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激光雷达是什么?为什么自动驾驶必不可少?

来源:顶级股权

  发布:cici

关键词:激光雷达 无人驾驶

2018-02-09

   就目前的技术而言,大多数自动驾驶汽车都会搭载三类传感器:摄像头、雷达和激光雷达。为什么需要这么多种类型的传感器?因为这三种类型的传感器都有其优点与短板。比如说,摄像头能捕捉高清晰度的彩色照片,但它没有测距能力,在测量远距离物体的速度上也难以胜任。而雷达的测距和测速能力都不错,成本也在不断走低。不过由于雷达使用的是无线电波,因此在远距离情况下雷达反馈的信息细节不足。

      激光雷达能够兼顾上述两款传感器的优势。与雷达一样,激光雷达测距能力非常强悍,有些激光雷达也有测速能力。同时,其分辨率也比雷达要高,这就意味着它能侦测到更小的物体,并且分辨出这些物体是行人、立柱或是围栏。与摄像头相比,激光雷达在任何光线条件下效果都不错。但激光雷达的缺点是造价太高,目前还不能大规模使用在量产车上。

      什么是激光雷达传感器?

      激光雷达传感器是利用激光技术进行测量的传感器,它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表,它的优点是能实现无接触远距离测量,速度快,精度高,量程大,抗光、电干扰能力强等。

 

       激光器按工作物质可分为 4种。①固体激光器:它的工作物质是固体。常用的有红宝石激光器、掺钕的钇铝石榴石激光器 (即YAG激光器)和钕玻璃激光器等。它们的结构大致相同,特点是小而坚固、功率高,钕玻璃激光器是目前脉冲输出功率最高的器件,已达到数十兆瓦。②气体激光器:它的工作物质为气体。现已有各种气体原子、离子、金属蒸气、气体分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器,其形状如普通放电管,特点是输出稳定,单色性好,寿命长,但功率较小,转换效率较低。③液体激光器:它又可分为螯合物激光器、无机液体激光器和有机染料激光器,其中最重要的是有机染料激光器,它的最大特点是波长连续可调。④半导体激光器:它是较年轻的一种激光器,其中较成熟的是砷化镓激光器。特点是效率高、体积小、重量轻、结构简单,适宜于在飞机、军舰、坦克上以及步兵随身携带。可制成测距仪和瞄准器。但输出功率较小、定向性较差、受环境温度影响较大。

 

      什么是固态激光雷达?

      这要从传统的机械转动式激光雷达说起,早期的激光雷达为了探测车身周边全部的信息,只能将激光发射器安装在可以 360 度旋转的万向节上,这样一个活动的零部件其耐用性和可靠性难以做到让人满意。激光雷达要进军主流市场就必须切换成固态设计,这就需要新的装置将激光发射到不同方向以覆盖车辆周边环境。

      目前,技术人员提出三种主要的固态激光雷达解决方案:

      第一种是基于微机电系统(MEMS),整套系统只需一个很小的反射镜就能引导固定的激光束射向不同方向。由于反射镜很小,因此其惯性力矩并不大,可以快速移动,速度快到可以在不到一秒时间里跟踪到 2D 扫描模式。

      MEMS 激光雷达的一大优势是传感器可以动态调整自己的扫描模式,以此来聚焦特殊物体,采集更远更小物体的细节信息并对其进行识别,这是传统机械激光雷达无法实现的。

       第二种激光雷达采用相控阵设计,它搭载的一排发射器可以通过调整信号的相对相位来改变激光束的发射方向。如果发射器同步发射激光,激光则会射向同一个方向。不过,如果左侧发射器相位处在右侧之后,激光则会发射向左边,向右发射同理。虽然原理简单易懂,但大多数相控阵激光雷达现在依然待在实验室里。

      第三种是快闪雷达,它运行起来更像摄像头。激光束会直接向各个方向漫射,因此只要一次快闪就能照亮整个场景。随后,系统会利用微型传感器阵列采集不同方向反射回来的激光束。快闪雷达的一大优势是它能快速记录整个场景,避免了扫描过程中目标或激光雷达移动带来的各种麻烦。不过,这种方式也有自己的缺陷。像素越大,要处理的信号就越多。将海量像素塞进光电探测器,必然会带来各种干扰,其结果就是精度的下降。

小电评:

       自动驾驶的路途上,注定充满坎坷。想要让汽车拥有对环境的识别能力,雷达、摄像头与激光雷达三者并用,才能超越天气、光线等外界环境影响,这其中激光雷达又以更高的精度和远度而成为绝对的王者,而汽车上又必须以固态雷达为主力。就这样,激光雷达一步步发展到今天,已经初步具备大规模装备的条件,主要是成本已经逐步下探,为大批量运用做好了准备。

 

无人驾驶的重大意义:

 

1,安全性。大家知道中国每天死于交通事故人超过五百人,我经常跟我的工程师说如果因为你的努力而让中国无人驾驶早一天实现,你就多救了五百条人命。我本来以为美国交通状况会好很多,在美国虽然人口比中国少很多,美国每天死于交通事故人也在一百人左右,美国总共有三亿人口。安全是人类对无人驾驶非常高的期待。

2,效率提高。我们每天可以堵塞浪费掉的时间,因为你堵塞的时候仍然可以工作,另外交通效率也可以大幅度的提升,有无人车以后停车场可能不再那么需要,停车场有人驾驶的时候是非常必要的,在无人车的时候不是那么的需要,大家可以想想这是为什么。

 

3,经济性。如果今天用无人驾驶车做出租车,出租车的成本就是每公里代价起码可以下降一半,就能够让我们的出行变得更有效、更经济。每个城市因为引进无人驾驶、智慧交通可以提高效率,提升停车场利用率,可以降低死亡率,可以提高整个的效率,这是为什么很多城市积极参与和推动无人驾驶的发展。过去一段时间,我走访非常多的城市,我非常高兴看到中国很多地方领导者很有远见、很有勇气承担推动无人驾驶的落地和发展。

 

无人驾驶要发展,最重要是产业的融合,也就是说把汽车、出行产业、高科技产业融合在一起,才能够发挥真正的效率,这不是任何一个产业单打独斗的结果。哪一个国家这三个产业融合最好、融合的最有效率,就能够赢得这一轮竞争的胜利。

自动驾驶未来将是标配?

 

有数据统计,目前全球有240多家企业不同程度涉足开发汽车的自动驾驶技术,除了国际上的谷歌、高通、英特尔、通用等科技巨头,国内的BAT、蔚来汽车等也正对该领域重金投入。