Quanergy是一家專(zhuān)門(mén)利用激光雷達(dá)進(jìn)行3D探測(cè)的光電公司，為防止空間過(guò)于擁擠，該公司開(kāi)發(fā)了一種可以監(jiān)控空間內(nèi)人員流動(dòng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)甚至可以跟蹤體溫較高的人。

公司的Qortex流管理平臺(tái)榮獲2020年大流行科技創(chuàng)新獎(jiǎng)。隨著Covid-19全球流行，Quanergy調(diào)整其平臺(tái)，提供可靠的社交距離解決方案，這仍然是控制病毒傳播的最有效策略。

激光雷達(dá)是一種飛行時(shí)間(ToF)傳感技術(shù)，它以低功率發(fā)射激光，測(cè)量傳感器和目標(biāo)之間完成一次往返所需的時(shí)間。

Quanergy首席營(yíng)銷(xiāo)Enzo Signore表示:“通過(guò)測(cè)量發(fā)射光到接收光之間的時(shí)間，你可以實(shí)時(shí)測(cè)量物體的距離?！碑?dāng)激光雷達(dá)傳感器在垂直和水平方向發(fā)射光時(shí)，收集的數(shù)據(jù)用于生成三維圖像，提供空間位置和深度信息，以識(shí)別、分類(lèi)和跟蹤移動(dòng)的物體。

Quanergy的戰(zhàn)略最初專(zhuān)注于為自動(dòng)駕駛汽車(chē)提供基于Lidar的解決方案。通過(guò)與許多客戶(hù)的合作，我們看到激光雷達(dá)技術(shù)正在被其他市場(chǎng)以更快的速度吸收。特別是基于3D無(wú)人機(jī)的地圖業(yè)務(wù)、智慧城市、智慧空間、安全以及工業(yè)市場(chǎng)。因此，在過(guò)去的幾年里，我們擴(kuò)大了我們的產(chǎn)品戰(zhàn)略，為其他市場(chǎng)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和解決方案?，F(xiàn)在，我們看到了這一戰(zhàn)略的好處，加速了市場(chǎng)的接受程度。Quanergy目前處于非常有利的地位，不僅提供硬件傳感器，而且還提供軟件平臺(tái)，使市場(chǎng)能夠迅速采用許多復(fù)雜的應(yīng)用程序?！?

在安全方面，激光雷達(dá)技術(shù)大大降低了假警報(bào)，每個(gè)覆蓋區(qū)域的成本降低了5倍多，而且比基于攝像頭的系統(tǒng)的精確度顯著提高。增強(qiáng)的操作情報(bào)允許你管理社交距離的空間占用和流量調(diào)節(jié)。

據(jù)公開(kāi)信息，Quanergy 的競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新性來(lái)自三方面：

激光相控陣（Optical Phased Array）

光學(xué)集成電路（Photonic IC）

遠(yuǎn)場(chǎng)輻射（Far Field Radiation Pattern）。

其中激光相控陣是實(shí)現(xiàn)「固態(tài)」的重要技術(shù)。但「固態(tài)」激光雷達(dá)在當(dāng)時(shí)也引起一些討論：因?yàn)?nbsp;Quanergy S3 采用的是相控陣方式（Optical Phased Array）。

火爆的Lidar

激光雷達(dá)的原理是基本固定的，但建立一個(gè)激光雷達(dá)系統(tǒng)不一定簡(jiǎn)單。工程師計(jì)算距離的公式是:物體距離=(光速x飛行時(shí)間)/ 2。激光雷達(dá)測(cè)量飛行時(shí)間，用來(lái)計(jì)算飛行距離。經(jīng)過(guò)的距離然后轉(zhuǎn)換為高度。這些測(cè)量是通過(guò)使用飛機(jī)激光雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，包括識(shí)別光能的X、Y、Z位置的GPS和提供飛機(jī)在天空中的方向的內(nèi)部測(cè)量單元(IMU)。

其中一個(gè)復(fù)雜的因素是發(fā)射的光可以在不同的方向上反射。觀察一棵樹(shù)，一些光子有可能會(huì)被樹(shù)枝反射，但其他光子會(huì)繼續(xù)穿過(guò)地面并從地面反射，甚至有可能一個(gè)光脈沖會(huì)產(chǎn)生多次反射。

本質(zhì)上，它與雷達(dá)技術(shù)非常相似。兩者都使用了速度、角度和范圍等參數(shù)。當(dāng)然，雷達(dá)使用的是無(wú)線(xiàn)電波而不是光。激光雷達(dá)可以提供三維圖像，從而完整地創(chuàng)建周?chē)氖澜纭?

不像相機(jī)，激光雷達(dá)不提供任何隱私風(fēng)險(xiǎn)。Signore：“這里不涉及面部識(shí)別，所以沒(méi)有隱私信息的侵犯。”

激光雷達(dá)系統(tǒng)的硬件本質(zhì)上由發(fā)射器、接收器和點(diǎn)云組成，點(diǎn)云識(shí)別來(lái)自?huà)呙璀h(huán)境的一組數(shù)據(jù)，以及建筑物、樹(shù)木和其他永久性結(jié)構(gòu)等固定物體。一種數(shù)據(jù)集，可以通過(guò)軟件系統(tǒng)轉(zhuǎn)換來(lái)創(chuàng)建給定區(qū)域的基于lidar的3D圖像。

識(shí)別參數(shù)是定義為傳感器所覆蓋角度的視場(chǎng)。通常，激光雷達(dá)傳感器的性能是在水平和垂直視場(chǎng)測(cè)量。

在激光雷達(dá)中要考慮的另一個(gè)因素是目標(biāo)的反射率。激光雷達(dá)技術(shù)反射光線(xiàn)很重要，一些目標(biāo)比其他目標(biāo)反射得更好，更容易被探測(cè)到。白色表面比黑色表面反射更多的光。因此，后者非常難以檢測(cè)。鏡子以特定的方向反射，該方向可能不是傳感器的方向。不像其他物體那樣將入射光分散到不同的方向。

目標(biāo)如交通標(biāo)志和車(chē)牌反射高百分比的光到接收器，是激光雷達(dá)傳感器的良好目標(biāo)。由于這些差異，激光雷達(dá)傳感器的實(shí)際性能和最大有效范圍可能會(huì)因目標(biāo)的表面反射率而有所不同(圖1)。

Signore：“我們給市場(chǎng)帶來(lái)了許多獨(dú)特的價(jià)值主張。第一個(gè)是關(guān)于點(diǎn)云的準(zhǔn)確性和豐富性，一切都是關(guān)于數(shù)據(jù)的。因此，Quanergy比其他解決方案更好的一個(gè)關(guān)鍵特征就是我們可以生成非常豐富的3D點(diǎn)云。例如，用我們的產(chǎn)品，我們可以每秒收集130萬(wàn)次脈沖。這為我們周?chē)氖澜鐒?chuàng)造了非常豐富的3D圖像?！?

 “第二個(gè)關(guān)鍵區(qū)別在于感知軟件。擁有一個(gè)點(diǎn)云很重要。但更重要的是如何解釋傳感器正在觀察的東西并使之有意義。因此，使用我們稱(chēng)為Qortex的感知軟件，我們現(xiàn)在可以解釋傳感器周?chē)奈矬w。例如，我們可以看到人，車(chē)輛，背景，然后我們可以計(jì)算有多少人在視野中，不僅XYZ位置，還能識(shí)別速度和方向。傳感器可以確定你我之間的距離并告訴我們。所以我們也可以將這些信息用于社交距離應(yīng)用。我們可以提供95%到98%的精度，這取決于應(yīng)用的類(lèi)型，與光照條件無(wú)關(guān)，它可以在完美的，漆黑的夜晚，也可以在一個(gè)陽(yáng)光燦爛的白天。

另一個(gè)根本區(qū)別在于解決方案的總體成本。例如，在我們的例子中，使用m系列，我們可以在最遠(yuǎn)70米的距離內(nèi)以95%以上的精度看到和分類(lèi)物體。因此，一個(gè)傳感器可以覆蓋15000平方米。你將需要超過(guò)100個(gè)攝像頭來(lái)覆蓋相同的區(qū)域?！?

Quanergy提供M和S系列的硬件傳感器。m系列激光雷達(dá)傳感器用于地圖、安全、智慧城市和智慧空間應(yīng)用。s系列是一個(gè)真正的100%固態(tài)激光雷達(dá)基于光學(xué)相控陣(OPA)技術(shù)，提供抗振動(dòng)和超過(guò)100,000小時(shí)的平均故障間隔時(shí)間(MTBF)。此外，經(jīng)濟(jì)和可伸縮的CMOS硅工藝可以實(shí)現(xiàn)極具成本效益的大規(guī)模生產(chǎn)。

Qortex平臺(tái)

Quanergy公司的Qortex流量管理平臺(tái)配備了激光雷達(dá)傳感器和人工智能技術(shù)，為計(jì)數(shù)、對(duì)象檢測(cè)、分類(lèi)、跟蹤、監(jiān)控、社交距離等提供實(shí)時(shí)分析。

該平臺(tái)集成了熱感攝像機(jī)來(lái)識(shí)別和跟蹤體溫較高的人。保障私隱，毋須登記，亦不會(huì)有披露可辨識(shí)個(gè)人身分資料的風(fēng)險(xiǎn)。該解決方案可用于監(jiān)視公司、零售店、機(jī)場(chǎng)、工廠、配送中心和公共交通中的社交距離。

每個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都有其自身的復(fù)雜性和技術(shù)挑戰(zhàn)。您需要確保有足夠的傳感器覆蓋整個(gè)視場(chǎng)，同時(shí)還要繞過(guò)阻礙視場(chǎng)的遮擋，例如柱或其他復(fù)雜的環(huán)境、架構(gòu)元素(圖2)。

正在申請(qǐng)專(zhuān)利的Qortex人計(jì)數(shù)器平臺(tái)是基于Qortex感知軟件和S3-2固態(tài)激光雷達(dá)傳感器組成。這個(gè)集成的軟/硬件解決方案結(jié)合了機(jī)器學(xué)習(xí)和3D感知算法來(lái)掃描傳感器的視野，分析激光雷達(dá)S3-2點(diǎn)云，并提供實(shí)時(shí)檢測(cè)到的匿名數(shù)據(jù)。S3-2系列激光雷達(dá)傳感器使用傳感器融合技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)精確計(jì)數(shù)。

Qortex DTC(檢測(cè)、跟蹤、分類(lèi))是Quanergy平臺(tái)的大腦，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控，生成大量數(shù)據(jù)，包括位置、方向、速度和被檢測(cè)物體的類(lèi)型。通過(guò)它的API，終端用戶(hù)、系統(tǒng)集成商和應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員可以構(gòu)建一個(gè)強(qiáng)大的分析和商業(yè)智能工具來(lái)監(jiān)視和自動(dòng)化流程。

激光雷達(dá)技術(shù)可以成為一種加強(qiáng)監(jiān)督社交距離的方法。當(dāng)人與人之間的距離小于建議距離，或者某一區(qū)域的人數(shù)超過(guò)一定限度時(shí)，就會(huì)發(fā)出警告，并派工作人員前往。該解決方案還可以與熱感攝像機(jī)集成，在保證陰死的情況下確定體溫。這一解決方案也可用于體育場(chǎng)館，向公眾重新開(kāi)放體育賽事可能對(duì)改善人們?cè)谶@種緊張時(shí)期的情緒有積極作用。

延伸閱讀——光學(xué)相控陣OPA是啥？

講一下什么叫做相控陣？

相控陣即相位補(bǔ)償(或延時(shí)補(bǔ)償)基陣，它既可用以接收，也可用以發(fā)射。其工作原理是對(duì)按一定規(guī)律排列的基陣陣元的信號(hào)均加以適當(dāng)?shù)囊葡?或延時(shí))以獲得陣波束的偏轉(zhuǎn),在不同方位上同時(shí)進(jìn)行相位(或延時(shí))補(bǔ)償,即可獲得多波束。其優(yōu)點(diǎn)是，不必用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)基陣就可在所要觀察的空間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)波束的電掃描，非常方便靈活。同時(shí)，基陣的尺寸便可做得大一些以提高空間增益。

光學(xué)相控陣(OPA)的概念來(lái)源于傳統(tǒng)的微波相控陣，但比微波相控陣有著明顯的優(yōu)勢(shì)，由于光學(xué)相控陣是以工作在光波段的激光作為信息載體，因而不受傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)電波的干擾，而且激光的波束窄，不易被偵察，具備良好的保密性。另外，相比于大體積的電學(xué)相控陣，光學(xué)相控陣可以集成在一塊芯片上，尺寸小、質(zhì)量輕、靈活性好、功耗低。這些優(yōu)勢(shì)使得光學(xué)相控陣在自由空間光通信、光檢測(cè)和測(cè)距(LIDAR)、圖像投影、激光雷達(dá)和光學(xué)存儲(chǔ)等領(lǐng)域有著極大的吸引力。

光學(xué)相控陣基本原理

光學(xué)相控陣的基本原理和微波相控陣類(lèi)似，一束光經(jīng)過(guò)光分束器分為多路光信號(hào)，在各路光信號(hào)不存在相位差的情況下，光到達(dá)等相位面處的時(shí)間相同，光向前傳播，不會(huì)發(fā)生干涉，因而不會(huì)發(fā)生波束偏轉(zhuǎn)。在各路光信號(hào)附加相位差之后(以各路光信號(hào)賦予均勻的相位差為例，第二個(gè)波導(dǎo)與第一個(gè)波導(dǎo)的相位差為ΔϕB，第三個(gè)波導(dǎo)與第一個(gè)波導(dǎo)的相位差為2ΔϕB，以此類(lèi)推)，此時(shí)的等相位面不再垂直于波導(dǎo)方向，而是有了一定的偏轉(zhuǎn)，滿(mǎn)足等相位關(guān)系的波束會(huì)相干相長(zhǎng)，不滿(mǎn)足等相位條件的光束就會(huì)相互抵消，故光束的指向總是垂直于等相位面。如圖1所示，設(shè)相鄰波導(dǎo)之間的間距都為d，則相鄰波導(dǎo)輸出的光束到達(dá)等相位面的光程差為ΔR=d·sinθ，其中θ表示光束偏轉(zhuǎn)角度，由于這個(gè)光程差是由陣元的相位差引起的，因而ΔR=ΔϕB·λ/2π，所以在陣元中引入相位差完成了波束的偏轉(zhuǎn)效果，這就是一維相控陣的掃描原理。

基于上述優(yōu)勢(shì)，激光雷達(dá)在光學(xué)相控陣上可以說(shuō)是一個(gè)巨大的發(fā)揮舞臺(tái)。傳統(tǒng)的機(jī)械掃描激光雷達(dá)系統(tǒng)復(fù)雜、掃描速度慢、質(zhì)量大、體積大，不利于集成，無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)，尤其是目前隨著人工智能的發(fā)展，無(wú)人駕駛汽車(chē)和輔助駕駛成了很熱門(mén)的研究方向，無(wú)人駕駛汽車(chē)極為重要的一環(huán)就是激光雷達(dá)，它就好比是汽車(chē)的眼睛，為無(wú)人駕駛汽車(chē)指引方向；傳統(tǒng)的機(jī)械掃描雷達(dá)的掃描視場(chǎng)太小，很顯然無(wú)法滿(mǎn)足無(wú)人駕駛汽車(chē)的要求，同時(shí)機(jī)械式掃描的激光雷達(dá)掃描速度慢，實(shí)時(shí)性差，無(wú)法實(shí)時(shí)地把控路況，這就需要光學(xué)相控陣激光雷達(dá)。鑒于上述問(wèn)題，一種解決方式就是在器件中完全取消機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用光通信中較為成熟的平面光波導(dǎo)技術(shù)來(lái)制作光學(xué)相控陣掃描器件。