激光雷達能夠兼顧上述兩款傳感器的優勢。與雷達一樣,激光雷達測距能力非常強悍,有些激光雷達也有測速能力。同時,其分辨率也比雷達要高,這就意味著它能偵測到更小的物體,并且分辨出這些物體是行人、立柱或是圍欄。與攝像頭相比,激光雷達在任何光線條件下效果都不錯。但激光雷達的缺點是造價太高,目前還不能大規模使用在量產車上。
什么是激光雷達傳感器?
激光雷達傳感器是利用激光技術進行測量的傳感器,它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表,它的優點是能實現無接觸遠距離測量,速度快,精度高,量程大,抗光、電干擾能力強等。
激光器按工作物質可分為 4種。①固體激光器:它的工作物質是固體。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器 (即YAG激光器)和釹玻璃激光器等。它們的結構大致相同,特點是小而堅固、功率高,釹玻璃激光器是目前脈沖輸出功率最高的器件,已達到數十兆瓦。②氣體激光器:它的工作物質為氣體。現已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器,其形狀如普通放電管,特點是輸出穩定,單色性好,壽命長,但功率較小,轉換效率較低。③液體激光器:它又可分為螯合物激光器、無機液體激光器和有機染料激光器,其中最重要的是有機染料激光器,它的最大特點是波長連續可調。④半導體激光器:它是較年輕的一種激光器,其中較成熟的是砷化鎵激光器。特點是效率高、體積小、重量輕、結構簡單,適宜于在飛機、軍艦、坦克上以及步兵隨身攜帶。可制成測距儀和瞄準器。但輸出功率較小、定向性較差、受環境溫度影響較大。
什么是固態激光雷達?
這要從傳統的機械轉動式激光雷達說起,早期的激光雷達為了探測車身周邊全部的信息,只能將激光發射器安裝在可以 360 度旋轉的萬向節上,這樣一個活動的零部件其耐用性和可靠性難以做到讓人滿意。激光雷達要進軍主流市場就必須切換成固態設計,這就需要新的裝置將激光發射到不同方向以覆蓋車輛周邊環境。
目前,技術人員提出三種主要的固態激光雷達解決方案:
第一種是基于微機電系統(MEMS),整套系統只需一個很小的反射鏡就能引導固定的激光束射向不同方向。由于反射鏡很小,因此其慣性力矩并不大,可以快速移動,速度快到可以在不到一秒時間里跟蹤到 2D 掃描模式。
MEMS 激光雷達的一大優勢是傳感器可以動態調整自己的掃描模式,以此來聚焦特殊物體,采集更遠更小物體的細節信息并對其進行識別,這是傳統機械激光雷達無法實現的。
第二種激光雷達采用相控陣設計,它搭載的一排發射器可以通過調整信號的相對相位來改變激光束的發射方向。如果發射器同步發射激光,激光則會射向同一個方向。不過,如果左側發射器相位處在右側之后,激光則會發射向左邊,向右發射同理。雖然原理簡單易懂,但大多數相控陣激光雷達現在依然待在實驗室里。
第三種是快閃雷達,它運行起來更像攝像頭。激光束會直接向各個方向漫射,因此只要一次快閃就能照亮整個場景。隨后,系統會利用微型傳感器陣列采集不同方向反射回來的激光束。快閃雷達的一大優勢是它能快速記錄整個場景,避免了掃描過程中目標或激光雷達移動帶來的各種麻煩。不過,這種方式也有自己的缺陷。像素越大,要處理的信號就越多。將海量像素塞進光電探測器,必然會帶來各種干擾,其結果就是精度的下降。
小電評:
自動駕駛的路途上,注定充滿坎坷。想要讓汽車擁有對環境的識別能力,雷達、攝像頭與激光雷達三者并用,才能超越天氣、光線等外界環境影響,這其中激光雷達又以更高的精度和遠度而成為絕對的王者,而汽車上又必須以固態雷達為主力。就這樣,激光雷達一步步發展到今天,已經初步具備大規模裝備的條件,主要是成本已經逐步下探,為大批量運用做好了準備。
無人駕駛的重大意義:
1,安全性。大家知道中國每天死于交通事故人超過五百人,我經常跟我的工程師說如果因為你的努力而讓中國無人駕駛早一天實現,你就多救了五百條人命。我本來以為美國交通狀況會好很多,在美國雖然人口比中國少很多,美國每天死于交通事故人也在一百人左右,美國總共有三億人口。安全是人類對無人駕駛非常高的期待。
2,效率提高。我們每天可以堵塞浪費掉的時間,因為你堵塞的時候仍然可以工作,另外交通效率也可以大幅度的提升,有無人車以后停車場可能不再那么需要,停車場有人駕駛的時候是非常必要的,在無人車的時候不是那么的需要,大家可以想想這是為什么。
3,經濟性。如果今天用無人駕駛車做出租車,出租車的成本就是每公里代價起碼可以下降一半,就能夠讓我們的出行變得更有效、更經濟。每個城市因為引進無人駕駛、智慧交通可以提高效率,提升停車場利用率,可以降低死亡率,可以提高整個的效率,這是為什么很多城市積極參與和推動無人駕駛的發展。過去一段時間,我走訪非常多的城市,我非常高興看到中國很多地方領導者很有遠見、很有勇氣承擔推動無人駕駛的落地和發展。
無人駕駛要發展,最重要是產業的融合,也就是說把汽車、出行產業、高科技產業融合在一起,才能夠發揮真正的效率,這不是任何一個產業單打獨斗的結果。哪一個國家這三個產業融合最好、融合的最有效率,就能夠贏得這一輪競爭的勝利。
自動駕駛未來將是標配?
有數據統計,目前全球有240多家企業不同程度涉足開發汽車的自動駕駛技術,除了國際上的谷歌、高通、英特爾、通用等科技巨頭,國內的BAT、蔚來汽車等也正對該領域重金投入。
轉載請注明出處。