激光雷達(dá)深度解析

激光雷達(dá)，英文全稱為L(zhǎng)ight Detection And Ranging，簡(jiǎn)稱LiDAR，即光探測(cè)與測(cè)量，是一種集激光、全球定位系統(tǒng)（GPS）和IMU（Inertial Measurement Unit，慣性測(cè)量裝置）三種技術(shù)于一身的系統(tǒng)，用于獲得數(shù)據(jù)并生成精確的DEM（數(shù)字高程模型）。這三種技術(shù)的結(jié)合，可以高度準(zhǔn)確地定位激光束打在物體上的光斑，測(cè)距精度可達(dá)厘米級(jí)，激光雷達(dá)最大的優(yōu)勢(shì)就是“精準(zhǔn)”和“快速、高效作業(yè)”。它是一種用于精確獲得三維位置信息的傳感器，其在機(jī)器中的作用相當(dāng)于人類的眼睛，能夠確定物體的位置、大小、外部形貌甚至材質(zhì)。

LiDAR通過(guò)測(cè)量激光信號(hào)的時(shí)間差、相位差確定距離，通過(guò)水平旋轉(zhuǎn)掃描或相控掃描測(cè)角度，并根據(jù)這兩個(gè)數(shù)據(jù)建立二維的極坐標(biāo)系;再通過(guò)獲取不同俯仰角度的信號(hào)獲得第三維的高度信息。

高頻激光可在一秒內(nèi)獲取大量(106-107數(shù)量級(jí))的位置點(diǎn)信息(稱為點(diǎn)云)，并根據(jù)這些信息進(jìn)行三維建模。除了獲得位置信息外，它還可通過(guò)激光信號(hào)的反射率初步區(qū)分不同材質(zhì)。

激光雷達(dá)是自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵技術(shù)

Lidar大致分為機(jī)載和地面兩大類應(yīng)用，其中機(jī)載激光雷達(dá)是一種安裝在飛機(jī)上的機(jī)載激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)，可以量測(cè)地面物體的三維坐標(biāo)。早在上世紀(jì)七十年代，由美國(guó)航天局研發(fā)，LIDAR測(cè)繪技術(shù)空載激光掃瞄技術(shù)開(kāi)始了發(fā)展，并且速度飛快，約在1995年開(kāi)始商業(yè)化。

除了軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，激光雷達(dá)也迅速向民用市場(chǎng)擴(kuò)展。其中，無(wú)人駕駛可以說(shuō)是最熱門(mén)的一個(gè)應(yīng)用。

將Lidar應(yīng)用于自動(dòng)駕駛，要追溯到美國(guó)的DARPA （美國(guó)國(guó)防高等研究計(jì)劃署），它每年都會(huì)舉辦無(wú)人駕駛汽車(chē)挑戰(zhàn)賽，在2007年的DARPA挑戰(zhàn)賽上，7支參賽隊(duì)伍中的6支都采用了Velodyne公司設(shè)計(jì)的Lidar，最終的第一二名就出自這六只參賽隊(duì)。這引起了準(zhǔn)備研發(fā)無(wú)人駕駛車(chē)的谷歌的注意，之后谷歌組建了隊(duì)伍，據(jù)稱，最初的人員就來(lái)自這些參賽隊(duì)員。谷歌于2009年推出無(wú)人駕駛汽車(chē)項(xiàng)目，在其無(wú)人車(chē)原型中使用的就是Velodyne公司的Lida。

激光雷達(dá)在無(wú)人車(chē)市場(chǎng)的應(yīng)用

近幾年，無(wú)人駕駛汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展火熱，谷歌之后，百度、Uber等主流無(wú)人駕駛汽車(chē)研發(fā)團(tuán)隊(duì)都在使用激光雷達(dá)作為傳感器之一，與圖像識(shí)別等技術(shù)搭配使用，使汽車(chē)實(shí)現(xiàn)對(duì)路況的判斷。

傳統(tǒng)的汽車(chē)廠商也紛紛開(kāi)始研發(fā)無(wú)人駕駛汽車(chē)，包括大眾、日產(chǎn)、豐田等公司都在研發(fā)和測(cè)試無(wú)人駕駛汽車(chē)技術(shù)，他們也都采用了激光雷達(dá)。