“激光雷達(dá)是自動駕駛汽車不可缺少的傳感器。”這是創(chuàng)始人姜波口中，飲冰科技選擇激光雷達(dá)創(chuàng)業(yè)的出發(fā)點(diǎn)，也是很多自動駕駛從業(yè)人員的一個重要共識。
在自動駕駛汽車中，用或不用激光雷達(dá)一直是一個爭論不休的問題，用是出于安全的需要，不用是有關(guān)成本的考量，但在得出結(jié)論之前，全面了解這一自動駕駛汽車最重要的傳感器顯然至關(guān)重要。
本期大咖 Live，姜波對激光雷達(dá)的前世今生以及未來發(fā)展都做出了詳細(xì)梳理和闡述。
他首先從激光雷達(dá)發(fā)展的源頭即無線電雷達(dá)講起，解釋了激光雷達(dá)與雷達(dá)的分別，進(jìn)而重點(diǎn)講解了激光雷達(dá)的發(fā)展趨勢以及固態(tài)激光雷達(dá)的詳細(xì)方案，剖析了 Flash-LiDAR 的優(yōu)勢與困難，同時也分享了飲冰在全固態(tài)激光雷達(dá)方面的探索與進(jìn)展。
最后，對于目前行業(yè)中關(guān)于激光雷達(dá)的疑問，他也進(jìn)行了一一解惑，如果你對激光雷達(dá)還一知半解或需要更多深度知識補(bǔ)充，本文或許可以提供一次最全面參考。
以下為「大咖Live」實(shí)錄摘選：
從無線電雷達(dá)說起
相信大家都看過《敦刻爾克》這部電影，它讓二戰(zhàn)那段歷史重新進(jìn)入大家視野。講起二戰(zhàn)歐洲戰(zhàn)場就少不了要說起不列顛空戰(zhàn)，不列顛空戰(zhàn)大概分為四個階段，在 1940 年 7 月-10 月，不列顛空戰(zhàn)的最關(guān)鍵階段，德國一共出動了約 4.6 萬架次飛機(jī)，投彈 6 萬噸，被擊落各型飛機(jī) 1733 架，損失空行人員 6 千人；而英國飛機(jī)共損失 915 架，飛行員 414 人，雙方飛機(jī)損失比為 0.5:1，飛行員損失比是 0.069 : 1。
事實(shí)上，德國的戰(zhàn)機(jī)性能和飛行員素質(zhì)是高于英國的，可為什么贏得戰(zhàn)爭的是英國人？其中一個重要原因就是英國人有雷達(dá)。
上圖左邊就是當(dāng)時在英吉利海峽部署對空警戒的雷達(dá)陣位，每個小黃點(diǎn)是一部雷達(dá)，紅線是雷達(dá)能覆蓋的區(qū)域。我們可以看到，德國飛機(jī)還沒有進(jìn)入英國領(lǐng)空，就會被英國人利用雷達(dá)發(fā)現(xiàn)，飛機(jī)的數(shù)量、航向都在英國掌握之中，后者就可以針對性地起飛戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行攔截，飛行員可以以逸待勞，不用長時間在空中巡邏。
最早的雷達(dá)是 1935 年英國部署的，叫本土鏈雷達(dá)，后來二戰(zhàn)中又部署了地空本土鏈，也就是我們講的雷達(dá)，上圖的右邊。
雷達(dá)第一次登上歷史舞臺，就發(fā)揮了非常重要的作用，后來在太平洋戰(zhàn)爭中，又幫助美國海軍打贏了日本。
雷達(dá)的主要功能是什么？一個是測距，一個是側(cè)角。
來看一下上面這張圖的左邊，這是一個極坐標(biāo)系，我們可以通過一個距離和兩個角度來確定空間的唯一一個點(diǎn)，各種各樣的雷達(dá)都是在想辦法測出這三個參數(shù)。
雷達(dá)測距將無線電波發(fā)射出去，如果遇到目標(biāo)就會反射回來，由于電磁波的傳播速度是一定的，只需要知道無線電波的飛行時間就可知道目標(biāo)距離，而目標(biāo)角度可以通過無線電波的指向來確定。
雷達(dá)都是有天線的，為的就是集中無線電波的能量向一個方向發(fā)射。這一點(diǎn)和廣播完全不一樣，廣播是向四周輻射。波束窄了，要覆蓋一定空域，讓波束掃描起來最簡單的方法就是機(jī)械旋轉(zhuǎn)，一個電機(jī)帶著天線旋轉(zhuǎn)就可以了，可是這樣太慢了，好不容易發(fā)現(xiàn)一個目標(biāo)，要再轉(zhuǎn)一圈兒才能重新測量一次，而且旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的可靠性也比較差。
人們非常聰明地發(fā)明了相控陣?yán)走_(dá)，這種雷達(dá)沒有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，是靠密密麻麻排列的 T/R 組件來實(shí)現(xiàn)波束掃描的，其具體原理和光學(xué)相控陣?yán)走_(dá)一樣，上面右下角兩張圖，左邊是一種機(jī)械旋轉(zhuǎn)雷達(dá)，右邊是戰(zhàn)斗機(jī)用的相控陣?yán)走_(dá)。
可能有人會問，我們?yōu)槭裁匆獜臒o線電雷達(dá)講起，因?yàn)榧す饫走_(dá)就是完完全全脫胎于無線電雷達(dá)技術(shù)。
電磁波
變化的電場會產(chǎn)生磁場，變化的磁場會產(chǎn)生電場，然后電場又產(chǎn)生磁場，磁場又產(chǎn)生電場，這樣反反復(fù)復(fù)，合起來，就產(chǎn)生了電磁場，變化的電磁場在空間傳播就是電磁波。
上面左邊這張圖，紅色的是電場，藍(lán)色的是磁場。通過這張圖也可以看到，電磁場的變化是周期性的，這個周期的空間長度就是波長。
光速也就是電磁波傳播的速度，光速除以波長就是電磁波頻率。頻率是電磁波非常重要的特性，按照頻率順序，把這些電磁波排列起來就是電磁波譜。如果把每個波段的頻率由低至高依次排列，它們是：無線電波，微波，紅外線，可見光，紫外線，X 射線，γ 射線。其中，無線電波頻率最低，波長最長，γ 射線頻率最高，波長最短。無線電和光的本質(zhì)都是電磁波......
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