據調查,目前大部分企業(ye) 都以無人車、機器人及無人車領域激光雷達為(wei) 主要研究方向。而傳(chuan) 統機械式激光雷達已逐漸向固態激光雷達方向轉變。在價(jia) 格方麵,無人駕駛領域的激光雷達少則上萬(wan) ,多則幾十萬(wan) 元,普遍要高於(yu) 機器人及 AGV 等領域價(jia) 格。在未來,固態、小型、低成本激光雷達將是各企業(ye) 的著重發力點。
隨著國際社會(hui) 對激光雷達技術的深入研究,這一新興(xing) 技術的優(you) 越性越來越明顯,在各個(ge) 行業(ye) 均有其獨特的優(you) 勢。下麵將列舉(ju) 幾個(ge) 主要應用領域的領先技術。由於(yu) 激光雷達與(yu) 攝像頭具有出色的成像能力,一直以來被當作自動駕駛的核心傳(chuan) 感器。激光雷達相較於(yu) 攝像頭的好處是它能得到準確的三維信息,而且自身是主動光源,能夠不受光照的影響,白天和晚上都能照常工作。
攝像頭識別的顆粒度比較高,能夠獲得豐(feng) 富的紋理色彩,所以能夠實現精細化的識別,在這一點上激光雷達不如攝像頭。攝像頭最大的缺點是受環境光的影響大,在強光照射、高亮反白物體(ti) 、夜晚弱光環境等情景下,采集到的數據都難以通過算法進行有效可靠的環境感知。
激光雷達是通過激光主動探測成像的,不受環境光影響,直接測量物體(ti) 的距離方位、深度信息、反射率等。算法首先對障礙物進行識別,然後再分類,識別準確度和可靠性遠超攝像頭,而消耗的計算資源低於(yu) 攝像頭。
可以說,激光雷達在自動駕駛中的應用,最重要的部分就是高精度定位,先確定自身所在的位置,自動駕駛車輛才會(hui) 麵臨(lin) “要往哪裏去”的問題。所以,確定“我在哪裏”是第一步,也是非常關(guan) 鍵的一步。按常規理解,定位應該隻是GPS的任務,的確,自動駕駛的定位會(hui) 用到GPS,但是GPS定位的精度不足,而且在遇到高樓林立或者進出隧道等情況下信號穩定性差,因此難以保證自動駕駛車輛的安全。所以自動駕駛定位需要結合激光雷達、GPS、IMU等,以完成穩定可靠的高精度定位。
激光雷達硬件配合針對自動駕駛研發的AI感知算法,可以完成對周圍障礙物進行識別,對路邊沿進行檢測,進行高精度定位等任務,還能夠實現分類標注,把障礙物分為(wei) 卡車、小汽車、行人、自行車等。
隨著國內(nei) 安防領域的快速發展,安防係統越來越向集成化、多功能化、智能化方向發展,傳(chuan) 統的單一攝像頭模式已經無法完全滿足安防環境越來越複雜化、多樣化、多功能化的要求。激光雷達的加入,為(wei) 安防集成商和客戶提供了新的解決(jue) 思路和新的功能補充。相比於(yu) 傳(chuan) 統的安防監控係統,基於(yu) 激光雷達的安防方案在滿足客戶基礎的防護報警功能的同時,更能夠提升客戶的深層次需求,具有更大的優(you) 勢。
近年來,激光雷達技術飛速發展,技術從(cong) 簡單的激光測距技術,逐步發展出激光跟蹤、激光測速、激光掃描成像、激光多普勒成像等技術。其工作環境也從(cong) 最開始的可見光區域(紅寶石激光器),發展到近紅外區(Nd:YAG激光器),再之後是紅外區域(CO2激光器),而現在很多激光雷達工作是在對人眼無害的近紅外區域(0.76~1.5μm)。由此湧現了許多不同用途的激光雷達,如精密跟蹤激光雷達、偵(zhen) 測激光雷達、水下激光雷達等,從(cong) 而使激光雷達成為(wei) 一類具有多種功能的係統。
隨著大城市人口的不斷增長,城市的交通也變得更加擁擠,這要求未來的交通更“智慧”。物聯網、傳(chuan) 感器、人工智能的快速發展讓這些變成現實。信息技術、傳(chuan) 感技術、通信技術等多種技術在交通領域廣泛的應用。
激光雷達在很多地方都有用武之地,例如在毫米波雷達能精確地檢測車道級和毫秒級的數據,這種檢測是微觀的,同時也是實時和準確的,可以用於(yu) 信號燈控製機即時感應控製、自適應控製和綠波帶控製,也是未來實現車聯網車路協同的基礎。
隨著機器人深入人們(men) 的生活,例如工廠、倉(cang) 庫、酒店、商場、餐廳等環境中的使用,人們(men) 對機器人的移動能力越為(wei) 重視,市場對智能化設備的需求日益高漲。以至於(yu) 避障成為(wei) 一個(ge) 極為(wei) 關(guan) 鍵且必要的功能。避障是指移動機器人根據采集的障礙物的狀態信息,在行走過程中通過激光雷達傳(chuan) 感器感知到妨礙其通行的靜態和動態物體(ti) 時,按照一定的方法進行有效地避障,最後達到目標點。
實現避障與(yu) 導航的必要條件是環境感知,在未知或者是部分未知的環境下避障需要通過激光雷達傳(chuan) 感器獲取周圍環境信息,包括障礙物的尺寸、形狀和位置等信息,因此傳(chuan) 感器技術在移動機器人避障中起著十分重要的作用。VR/AR也是最近幾年火起來的,市場前景可觀。VR一體(ti) 機、智能眼鏡等產(chan) 品已經麵市,AR眼鏡、AR頭顯的應用也是非常之廣。
在用到AR頭顯進行的遊戲中,運用的空間感知定位技術裏麵會(hui) 用到激光雷達和許多配套的光學傳(chuan) 感器,通過SLAM技術(即時定位與(yu) 地圖構建),精準定位自己在三維空間中的位置,增強在遊戲中的真實體(ti) 驗感。近年來,3D打印備受關(guan) 注,它是一種以數字模型文件為(wei) 基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體(ti) 的技術。3D打印作為(wei) 前沿性、先導性的智能製造技術,將引領傳(chuan) 統生產(chan) 方式和生產(chan) 工藝的變革,有望成為(wei) 推動新一輪工業(ye) 革命的源動力。
在3D打印裏麵,也有用到激光雷達的地方,如最近很火的Printoptical3D打印技術本質上是一種“從(cong) CAD設計到光學部件”的一站式技術,其打印出來的光學部件不需要進行像拋光、研磨和著色這樣的後處理。這種技術主要基於(yu) 成熟的寬幅工業(ye) 噴墨打印設備,通過紫外線固化的透明聚合物液滴噴射出來,然後被集成在打印頭上的強紫外線燈固化,最終可以形成各種各樣的幾何形狀,激光雷達在這裏麵扮演者測量、監控等角色。
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