[轉(zhuǎn)載]無人駕駛的未來：激光雷達不可缺！ [復制鏈接]

無人駕駛是汽車的未來，但要實現(xiàn)真正的無人駕駛，激光雷達將是不可或缺的一個傳感器，雖然它不是萬能的，但在它的配合下，無人駕駛將更加安全和可實現(xiàn)。 | U0s1f  
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激光雷達(LiDAR)是無人駕駛汽車中最強大的傳感器之一。它可以區(qū)分真實移動中的行人和人物海報、在三維立體的空間中建模、檢測靜態(tài)物體、精確測距。它是通過發(fā)射激光束來探測目標位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)，具有測量精度高、方向性好等優(yōu)點， 在軍事領(lǐng)域以及民用的地理測繪等領(lǐng)域都有廣泛的應用。 由于激光雷達可以形成精度高達厘米級的 3D 環(huán)境地圖， 因此在 ADAS 及無人駕駛系統(tǒng)中具有重要作用。 Zfk
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激光雷達的原理與結(jié)構(gòu) !{+CzUo@  
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與雷達原理相似，激光雷達使用的技術(shù)是飛行時間(TOF， Time of Flight)。具體而言，就是根據(jù)激光遇到障礙物后的折返時間，計算目標與自己的相對距離。激光光束可以準確測量視場中物體輪廓邊沿與設(shè)備間的相對距離，這些輪廓信息組成所謂的點云并繪制出3D環(huán)境地圖，精度可達到厘米級別，從而提高測量精度。 RdD>&D$I  
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在ADAS系統(tǒng)中，激光雷達通過透鏡、激光發(fā)射及接收裝置，基于TOF飛行時間原理獲得目標物體位置、移動速度等特征數(shù)據(jù)并將其傳輸給數(shù)據(jù)處理器；同時，汽車的速度、加速度、方向等特征數(shù)據(jù)也將通過CAN總線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器；數(shù)據(jù)處理器對目標物體及汽車本身的信息數(shù)據(jù)進行綜合處理并根據(jù)處理結(jié)果發(fā)出相應的被動警告指令或主動控制指令，以此實現(xiàn)輔助駕駛功能。 ?l%4 P5  
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下圖展現(xiàn)的是谷歌無人駕駛公司W(wǎng)aymo在汽車上使用的激光雷達的布局： U%bm{oVn  
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激光雷達的分類 s i2@k  
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激光雷達按有無機械旋轉(zhuǎn)部件分類，包括機械激光雷達和固態(tài)激光雷達。機械激光雷達帶有控制激光發(fā)射角度的旋轉(zhuǎn)部件，而固態(tài)激光雷達則依靠電子部件來控制激光發(fā)射角度，無需機械旋轉(zhuǎn)部件。 V/H+9+B7Im  
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機械激光雷達由光電二極管、MEMS反射鏡、激光發(fā)射接受裝置等組成，其中機械旋轉(zhuǎn)部件是指圖中可360°控制激光發(fā)射角度的MEMS發(fā)射鏡。 8<}=f4vUj5  
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固態(tài)激光雷達與機械雷達不同，它通過光學相控陣列(Optical Phased Array)、光子集成電路(Photonic IC)以及遠場輻射方向圖(Far Field Radiation Pattern)等電子部件代替機械旋轉(zhuǎn)部件實現(xiàn)發(fā)射激光角度的調(diào)整 rK'Lvt@w  
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由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)有所差別，兩種激光雷達的體積大小也不盡相同。機械激光雷達體積較大、價格昂貴、測量精度相對較高，一般置于汽車外部。固態(tài)激光雷達尺寸較小、性價比較高、測量精度相對低一些，但可隱藏于汽車車體內(nèi)，不會破壞外形美觀。 0<v5_pB  
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根據(jù)線束數(shù)量的多少，激光雷達又可分為單線束激光雷達與多線束激光雷達。顧名思義，單線束激光雷達掃描一次只產(chǎn)生一條掃描線， 其所獲得的數(shù)據(jù)為2D數(shù)據(jù)，因此無法區(qū)別有關(guān)目標物體的3D信息。不過， 由于單線束激光雷達具有測量速度快、數(shù)據(jù)處理量少等特點， 多被應用于安全防護、地形測繪等領(lǐng)域。 })<u~r  
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多線束激光雷達掃描一次可產(chǎn)生多條掃描線，目前市場上多線束產(chǎn)品包括4線束、8線束、16線束、32線束、64線束等，其細分可分為2.5D激光雷達及3D激光雷達。2.5D激光雷達與3D激光雷達最大的區(qū)別在于激光雷達垂直視野的范圍，前者垂直視野范圍一般不超過10°，而后者可達到30°甚至40°以上，這也就導致兩者對于激光雷達在汽車上的安裝位置要求有所不同。 h[qZM  
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Velodyne激光雷達 ppn  8  
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Velodyne是車用激光雷達的行業(yè)先導，公司成立于1983年，以頭戴式耳機、低音音箱以及3D激光雷達為主要業(yè)務。近年來，Velodyne的3D激光雷達業(yè)務發(fā)展迅猛，谷歌在其最早的自動駕駛原型汽車中所使用的LiDAR傳感器就是由該公司開發(fā)的，其產(chǎn)品的測量精度在全行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)處于標桿地位，性能優(yōu)越。Velodyne的3D激光雷達產(chǎn)品種類豐富，包括16線束、32線束及64線束等，其中還有專門為智能駕駛汽車設(shè)計的Ultra Puck激光雷達。 .gfi9J  
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在2016年1月的美國CES消費電子展上，Velodyne發(fā)布了其第一款汽車專用的3D激光雷達混合固態(tài)超級冰球(Solid-State Hybrid Ultra Puck Auto)，這款產(chǎn)品為32線束激光雷達，體積小巧、便于汽車安裝攜帶，同時價格低廉，未來在大規(guī)模量產(chǎn)的情況下，其目標價格可降至500美元，性價比較高。但這款激光雷達目前的版本只是車企測試版，而非最終供貨版本，正式量產(chǎn)版本要到2018年才能面世。 |U1 [R\X  
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Ultra Puck不僅在外形及價格成本上有較大突破，在專業(yè)技術(shù)上也有所改進。Velodyne對該款產(chǎn)品激光發(fā)射裝置設(shè)置了2微秒時差，即32個激光發(fā)射器并非同時發(fā)射激光，而是以2微秒的時間間隔按順序發(fā)射激光，這種設(shè)置可防止高發(fā)射率物體使激光雷達致盲，產(chǎn)品的性能得到提升。 x[};x;[ZE  
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Quanergy全固態(tài)激光雷達