剛開始是太空掃描、接著是軍(jun) 事製導、後麵是地圖測繪，直到，現在連家裏的掃地機器人和出行開的汽車都離不開它時，我們(men) 才發現，了解一款激光雷達是如何工作的，成為(wei) 了我們(men) 存在且不被小學生鄙視為(wei) 科技文盲的必選項。

大家都知道圖達通給蔚來ET7提供的那套激光雷達，它具有120°超平視角、0.06°×0.06°超高分辨率、10%反射率下探測距離（標準探測距離）可達250米等優(you) 勢。

使用它，汽車就可以清晰的感知到出周圍環境的三維輪廓以及相對位置，從(cong) 而做到避開障礙物，是智能汽汽車通往自動駕駛不可或缺的感知傳(chuan) 感器。

今天我們(men) 來高速大家，一台激光雷達到底是怎麽(me) 工作的。

首先，激光雷達並不是獨立運作的，而是由激光發射器、接收器、和慣性定位導航三個(ge) 主要模塊組成。

它基本工作原理是發射出一種激光，在遇到物體(ti) 後折射回來被CMOS傳(chuan) 感器接收，來測得本體(ti) 到障礙物的距離

激光雷達正是利用了光遇到障礙物反射這一原理，而這種測距方式也被稱為(wei) TOF飛行時間法。

就像你勻速勻速跑步到小王家再勻速跑回來，知道時間和你的速度，就能確定小王家到這裏有多遠。

那為(wei) 什麽(me) 要叫激光雷達，而不是光光雷達呢？

激光它是大量原子由於(yu) 受激輻射所產(chan) 生的發光行為(wei) 。激光在傳(chuan) 播中始終像一條筆直的細線，發散的角度極小，一束激光射到38萬(wan) 千米外的月球上，光圈的直徑充其量隻有2千米左右，而普通光源散射到月球將照亮月球的三分之一。

從(cong) 原理來看，隻要需要知道光速、和從(cong) 發射到CMOS感知的時間就可以測出障礙物的距離，再結合實時GPS、慣性導航信息與(yu) 計算激光雷達發射出去角度，我們(men) 就可以得到一個(ge) 帶有坐標方位和距離的點信息。

試想如果一個(ge) 激光雷達能夠在同一個(ge) 空間內(nei) ，按照設定好的角度發射無數條激光，那麽(me) 就能得到無數基於(yu) 障礙物反射信號。

再給這個(ge) 信息配上時間範圍、激光的掃描角度、GPS 位置和 INS 信息將點數據後處理成高度精確的地理配準 x,y,z 坐標，那麽(me) 這些點就會(hui) 變為(wei) 具有距離信息、空間位置信息的三維立體(ti) 信號，最後再基於(yu) 軟件算法組合起來，我麽(me) 就可以得出線、麵、體(ti) 等各種相關(guan) 參數，建立三維點雲(yun) 圖，繪製出環境地圖，達到感知大的目的。

理論上，相同單位內(nei) 點雲(yun) 圖越多，分辨率越高，汽車得到的信息就越多，自動駕駛判斷就越正確。

而評價(jia) 一個(ge) 激光雷達好壞也離不開以下三個(ge) 參數：

角分辨率：相同視場角內(nei) 線束越多；角分辨率越小，那麽(me) 分辨率越高，有效識別距離越遠。

線束：視場角越小、分辨率越高；

刷新率：一秒鍾對場景的建模次數；

這就是激光雷達最最最簡單的基礎理論，和判斷一個(ge) 激光雷達的最有效方式。

商業(ye) 用途：

但從(cong) 商業(ye) 角度來看，就像不存在完美的人一樣，根本也不存在完美的激光雷達。

量產(chan) 一款激光雷達是考慮體(ti) 積、功耗、成本、可靠性、安全性等，所以基本不可能製造出一個(ge) 能同時向一個(ge) 方向發射出無數激光的激光雷達。

為(wei) 了能夠得到空間信息點，我們(men) 發明了機械式、MEMS、相控陣式、FISH等激光雷達，（從(cong) 網上找響應激光雷達動態視頻，做到一個(ge) 界麵上去；）

1.首先是機械雷達：通過實驗來演示原理，可以實現周圍360度的環境掃描和建模）

激光發射器發出一束經過調製的激光，經過物體(ti) 反射後再由接收器接受到光信號，如果一個(ge) 雷達可以同時發出多束光，並且讓他旋轉起來，就可以實時探測到周圍的物體(ti) ，甚至生成點雲(yun) ，實現為(wei) 周圍環境的實時建模，這種雷達被稱為(wei) 多線數機械激光雷達。

多數自動駕駛車輛都搭載 Velodyne 公司出品的 HDL-64E 激光雷達，該產(chan) 品每秒能完成對視場中 220 萬(wan) 個(ge) 數據點的掃描，同時還能完成對 120 米範圍內(nei) 物體(ti) 的定位，精度可達厘米級。

強悍是強悍，但是這樣一個(ge) 傳(chuan) 感器的重量達到了 13千克 ，單價(jia) 更是高達 8 萬(wan) 美元，快能買(mai) 一台整車呢，根本不可能做到完全普及，或者實現智能輔助駕駛的夢想。

2.MEMS，微振鏡氏激光雷達；

這是一種基於(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 掃描模式。

這種激光雷達的主要優(you) 點是量產(chan) 容易，目前采用的都是MEMS微震鏡激光雷達。除此之外，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。

圖達通給蔚來ET7供應的就是這種激光雷達，而其中還有它獨特的凝視功能，讓自動駕駛汽車對局部障礙物感應的更清晰。

寫(xie) 在最後：

毫無疑問，激光雷達的應用已經從(cong) 外星世界，走入我們(men) 身邊，但從(cong) 商業(ye) 來看，目前還沒有完美的激光雷達。

自動駕駛汽車需要避讓道路上的各類障礙物，但隻有在非常確切地判斷出來障礙物時才刹車繞行。

從(cong) 決(jue) 策來看，我們(men) 判斷一般高度超過20cm的障礙物就需要被繞行。

而當障礙物大小從(cong) 一輛車縮小到20cm高或黑色輪胎（反射率約為(wei) 3%）時，隻有當探測距離滿足250米（10%反射率）的情況下，它才能在100米到150米的距離被激光雷達探測到。

這個(ge) 距離是自動駕駛汽車以120km/h時速高速駕駛時的實現可靠感知的安全距離。

這意味目前車載激光雷達的可靠距離和點雲(yun) 還是不夠的，甚至連車規級可靠性都是一大考驗，這也許馬斯克是因為(wei) 這樣才不願意使用激光雷達，但什麽(me) 事情不是從(cong) 無到有的?

就像最早人們(men) 不相信超聲波倒車雷準確性，討厭360度全景影像巨大的畸變一樣，新生事物總是需要成長的，激光雷達也一樣。

2017年激光雷達還隻是WAMYO上黃金眼，現在很多車型，甚至小鵬P5這種20萬(wan) 元左右的車型都有了，所以我們(men) 需要用發展的眼光解決(jue) 發展中遇到的困難，隨著的產(chan) 業(ye) 的發展，激光雷達最終會(hui) 像手機攝像有一樣，像超聲波雷達一樣走進千家萬(wan) 戶，為(wei) 每一輛自動駕駛汽車創造價(jia) 值。