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汽車制造

飛速狂奔的激光雷達市場,也許跑錯了道

星之球科技 來源:搜狐2018-07-19 我要評論(0 )   

圖片來源:視覺中國從世界范圍來看,Waymo、優(yōu)步(Uber)、Lyft、百度(Baidu)和梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz)等廠商正逐步加

 
 
圖片來源:視覺中國
 
從世界范圍來看,Waymo、優(yōu)步(Uber)、Lyft、百度(Baidu)和梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz)等廠商正逐步加大對無人駕駛的研發(fā)和量產(chǎn)力度,其關(guān)鍵性的就是在于雷達技術(shù)和應(yīng)用上的突破。
 
而大部分企業(yè)更是瞄準了激光雷達這塊“香饃饃”,Yole Développement分析預(yù)計全球汽車激光雷達市場將在2023年達到50億美元,到2032年將達到280億美元。
 
作為無人駕駛的核心技術(shù),激光雷達是一種集激光、全球定位系統(tǒng)(GPS)和IMU(Inertial Measurement Unit,慣性測量裝置)三種技術(shù)于一身的系統(tǒng),用于獲得數(shù)據(jù)并生成精確的DEM(數(shù)字高程模型)。
 
 
 
激光雷達發(fā)展歷程
 
在大多數(shù)參與自動駕駛玩家看來,激光雷達是實現(xiàn)自動駕駛的必要基礎(chǔ),傳統(tǒng)雷達無法識別物體細節(jié),而攝像機在暗光或逆光條件下識別效率明顯降低。
 
但是,市場的火熱發(fā)展也正讓激光雷達出現(xiàn)了一些不一樣的認知,飛速狂奔的激光雷達,也許已經(jīng)“跑錯了道”。
 
弄錯了認知方向:體積大、價格高是激光雷達的“標配”
 
激光雷達應(yīng)用于無人駕駛,要從Velodyne說起。早在2004年,美國國防部高級研究計劃署(DARPA)主辦了一場跨越莫哈韋沙漠的無人駕駛挑戰(zhàn)賽,這個比賽的初衷是刺激軍事和商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的自動駕駛技術(shù)研發(fā)。
 
Velodyne的創(chuàng)始人David Hall在此次比賽中敏銳的發(fā)現(xiàn)了激光雷達裝置在自動駕駛技術(shù)中的優(yōu)勢,并開始著手研究。不久,Velodyne研發(fā)出了第一臺激光雷達,其直徑達到30英寸,重量接近100磅。
 
時至2010年,谷歌推出無人駕駛汽車項目。谷歌車頂所使用的“車頂花盆”就是Velodyne 生產(chǎn)的64線激光雷達傳感器,成本約為7.5萬美元,其成本占到一輛谷歌無人車近一半。
 
 
谷歌無人車的“車頂花盆”
 
而這個“車頂花盆”,并不招人待見。
 
一個明顯的問題就如無人駕駛測試車的外觀,激光雷達體積較大,安裝在測試車上相當笨重,因此Alphabet子公司W(wǎng)aymo的測試車采用了黑色巨大弧形車頂,而豐田和優(yōu)步的測試車頂上則像頂了個咖啡罐。
 
長此以往,廠商開始認為,體積大、價格昂貴,是目前激光雷達的“標配”。
 
但是,一批研發(fā)機構(gòu)已經(jīng)開始著手解決這個“痛點”,2015年Velodyne發(fā)布16線激光雷達,價格從7.5萬美元的降至8000美元;2018年3月,Cepton公司推出第四代產(chǎn)品Vista,其是目前市場中功耗最低,體積最小的傳感器,且價格低于1000美金。
 
 
低于1000美元的“Vista”激光雷達
 
與機械激光雷達(如Velodyne)、固態(tài)激光雷達(如Quanergy)和flash激光雷達(如LeddarTech)不同,Cepton采用微動技術(shù)(MMT),并與日本某一級供應(yīng)商進行合作,將激光雷達應(yīng)用于車燈的空箱之中,進一步拓展激光雷達的應(yīng)用領(lǐng)域。
 
搞錯了應(yīng)用場景:只有無人駕駛激光雷達才能“大展拳腳”
 
激光雷達在現(xiàn)階段智能車輛實現(xiàn)中是不可或缺的傳感器,它具備精確的測距、空間定位與描述、可靠的障礙物檢測等獨特能力。
 
通過高分辨率激光雷達,有助于實現(xiàn)復(fù)雜交通環(huán)境下自主駕駛,特別是針對交通擁堵、狹窄道路、小區(qū)和停車場等特殊場景。
 
激光雷達在無人駕駛中占盡了風頭,讓許多廠商和消費者們開始認為只有無人駕駛才能讓激光雷達“大展拳腳”。誠然,事實證明激光雷達之于無人駕駛就如水之于魚,有著不可替代性,但是也要看到,激光雷達的應(yīng)用場景不僅局限于無人駕駛領(lǐng)域。
 
要滌蕩這種認知,首先要明白激光雷達的工作原理。所謂激光雷達,就是通過使用光來測量距離,激光雷達能夠非??焖俚夭杉瘶狱c——每秒高達150萬個數(shù)據(jù)點。
 
想象一下,當發(fā)出光脈沖時啟動秒表,然后當光脈沖(從遇到的第一個物體反射出來)返回時停止計時器;通過測量激光的“飛行時間”,并且知道脈沖行進的速度,就可以計算距離。
 
 
 
激光雷達的應(yīng)用原理
 
傳感器通過快速的對整個環(huán)境進行采樣,可以形成一個完整的點云,而此種運作方式在許多領(lǐng)域都將大有可為。比如:
 
應(yīng)用于機器人領(lǐng)域,激光雷達解決了機器人行走的問題,知道如何路徑規(guī)劃,以及避障的功能,如鐳神智能、波士頓動力公司都在此方面進行了嘗試并有產(chǎn)品產(chǎn)出;
在無人機測繪領(lǐng)域,激光雷達可以對正在作業(yè)中的礦山和施工現(xiàn)場做精確的三維建模;
比如Cepton的SORA200產(chǎn)品,重僅僅550克,探測距離達到200米,專門提供無人機測繪解決方案;
在鐵路領(lǐng)域,激光雷達可以測量車輛,并可在中央車頂配備慣性測量單元(IMU)和 GPS天線,用以獲得軌道沿線經(jīng)緯度信息的3D數(shù)據(jù)。
 
 
Cepton SORA200 應(yīng)用于無人機上
 
再談汽車駕駛領(lǐng)域,除了無人駕駛中激光雷達作為汽車的“眼睛”可以實現(xiàn)路障識別外,其還可以應(yīng)用于自動緊急制動(AEB)系統(tǒng),采用雷達測出與前車或者障礙物的距離,然后利用數(shù)據(jù)分析模塊將測出的距離與警報距離、安全距離進行比較,從而保障人為駕駛的安全性。
 
此外,在汽車零配件領(lǐng)域,與機械激光雷達(如Velodyne)、固態(tài)激光雷達(如Quanergy)和flash激光雷達(如LeddarTech)不同,Cepton采用微動技術(shù)(MMT),并與日本某一級供應(yīng)商進行合作,將激光雷達應(yīng)用于車燈的空箱之中,進一步拓展激光雷達的應(yīng)用領(lǐng)域。
 
辨錯了配件關(guān)系:激光雷達可取代其他冗余
 
激光雷達、雷達與攝像頭之間,永遠都不會是取代與被取代的關(guān)系。
 
特斯拉CEO伊隆·馬斯克(Elon Musk)曾認為:他可以在不依靠一項技術(shù)的情況下打造出自動駕駛汽車和半自動駕駛汽車。該技術(shù)就是激光雷達(LiDAR),即使用激光來幫助汽車繪圖和穿梭于周圍的環(huán)境。
 
馬斯克認為,其可以依靠攝像頭和雷達——在不使用激光雷達的情況下——來完成自動駕駛系統(tǒng)所需的大部分工作。
 
這也是目前一些廠商對于激光雷達的看法:過于冗余。事實真正的如此嗎?實際上,激光雷達傳感器可帶來冗余和重疊的功能,這是打造無人駕駛汽車所需要的東西,讓車輛即便面對最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境,也能夠應(yīng)對。
 
目前來說,無人駕駛所必備的三種設(shè)備:攝像頭、激光雷達和雷達,他們各自有著自己的優(yōu)點。
 
例如,攝像頭能夠識別物體,但在某些黑暗和低光照的條件下很難看清物體。而激光雷達則能夠從一個物體上反射激光,進而形成一個圖像,即使雨雪可能限制其有效性,也可能會避免照明問題。
 
這些優(yōu)點和缺點,雖然每種技術(shù)都提供一定程度的冗余,但從安全性的角度來說必須存在的。無人駕駛當前最為人所詬病的就是安全性問題,比如Uber今年3月18日發(fā)生的無人駕駛首例致死車禍,其原因在于無人車傳感器已經(jīng)探測到這位正在橫穿馬路的行人,但自動駕駛軟件沒有在當下采取避讓措施。
 
作為傳感器本身來說,多類型多渠道的傳感器能夠形成聯(lián)動效應(yīng),進而一定程度上增加無人駕駛的安全性。畢竟,只要有0.01%的風險,就會有人因此付出生命的代價。
 
同樣,從另一個角度來看,馬斯克不看好激光雷達也是因為特斯拉正試圖以最低的成本來開發(fā)自動駕駛汽車,以低成本并專注軟件的方式來替代激光雷達的高昂價格。
 
但實際上,隨著技術(shù)的完善性和發(fā)展,激光雷達的價格正在逐步下降。Otto公司使得激光雷達技術(shù)較數(shù)年前不僅功能大幅提升同時成本下降了近九成,其產(chǎn)品主要用于18輪的大型貨運掛車上。
 
而Cepton公司在保證性能的基礎(chǔ)上,更是承諾將Vista的售價降至200美元以下,并已經(jīng)投入量產(chǎn)。
 
狂奔的激光雷達,該走向何方?
 
激光雷達發(fā)展至今,市場已經(jīng)是一片紅海,如何能夠在激烈的競爭中展現(xiàn)出自身優(yōu)勢,狂奔的激光雷達,又該走向何方呢?
 
其實,激光雷達發(fā)展中面臨著更多的機遇與挑戰(zhàn),比如材質(zhì)、環(huán)境、行駛速度和成本依然是激光雷達需要攻堅的難題,與此同時,其也面臨著許多的機遇。
 
比如,其在智能機器生態(tài)系統(tǒng)中就將大有可為。與使用二維圖像相比,點云能夠更容易的被計算機使用,用于構(gòu)建物理環(huán)境的三維形象——二維圖像是人腦最容易理解的數(shù)據(jù),而對于計算機來說,點云是最容易理解的。
 
再如,智能激光雷達能為無人駕駛“安全護航”。
 
比如Cepton所研制的微動技術(shù)(MMT),其可以實現(xiàn)傳感器無任何旋轉(zhuǎn)或摩擦部件,從而將雷達深度集成與車身之中,提高產(chǎn)品的安全性。在自動駕駛、主動安全和高精度地圖方面,Vista提供了很好的解決方案。
 
總的來說,激光雷達是實現(xiàn)無人駕駛的重要傳感器,由于其功能特性可以在復(fù)雜交通環(huán)境的感知中起到關(guān)鍵作用,越來越受高度重視。
 
當然,激光雷達在應(yīng)用市場的過程中也存在著一些機遇和挑戰(zhàn),具體激光雷達這條路怎么“走得好、走得穩(wěn)”,這還需要市場和時間來檢驗。

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激光雷達自動駕駛
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