下圖是愛萊達今年開發出的相干激光雷達，目前體積較大的原因主要還是散熱，設計距離3公里。發射功率在50到200毫瓦時探測距離就可超過1公里，且能完全直視太陽光工作，不受任何光的干擾。
“未來，我們的雷達還可以跟毫米波做芯片級的融合，雷達工作機制和毫米波的工作機制非常的相似，很多模塊可以共用，包括信號的調制模塊和處理的模塊可以共用。”潘衛清指出。
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