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激光雷達是什麽?為什麽自動駕駛必不可少?

cici 來源:頂級股權2018-02-09 我要評論(0 )   

就目前的技術而言,大多數自動駕駛汽車都會(hui) 搭載三類傳(chuan) 感器:攝像頭、雷達和激光雷達。為(wei) 什麽(me) 需要這麽(me) 多種類型的傳(chuan) 感器?因為(wei) 這

   就目前的技術而言,大多數自動駕駛汽車都會搭載三類傳感器:攝像頭、雷達和激光雷達。為什麽需要這麽多種類型的傳感器?因為這三種類型的傳感器都有其優點與短板。比如說,攝像頭能捕捉高清晰度的彩色照片,但它沒有測距能力,在測量遠距離物體的速度上也難以勝任。而雷達的測距和測速能力都不錯,成本也在不斷走低。不過由於雷達使用的是無線電波,因此在遠距離情況下雷達反饋的信息細節不足。

      激光雷達能夠兼顧上述兩(liang) 款傳(chuan) 感器的優(you) 勢。與(yu) 雷達一樣,激光雷達測距能力非常強悍,有些激光雷達也有測速能力。同時,其分辨率也比雷達要高,這就意味著它能偵(zhen) 測到更小的物體(ti) ,並且分辨出這些物體(ti) 是行人、立柱或是圍欄。與(yu) 攝像頭相比,激光雷達在任何光線條件下效果都不錯。但激光雷達的缺點是造價(jia) 太高,目前還不能大規模使用在量產(chan) 車上。

      什麽(me) 是激光雷達傳(chuan) 感器?

      激光雷達傳(chuan) 感器是利用激光技術進行測量的傳(chuan) 感器,它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳(chuan) 感器是新型測量儀(yi) 表,它的優(you) 點是能實現無接觸遠距離測量,速度快,精度高,量程大,抗光、電幹擾能力強等。

 

       激光器按工作物質可分為(wei) 4種。①固體(ti) 激光器:它的工作物質是固體(ti) 。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器 (即YAG激光器)和釹玻璃激光器等。它們(men) 的結構大致相同,特點是小而堅固、功率高,釹玻璃激光器是目前脈衝(chong) 輸出功率最高的器件,已達到數十兆瓦。②氣體(ti) 激光器:它的工作物質為(wei) 氣體(ti) 。現已有各種氣體(ti) 原子、離子、金屬蒸氣、氣體(ti) 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,其形狀如普通放電管,特點是輸出穩定,單色性好,壽命長,但功率較小,轉換效率較低。③液體(ti) 激光器:它又可分為(wei) 螯合物激光器、無機液體(ti) 激光器和有機染料激光器,其中最重要的是有機染料激光器,它的最大特點是波長連續可調。④半導體(ti) 激光器:它是較年輕的一種激光器,其中較成熟的是砷化镓激光器。特點是效率高、體(ti) 積小、重量輕、結構簡單,適宜於(yu) 在飛機、軍(jun) 艦、坦克上以及步兵隨身攜帶。可製成測距儀(yi) 和瞄準器。但輸出功率較小、定向性較差、受環境溫度影響較大。

 

      什麽(me) 是固態激光雷達?

      這要從(cong) 傳(chuan) 統的機械轉動式激光雷達說起,早期的激光雷達為(wei) 了探測車身周邊全部的信息,隻能將激光發射器安裝在可以 360 度旋轉的萬(wan) 向節上,這樣一個(ge) 活動的零部件其耐用性和可靠性難以做到讓人滿意。激光雷達要進軍(jun) 主流市場就必須切換成固態設計,這就需要新的裝置將激光發射到不同方向以覆蓋車輛周邊環境。

      目前,技術人員提出三種主要的固態激光雷達解決(jue) 方案:

      第一種是基於(yu) 微機電係統(MEMS),整套係統隻需一個(ge) 很小的反射鏡就能引導固定的激光束射向不同方向。由於(yu) 反射鏡很小,因此其慣性力矩並不大,可以快速移動,速度快到可以在不到一秒時間裏跟蹤到 2D 掃描模式。

      MEMS 激光雷達的一大優(you) 勢是傳(chuan) 感器可以動態調整自己的掃描模式,以此來聚焦特殊物體(ti) ,采集更遠更小物體(ti) 的細節信息並對其進行識別,這是傳(chuan) 統機械激光雷達無法實現的。

       第二種激光雷達采用相控陣設計,它搭載的一排發射器可以通過調整信號的相對相位來改變激光束的發射方向。如果發射器同步發射激光,激光則會(hui) 射向同一個(ge) 方向。不過,如果左側(ce) 發射器相位處在右側(ce) 之後,激光則會(hui) 發射向左邊,向右發射同理。雖然原理簡單易懂,但大多數相控陣激光雷達現在依然待在實驗室裏。

      第三種是快閃雷達,它運行起來更像攝像頭。激光束會(hui) 直接向各個(ge) 方向漫射,因此隻要一次快閃就能照亮整個(ge) 場景。隨後,係統會(hui) 利用微型傳(chuan) 感器陣列采集不同方向反射回來的激光束。快閃雷達的一大優(you) 勢是它能快速記錄整個(ge) 場景,避免了掃描過程中目標或激光雷達移動帶來的各種麻煩。不過,這種方式也有自己的缺陷。像素越大,要處理的信號就越多。將海量像素塞進光電探測器,必然會(hui) 帶來各種幹擾,其結果就是精度的下降。

小電評:

       自動駕駛的路途上,注定充滿坎坷。想要讓汽車擁有對環境的識別能力,雷達、攝像頭與(yu) 激光雷達三者並用,才能超越天氣、光線等外界環境影響,這其中激光雷達又以更高的精度和遠度而成為(wei) 絕對的王者,而汽車上又必須以固態雷達為(wei) 主力。就這樣,激光雷達一步步發展到今天,已經初步具備大規模裝備的條件,主要是成本已經逐步下探,為(wei) 大批量運用做好了準備。

 

無人駕駛的重大意義(yi) :

 

1,安全性。大家知道中國每天死於(yu) 交通事故人超過五百人,我經常跟我的工程師說如果因為(wei) 你的努力而讓中國無人駕駛早一天實現,你就多救了五百條人命。我本來以為(wei) 美國交通狀況會(hui) 好很多,在美國雖然人口比中國少很多,美國每天死於(yu) 交通事故人也在一百人左右,美國總共有三億(yi) 人口。安全是人類對無人駕駛非常高的期待。

2,效率提高。我們(men) 每天可以堵塞浪費掉的時間,因為(wei) 你堵塞的時候仍然可以工作,另外交通效率也可以大幅度的提升,有無人車以後停車場可能不再那麽(me) 需要,停車場有人駕駛的時候是非常必要的,在無人車的時候不是那麽(me) 的需要,大家可以想想這是為(wei) 什麽(me) 。

 

3,經濟性。如果今天用無人駕駛車做出租車,出租車的成本就是每公裏代價(jia) 起碼可以下降一半,就能夠讓我們(men) 的出行變得更有效、更經濟。每個(ge) 城市因為(wei) 引進無人駕駛、智慧交通可以提高效率,提升停車場利用率,可以降低死亡率,可以提高整個(ge) 的效率,這是為(wei) 什麽(me) 很多城市積極參與(yu) 和推動無人駕駛的發展。過去一段時間,我走訪非常多的城市,我非常高興(xing) 看到中國很多地方領導者很有遠見、很有勇氣承擔推動無人駕駛的落地和發展。

 

無人駕駛要發展,最重要是產(chan) 業(ye) 的融合,也就是說把汽車、出行產(chan) 業(ye) 、高科技產(chan) 業(ye) 融合在一起,才能夠發揮真正的效率,這不是任何一個(ge) 產(chan) 業(ye) 單打獨鬥的結果。哪一個(ge) 國家這三個(ge) 產(chan) 業(ye) 融合最好、融合的最有效率,就能夠贏得這一輪競爭(zheng) 的勝利。

自動駕駛未來將是標配?

 

有數據統計,目前全球有240多家企業(ye) 不同程度涉足開發汽車的自動駕駛技術,除了國際上的穀歌、高通、英特爾、通用等科技巨頭,國內(nei) 的BAT、蔚來汽車等也正對該領域重金投入。

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