就像許多(如果不是大多數(shù))自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(ADS)開(kāi)發(fā)人員一樣，位于匹茲堡的Argo AI自公司于2016年底成立以來(lái)，就一直依賴Velodyne激光雷達(dá)傳感器作為其傳感器套件的關(guān)鍵組件。但是，當(dāng)Argo ADS的第一個(gè)生產(chǎn)應(yīng)用程序于2022年與福特一起首次亮相時(shí)，它就不會(huì)配備Velodyne的激光傳感器。這些車輛將配備根據(jù)Argo在2017年收購(gòu)普林斯頓Lightwave而開(kāi)發(fā)的傳感器。

從Velodyne切換到其內(nèi)部開(kāi)發(fā)的傳感器的決定主要是由于未滿足性能要求而引起的。Argo通過(guò)幾代福特Fusions進(jìn)行的大部分開(kāi)發(fā)工作，如今，Escapes一直專注于匹茲堡，底特律，邁阿密，華盛頓特區(qū)和德克薩斯州奧斯汀等城市的城市駕駛。但是Argo及其合作伙伴，福特以及最近的大眾汽車也希望能夠在高速公路上行駛。

目前，性能最高的Velodyne旋轉(zhuǎn)傳感器是Alpha Prime，對(duì)于反射率為10%的目標(biāo)，最大范圍為220m，對(duì)于反射率為5%的目標(biāo)，最大范圍為150m。這被認(rèn)為不足以實(shí)現(xiàn)高速公路速度。這部分是由于使用了903 nm激光，該激光在可能對(duì)人眼造成傷害的范圍內(nèi)。結(jié)果，必須限制功率輸出。

Argo激光雷達(dá)也像Velodyne圓盤(pán)傳感器一樣是旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，但是它在一些基本方式上有所不同，這使其可以實(shí)現(xiàn)明顯更好的性能要求。據(jù)Argo硬件負(fù)責(zé)人Zach Little稱，新型激光雷達(dá)傳感器可以在400m處檢測(cè)到10%的反射目標(biāo)，在250m處檢測(cè)到3.5%的反射目標(biāo)。他們宣傳的規(guī)格大多數(shù)行業(yè)已將反射率范圍合并在10%左右。所有ADS激光雷達(dá)和攝像機(jī)傳感器的挑戰(zhàn)之一是檢測(cè)包括車輛在內(nèi)的黑色物體，以及卡車輪胎胎面等道路雜物。

Little說(shuō)：“黑色涂料的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)50m，但至少在所有情況下，我們將LIDAR降至非常低的50m，反射率目標(biāo)為0.3%是特定的汽車制造商黑色涂料。” 這是我們找到的最低價(jià)格，因此該指標(biāo)對(duì)我們來(lái)說(shuō)非常重要。”

有多種因素有助于實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的檢測(cè)范圍，其中包括波長(zhǎng)超過(guò)人眼無(wú)法檢測(cè)到的近紅外范圍的更長(zhǎng)波長(zhǎng)的激光。大多數(shù)不使用900nm范圍激光器的激光雷達(dá)公司，例如Luminar和AEye，都選擇了1550nm。盡管Little拒絕具體說(shuō)明Argo使用的波長(zhǎng)，但他確實(shí)說(shuō)大于1400nm。較長(zhǎng)的波長(zhǎng)為激光器提供了更高的功率，從而照射了更長(zhǎng)的距離。

但是，與所有其他汽車激光雷達(dá)相比，Argo的主要區(qū)別在于其Geiger模式雪崩光電二極管(GmAPD)陣列。這是檢測(cè)從物體反射回的光子的組件。大多數(shù)激光雷達(dá)使用光傳感器來(lái)創(chuàng)建模擬輸出信號(hào)，該信號(hào)的值與檢測(cè)到的光子數(shù)量成正比。具有較高反射率的較近物體會(huì)從探測(cè)器產(chǎn)生更多的回波和更強(qiáng)的電壓。這種方法的問(wèn)題在于，較弱的回波會(huì)產(chǎn)生較低的電壓，并且需要最小閾值才能將信號(hào)與噪聲分離。

GmAPD陣列上的各個(gè)像素可檢測(cè)出具有明顯不同于噪聲的尖峰輸出的單個(gè)光子。結(jié)果是每個(gè)像素的數(shù)字開(kāi)/關(guān)輸出。統(tǒng)計(jì)采樣技術(shù)用于聚集整個(gè)陣列的反射，其中許多像素從每個(gè)激光脈沖中拾取反射。這提供了準(zhǔn)確地檢測(cè)回波并拒絕更長(zhǎng)距離干擾的能力。

Argo沒(méi)有討論激光發(fā)射器的實(shí)際數(shù)量，但是有一束激光穿過(guò)一個(gè)透鏡，該透鏡通過(guò)每個(gè)脈沖產(chǎn)生一個(gè)垂直的光切片。因此，該切片中的所有內(nèi)容都可以同時(shí)以更高的分辨率被檢測(cè)到，本質(zhì)上就像捕獲照片圖像一樣。實(shí)際上，在大多數(shù)固態(tài)激光雷達(dá)中沒(méi)有光束轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，只有垂直切片和旋轉(zhuǎn)整個(gè)傳感器的機(jī)構(gòu)。

這種方法產(chǎn)生的分辨率為每度平方70點(diǎn)。盡管使用AEye或Luminar等動(dòng)態(tài)掃描傳感器聲稱的每平方度明顯少于1,000+點(diǎn)，但這些傳感器只能在較小的目標(biāo)區(qū)域上實(shí)現(xiàn)非常高的分辨率。Argo激光雷達(dá)在每個(gè)幀的整個(gè)垂直視場(chǎng)中都可以捕捉到這種分辨率。因此，當(dāng)鏡子或MEMS光束控制系統(tǒng)一次又一次地來(lái)回掃描時(shí)，較小的可能運(yùn)動(dòng)的物體不太可能被遺漏。動(dòng)態(tài)掃描傳感器在某些情況下具有優(yōu)勢(shì)，而Argo在其他情況下具有優(yōu)勢(shì)。

分辨率和范圍功能允許Argo傳感器創(chuàng)建圖像，也可以通過(guò)某些機(jī)器視覺(jué)算法分析圖像以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類。這是創(chuàng)建安全可靠的ADS的重要方面。雖然相機(jī)通常提供最佳的對(duì)象分類功能，但它們不適合測(cè)量距離，并且在弱光條件或惡劣天氣下性能也不佳。像Argo傳感器這樣的激光雷達(dá)在弱光條件下表現(xiàn)出色，而雷達(dá)在惡劣天氣下提供了額外的補(bǔ)充。該組合允許對(duì)來(lái)自不同算法的結(jié)果進(jìn)行交叉檢查，以提供關(guān)于所檢測(cè)到的內(nèi)容的更大確定性。

Argo激光雷達(dá)設(shè)計(jì)為汽車級(jí)，能夠在-20C至65C的溫度范圍內(nèi)工作。另一個(gè)有趣的功能是選擇使外部傳感器外殼旋轉(zhuǎn)。當(dāng)前大多數(shù)旋轉(zhuǎn)傳感器具有固定的殼體，其旋轉(zhuǎn)部件容納在內(nèi)部。很少有人聲稱這種方法可以使Argo激光雷達(dá)甩掉水和其他雜物，從而幫助保持其清潔。

Argo的一些測(cè)試車隊(duì)已經(jīng)在使用內(nèi)部激光雷達(dá)了，其余大部分將在年底前進(jìn)行更新。Argo AI首席執(zhí)行官Bryan Salesky與Aurora首席執(zhí)行官Chris Urmson一起在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)團(tuán)隊(duì)工作，該團(tuán)隊(duì)贏得了2007年DARPA城市挑戰(zhàn)賽的冠軍，后來(lái)又在Google上贏得了冠軍 谷歌 + 1%自動(dòng)駕駛汽車項(xiàng)目成為Waymo之前。在Google以及現(xiàn)在在Argo和Aurora上，兩位首席執(zhí)行官都得出了相同的結(jié)論，即他們需要開(kāi)發(fā)自己的激光雷達(dá)以實(shí)現(xiàn)所需的性能目標(biāo)。Waymo從未公開(kāi)討論過(guò)其激光雷達(dá)技術(shù)的細(xì)節(jié)，但是Salesky和Urmson近年來(lái)采取了不同的方法，因?yàn)锳urora選擇了調(diào)頻連續(xù)波激光雷達(dá)。繼續(xù)觀察這三家領(lǐng)先的ADS公司，看看最終找到了最佳方法，將是非常有趣的。