激光雷达百年技术演进与汽车应用历程

激光制造网  来源:网通社汽车频道

激光雷达(LiDAR)的技术起源可追溯至 1930 年,当时物理学家 E.H. 辛吉提出利用强功率探照灯探测大气的构想,成为该技术的理论雏形。1961 年,休斯飞机公司推出首个类激光雷达系统 "Colidar"(相干光探测与测距),最初用于卫星追踪。


1963 年,"ColidarMarkII" 作为地面应用问世,是一种有效测距达 11 公里、精度 4.5 米的大型激光测距仪,主要用于军事瞄准。 1971 年阿波罗 15 号登月任务中,宇航员使用激光测高仪绘制月球地形图,使该技术首次进入公众视野。


此后,激光雷达逐步从航天和军事领域向民用拓展。 在工业发展层面,休斯飞机公司由霍华德 · 休斯于 1948 年创立,涉足航空航天等多个领域。1953 年,其旗下工程师西蒙 · 拉莫和迪安 · 沃尔德里奇因管理分歧离职,创办 Ramo-Wooldridge 公司。该公司后在汤普森产品公司(ThompsonProducts,Inc.)支持下迅速发展,并参与美国战略导弹项目及 NASA 的 " 先驱者 1 号 " 月球探测器研制。


汤普森产品公司前身是 1904 年成立的克利夫兰帽螺丝公司,早期专注于汽车发动机气门制造,后成长为汽车零部件重要企业。 1985 年,休斯飞机公司被通用汽车收购,后辗转归属波音与雷神;TRW(源于汤普森产品公司)则于 2015 年被采埃孚(ZF)收购。二者分别代表激光雷达的航天基因与汽车底盘技术,在半个多世纪后交汇于智能驾驶领域。 


尽管常被归因于 2004 年 DARPA 自动驾驶挑战赛,但激光雷达在汽车领域的实际推动始于 2005 年该赛事中斯坦福大学 "Stanley" 赛车的成功——其依赖激光雷达提供的高密度点云数据实现环境感知。


此后的技术演进聚焦于结构优化:早期机械旋转式雷达体积大、成本高、可靠性低;随后 MEMS(微机电系统)方案通过微型振镜实现扫描,缩小体积并降低成本,但仍存在机械部件寿命问题;更前沿的 OPA(光学相控阵)技术试图完全取消机械运动,通过芯片集成光学天线控制光束方向,但制造难度极高。 


目前,激光雷达已广泛应用于智能电动汽车,尽管存在造型突兀、恶劣天气性能受限等问题,但其正经历从外置旋转装置向小型化、芯片化演进的过程。


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