新闻动态

goback
Investment
投资资讯
Lunewave 发明 3D 打印龙勃透镜,专攻自动驾驶市场
DeepTech深科技

毫米波雷达是一种常见的感知技术,其工作频段在毫米波频段,波长在 1mm~10mm,即带宽在 300GHz~30GHz(1GHz=109 Hz)之间。这个频段的波长相对较长,可以感知的范围远,但是往往精度也比较低,比如辅助驾驶常用的 77GHz 频段,精度远远低于基于可见光的摄像头,更不用说激光雷达。



龙勃透镜(Luneburg lens)可以解决前面提到的问题。不同于大部分天线,龙勃透镜是一个球形,由数层从外到内折射率逐渐增加的材料制成,可以发射和接收电磁波。龙勃透镜的带宽非常宽,测量精度高,而且其天线能增强接收反射回来信号的能力,使得信噪比变高,而球形设计可以向全空间各个方向发射波束,拥有无死角的视场。



传统制作龙勃透镜的方法就像洋葱,从中间开始,再叠加不同厚度的各个薄层,各层的生产都需要对 3D 空间结构控制非常精确。这种制作工艺难度高,成本高,这一模式也限制了龙勃透镜实现更高精度。

辛皓博士是全球最了解龙勃透镜的人之一。他在电磁波领域有二十多年研究,是亚利桑那大学电子和计算机工程系和物理系教授,并在他创立的毫米波天线电路实验室任主任。

2007 年,辛皓了解到 3D 打印机的精度已经能达到几十微米,他当时第一个念头就是,可不可以用来做毫米波,甚至是太赫兹(THz,指带宽在 100GHz-10THz 之间的频段)的器件。当然,最吸引人的是能不能用 3D 做龙勃透镜。

要实现 3D 打印龙勃透镜,最关键的一点是材料的折射率。3D 打印市场的产品主要是展览品、机械用品等,即使是全球最大的 3D 厂商也没有对打印材料折射率进行细致的区分,于是辛皓的团队买来大量材料,使用专业设备不断测试,最终发现一些高分子材料(ploymer)非常不错,性质正好适合做成龙勃透镜。




时光如水,七年过去。期间这个团队不断优化工艺和设计,把制作过程打磨成熟。他们与科技机构合作,提供产品。在几种 3D 打印技术中,他们最终选择了高分子喷射技术(polymer jetting/polymerization),这一技术支持高分子材料,并且可以实现最高的精度,达到十几微米。





具体来说,打印时使用紫外线(UV)或其他光源来固化液态的打印材料,打印材料通常是光敏高分子聚合物。

直到 2016 年,他们已经设计出低成本生产的流程,能够实现量产并保证产品的质量。团队认为产品商业化的时机已经成熟,创立 Lunewave 公司,四个人的创始团队除了辛皓,还有他的弟弟辛江,后者任 CEO。





理论上讲,3D 打印的龙勃透镜可以应用在 5G 的无线通讯、无人机传感器、机器人传感器。而这家企业考虑到自身还是初创公司,目前团队人比较少,只有 12 个人,计划年底前扩张到 20 个人,因此,他们决定先专攻一个场景,自动驾驶。

根据市场研究机构 Plunkeet Research 的数据,全球汽车毫米波雷达市场出货量将在未来几年间稳定增长,预计到 2020 年将达到近 7000 万个。



激光雷达、摄像头、毫米波雷达是自动驾驶传感器必备“套件”,各有优势和局限,无人车往往同时使用上述三种以实现传感器冗余和安全保障。短期来看,各个传感器很难取代彼此。

激光雷达精确度高、测距测速强、自带光源因此适合除强日光外的大部分光线条件。但是,激光的波长短,穿透性差,不适合雨雪天气,并且激光雷达成本高。

尽管高端激光雷达可以实现更远的探测距离,比如 Velodyne 的 128 线产品 VLS-128,可以探测 300 米的范围,不过成本也明显增加,虽然 Velodyne 没有透露这款产品的售价,不过一定远高于其 64 线产品的 7.5 万美元。

摄像头获得的图像细节丰富,并且产品成熟度高,价格低;但是,摄像头对光线条件有要求,既不能光线过强也不能完全黑暗。

毫米波雷达测量距离远,穿透力强,适合各种天气环境,并且产品成熟,已经广泛应用在量产车上。但是毫米波雷达精度低,视场也更小。

Lunewave 面向自动驾驶市场推出高精度毫米波雷达,W-BandLens,这一代 W-BAND 龙勃透镜的角分辨率达到 1 度,测距可以实现 350 米。




相比同类毫米波雷达产品,Lunewave 的优势在于精度高、全方位、并且成本与传统雷达相当。

目前车载毫米波雷达一般落到三个频段:24—24.25GHz 频段带宽窄,可以用于检测后方两侧车道是否有车;77GHz 频段用于完成测距测速,实现 ADAS 功能,比如 AEB、自动跟车;79GHz—81GHz 频段才可以用于自动驾驶领域,可以完成行人等更精细的区分。

毫米波雷达市场已经被 ABCD,即 Autoliv、Bosch、Continental 和 Delphi,四家巨头占领,不过他们主要提供 24GHz 的变道辅助雷达,或者 77GHz 频段的毫米波雷达以实现辅助驾驶功能,而面向自动驾驶市场的 79-81GHz 频段还没有玩家胜出。

从产品来看,W-BAND 龙勃透镜的带宽在 76-81GHz,适合应用于辅助驾驶和自动驾驶汽车。辛皓表示 Lunewave 并没有释放龙勃透镜的全部能量,这款产品事实上可以实现广泛的 75-110GHz 频段。

高精度全方位的特点反映到汽车上,就是需要安装的毫米波雷达数量减少。实际应用时,一个毫米波雷达放到车顶,360 度范围内都可以覆盖,即使在设计方面考虑汽车整体性,也只需要前后各安装一个,这就比之前的十几个有很大进步。

作为对比,传统辅助驾驶中一项 ACC 功能一般就需要 3 个毫米波雷达,一个 77GHz、探测距离远、角度小的雷达,以及两个 24GHz、探测距离近、探测角度更大的雷达。

除了硬件方面,Lunewave 还进行了软件层面的创新,可以实现适应性感知和抗干扰。其雷达产品不需要处理信号就可以感知其来源,因此能简化对信号处理的要求,简化对芯片复杂度的要求;此外,Lunewave 产品可以快速感知干扰信号来自何方,消除干扰。

目前 Lunewave 已经与宝马等几家跨国汽车厂家合作,其 W-BAND LENS 已经用于无人车的测试。融资方面也取得进展,Lunewave 在 2017 年完成天使轮融资,并在今年获得来自远瞻资本等的种子轮投资。