激光雷达(LiDAR)——自动驾驶汽车之眼

自动驾驶汽车如何避开前方的障碍物?自动驾驶汽车的核心技术均与驾驶者的安全紧密相关,所以在设计上需要达到非常精确的程度。其中,迅速采集并准确识别周围环境信息的激光雷达技术,被称作是一把开启自动驾驶汽车商用化之门的钥匙也不为过。

 那么被称之为自动驾驶汽车之眼的激光雷达究竟是什么样的技术?  

自动驾驶汽车的三个核心工作原理是“认知”、“决策”、“控制”。自动驾驶汽车在行驶过程中自行感知周围环境及道路情况,并依据感知信息完成处理融合过程,形成对全局的理解,进一步通过各种算法决策如何应对,最后将决策信息传递给各控制系统形成执行命令,完成驾驶动作。如果要选出其中最重要的技术的话,那应该就是“认知”。 迅速并准确地识别周围环境才能及时做出决策和控制作业。

通过认知技术识别的行驶信息如下:

∨ 与前方车辆的安全距离

∨ 读取当前行驶的车道信息

∨ 区分弯道和直道

∨ 感知前方突发情况以及人/物体等

 怎么去“看”? 

激光雷达的基本原理:

为了能够准确地判断周围环境,自动驾驶汽车上装载着各种测量传感器和摄像头。激光雷达(LightDetection And Ranging, LIDAR,“光”和“雷达”的组合词)是一种车载高科技传感器,是帮助自动驾驶汽车以3D形式识别环境并安全行驶的装备。其基本原理是:传感器每秒发射数万或数十万个激光脉冲,当发出光脉冲时启动秒表,然后当光脉冲(从遇到的第一个人/物体时反射出来)返回时停止计时器,通过测量光脉冲的“飞行时间”,进而计算传感器及车与人/物体之间的距离。

用激光当“棍子”来测量距离 (图片来源:36氪)

20世纪60年代首次登场的激光雷达技术原本是宇航员用来绘制月球表面图景或考古学家绘制地图的。之后应用领域不断扩大,进入21世纪之后逐渐被用在自动驾驶汽车领域,目前成了高级驾驶辅助系统(ADAS)的最核心技术之一。

激光雷达的“可见范围”?

那么激光雷达受如此青睐的原因是什么呢?实际上,除了激光雷达以外,也有其他以类似的原理工作的传感器。比较有代表性的有采用声波的发射和接受方式的“声纳”或使用电波的雷达等。在这些技术当中,激光雷达尤其备受关注全靠它所具有的3D全息投影(3D mapping)技术。车载激光雷达主要采用905nm波长的激光。因此激光的发散角小,清晰度和精确度都很出众。可以生成三维激光点云也是激光雷达的优点。另外,激光雷达都会安装在车顶,这也是为了能确保进行360度扫描。不仅是前方和侧面,可四面无死角的进行实时的环境信息感知。

激光雷达的低价化是其规模商用化的核心?

然而目前离激光雷达可普遍商用还有一段距离。最大的问题就是其昂贵的价格。诞生于美国加州的Velodyne,最早2007年开始对外出售第一款激光雷达产品,售价高达8万美元,之后通过持续的研发,现如今价格降至8000美元左右。据预测,激光雷达2020年市场规模有望超100亿。预计激光雷达受益于技术提升及产能提升,2020年其价格有望降到250美元左右。实际上,为了降低激光雷达的成本各厂家也在不断地进行各种尝试。当前,通过缩小水平视角,限制探测范围来降低成本的产品即将上市。也有一些厂商尝试减少激光线束或用集成芯片代替传感器和处理器等方式。

激光雷达在自动驾驶汽车及ADAS技术竞争中将发挥多么重要的作用让人拭目以待。让我们一起期待高新技术与安全性兼具的自动驾驶汽车其未来的发展!

文章转自:智享汽车圈

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