激光雷達(dá)是什么?
激光雷達(dá)簡(jiǎn)稱(chēng)LiDAR,是一種集激光、GPS全球定位和慣性測(cè)量裝置為一體的系統(tǒng),用于獲得數(shù)據(jù)并生成精確的數(shù)字模型。這三種技術(shù)的結(jié)合,可以高度準(zhǔn)確地定位激光束打出的位置之所在,相較其他產(chǎn)品,激光雷達(dá)可將精準(zhǔn)、快速與高效的優(yōu)勢(shì)充分進(jìn)行發(fā)揮。
激光雷達(dá)相當(dāng)于人類(lèi)之眼:
激光雷達(dá)通俗來(lái)說(shuō)還是一種傳感器,其它傳感器還包括攝像頭、超聲波、紅外、毫米波雷達(dá)等等,其最大的特點(diǎn)即在于可以生成三維的位置信息,豈能快速能夠確定物體的位置、大小、外部形貌甚至材質(zhì),同時(shí)獲得數(shù)據(jù)并生成精確的數(shù)字模型。
相較于攝像頭等傳感器,激光雷達(dá)除了能夠生成三維位置模型之外,它的探測(cè)距離更遠(yuǎn)、測(cè)量精度更高,同時(shí)響應(yīng)速度也更靈敏,不收環(huán)境光的影響。因此激光雷達(dá)不僅是相當(dāng)于給車(chē)裝了一雙眼睛,而且還是一雙千里眼。
目前激光雷達(dá)的種類(lèi):
從類(lèi)型上來(lái)說(shuō),激光雷達(dá)可以分為機(jī)械激光雷達(dá)和固態(tài)激光雷達(dá),機(jī)械激光雷達(dá)帶有控制激光發(fā)射角度的不見(jiàn),而固態(tài)的則依靠電子部件來(lái)控制激光發(fā)射角度。相比傳統(tǒng)機(jī)械式,固態(tài)雷達(dá)掃描范圍更大、響應(yīng)速度更快,成本也得到了有效控制,成為主流不可避免。
從內(nèi)部線束數(shù)量來(lái)說(shuō),激光雷達(dá)又可以分為單線束和多線束激光雷達(dá),傳統(tǒng)的單線束雷達(dá)掃描一次只產(chǎn)生一條掃描線,因此其生成的還是平面信息。雖說(shuō)如此,單線束雷達(dá)由于測(cè)量速度更快的特點(diǎn)也有著廣泛的應(yīng)用空間,譬如地形測(cè)繪等方面。
但傳統(tǒng)的單線束雷達(dá)由于掃描視角非常小,對(duì)于自動(dòng)駕駛車(chē)型肯定無(wú)法適用。那么如何解決這個(gè)問(wèn)題,增加線束是最簡(jiǎn)單直接的辦法,線束越多其探測(cè)范圍越廣,數(shù)據(jù)愈發(fā)精確。因此目前市面上的激光雷達(dá)產(chǎn)品有4線束、8線束、16線束、32線束以及64線束等等,當(dāng)然隨著時(shí)間推移,功能更變態(tài)的128線束激光雷達(dá)也已經(jīng)亮相。
“相愛(ài)相殺”的激光與毫米波:
激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)可謂相愛(ài)相殺,針對(duì)激光雷達(dá)在雨雪霧天氣下無(wú)法工作的特性,這點(diǎn)毫米波可以進(jìn)行有效彌補(bǔ),同時(shí)指向性也比較好,但相比激光雷達(dá)對(duì)中遠(yuǎn)距離物體判斷的準(zhǔn)確性,毫米波則遜一籌,譬如幾百米外的物體,毫米波雷達(dá)可能只能測(cè)出是個(gè)障礙物,但具體是什么物體則超出了它的工作范圍。
但當(dāng)今的條件下,激光雷達(dá)和毫米波已經(jīng)完成能夠做到很好的兼容,加上攝像頭它們組成了傳感器的“三劍客”,它們的功能由本身的性質(zhì)所決定,三者都不可或缺。
毫米波雷達(dá)主要用還是在障礙物檢測(cè);攝像頭很難得到三維物體的模型,包括它對(duì)于環(huán)境的干擾也比較依賴(lài)這個(gè)光照的影響,但攝像頭對(duì)物體分類(lèi)和跟蹤是非常好的;激光雷達(dá)普遍用于定位、障礙物檢測(cè)、物體分類(lèi)、動(dòng)態(tài)物體跟蹤等應(yīng)用。
激光雷達(dá)精度竟不是越高越好?
很多朋友都以為,在科技快速發(fā)展的今天,雷達(dá)的精度自然是越高越好。但殊不知這其中涉及了一個(gè)偏差的誤區(qū)。以激光雷達(dá)為例,其獲取的數(shù)據(jù)是判斷障礙物類(lèi)型、處于運(yùn)動(dòng)中的物體的監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵,如果精度太差自然無(wú)法識(shí)別,這個(gè)我們都可以理解。但如若精度太高呢,其對(duì)激光雷達(dá)甚至自動(dòng)駕駛車(chē)型的其它零部件都會(huì)提出相當(dāng)高的要求,除了徒增有些根本不需要的工作量之外,運(yùn)行成本也會(huì)無(wú)形中增加不少,甚至可能會(huì)縮短車(chē)輛壽命,因此還是應(yīng)了那句話“不多不少,適量就好”。
沒(méi)有激光雷達(dá)自動(dòng)駕駛怎么辦?
自動(dòng)駕駛必須用激光雷達(dá),如果激光雷達(dá)能有效控制成本,ADAS等級(jí)數(shù)較低的駕駛輔助功能也需要用激光雷達(dá)。究其原因,基于攝像頭的ADAS和無(wú)人駕駛系統(tǒng),或者單獨(dú)使用毫米波的局限性相當(dāng)之大。
首先是視場(chǎng)角的問(wèn)題,為了保證足夠的探測(cè)距離,視場(chǎng)角的角度不可太大,而這就導(dǎo)致車(chē)輛有非常大的橫向盲區(qū)。而使用廣角鏡頭亦或魚(yú)眼大家也知道邊緣失真非常嚴(yán)重,針對(duì)此有些廠商推出多攝像頭的工作模式,縱然這樣,也解決不了近距離盲區(qū)的問(wèn)題,同樣的多目攝像頭會(huì)有重疊區(qū)域,這樣做會(huì)增加算法的復(fù)雜性,使用過(guò)濾器再經(jīng)處理會(huì)增加系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間,增加成本。
其次是低速問(wèn)題,攝像頭對(duì)于車(chē)輛低速下的表現(xiàn)不好,甚至出現(xiàn)對(duì)那些靜止目標(biāo)和緩慢移動(dòng)的目標(biāo)無(wú)法識(shí)別。毫米波則可能只能識(shí)別出是障礙物,對(duì)與到底是人還是障礙則顯得多少力不從心,沒(méi)有激光雷達(dá),甚至尋找激光雷達(dá)的替代品,這條路都將步履艱難。
當(dāng)然要解決自動(dòng)駕駛的問(wèn)題,產(chǎn)業(yè)鏈的完善和配套也是不容忽視的問(wèn)題。據(jù)筆者跟相關(guān)人士交談了解到的消息看,未來(lái)幾年自動(dòng)駕駛汽車(chē)的激光雷達(dá)、自動(dòng)駕駛芯片以及電動(dòng)車(chē)電池組都或多或少會(huì)遭遇產(chǎn)能無(wú)法匹配的問(wèn)題,對(duì)高昂的成本控制也是一大難題。因此除了5G等硬性條件外,自動(dòng)駕駛之路依然任重道遠(yuǎn),激光雷達(dá)的鏡像仍然存在未知。
編者說(shuō):
由上可見(jiàn),沒(méi)有激光雷達(dá),自動(dòng)駕駛的發(fā)展將寸步難行。但縱然如此,對(duì)自動(dòng)駕駛車(chē)的安全性也尤其要格外重視,哪怕現(xiàn)在的安全率達(dá)到99%也不行,因?yàn)槭O碌哪?%很可能是人,而這點(diǎn)在之前的美國(guó)亞利桑那州uber事件上已經(jīng)有了血的教訓(xùn)。我們希望未來(lái)的自動(dòng)駕駛車(chē)型能以更好的姿態(tài)出現(xiàn)在我們面前,但冰凍三尺非一日之寒,羅馬建成亦非以一日之功,我們會(huì)對(duì)這條漫漫長(zhǎng)路的探索保持足夠的耐心,藍(lán)海突圍,指日可待!
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