如今,但凡聊起無人駕駛汽車,基于激光所研制的“激光雷達”就成了誰都無法回避的問題……
激光?大家想到了啥?紅的藍的綠的嗖嗖嗖?那個是激光劍或者激光筆。biu~biu~biu…那是激光槍。其實激光是20世紀以來,繼原子能、計算機、半導體之后,人類的又一重大發明,被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”,應用面極廣。
有趣的三維重建
三維重建對于自動駕駛有著極其重要的作用,激光雷達在自動駕駛中的應用,最重要部分就是定位,位置確定了,自動駕駛車輛才知道要去哪里,以及怎么去。
這是激光雷達“看到”的影像,也許對駕駛者不算啥,不過對于自動駕駛汽車來說極其依賴
所以,確定“我在哪里”是第一步,也是非常關鍵的一步。接下來便是與其他傳感器分庭抗禮而又互補的功能——對障礙物檢測和分類,激光雷達不依賴光照,它的視角是360度,計算量比較小,可以實時掃描,預先識別障礙物,了解障礙物在空間中的位置,再根據存在的障礙物做分類。這點對于自動駕駛安全至關重要。
使用激光雷達傳感器生成數字道路地圖,可用于幫助自動駕駛汽車導航
小知識
激光雷達發射的激光會傷眼睛么?不會,尋常可見光波長介乎于400-760nm,而激光雷達所使用的激光波長為905nm,已經超越了人類感知可見光的范圍,部分產品更使用1550nm波長激光,所以并不會傷及眼睛。
激光雷達的演進
從1960年,美國加州修斯實驗室梅曼研制出第一臺紅寶石激光器開始,科學家就提出激光雷達的設想。2005年Velodyne創始人Dvaid Hall發明了360°機械旋轉式激光雷達。為了研發自動駕駛測試車, Velodyne的 64線的激光雷達“一達難求”,加價到10萬美金也供不應求。中國在此領域盡管進入較晚,不過令人欣喜的是,目前已涌現出了不少得到主機廠認可的產品。
Velodyne所生產的64線機械旋轉式激光雷達
隨著接近三十年時間的進化,盡管最終所依托的工作原理一樣,但是激光雷達的制造工藝技術一直在不斷的進步。
從傳統機械式產品發展到準備量產的全固態產品,激光雷達的發展方向除了效率越來越高,產品體積也越來越小,換言之技術難度也越來越高,從旋轉式掃描技術到MEMS掃描技術再到OPA相控陣技術,只有想不到,沒有做不到的。
不過可以肯定的一點是,這一條技術路徑,顯然主要考慮的是成本問題,因為一旦實現量產,那么基本就可以實現量級的成本下降。
盡管現在對于高精度激光雷達的需求仍處于一個萌芽階段,不過先知先覺的人們已經敏銳的洞察到一個信息,一旦自動駕駛技術成熟,激光雷達必定引發一輪井噴式需求。
轉式激光雷達在行車環境下的可靠性不高,難以符合車規的嚴苛要求
Innoviz生產的MEMS微振鏡激光雷達One_LiDAR,小巧但探測角度有限
Flash面陣激光雷達的接收器就跟單反相機一樣使用像素點陣的感光元器件
高分辨率3D Flash激光雷達傳感器技術的一個顯著優勢是它既提供實時機器視覺,又提供環境映射功能。
條條大路通羅馬,需要達成一種應用往往有著無數種技術解決方法,盡管MEMS、OPA、flash等技術的激光雷達目前都還沒有量產型產品出現,還只是實驗室階段的小批量制品,可對于已經如滾滾車輪無法停下來的自動駕駛技術需求來說,說不定某一天突然就遍地開花了。
自動駕駛發展是一場艱苦的馬拉松比賽,激光雷達雖然優點不少,但霧霾、煙、灰塵穿透力差,仍易受雨雪霧霾等天氣影響,所以現在一般ADAS(高級駕駛輔助系統)回采用多傳感器結合,同時安裝激光雷達和毫米波雷達以及視覺系統。單一技術的固守永遠不能完成這場比賽,可以讓科技公司與傳統車企之間相愛相殺的局面逐步趨于穩定的只有開源、合作、標準化。