激光雷達是以發(fā)射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。激光雷達被廣泛應用于導航領域,如機器人、無人機的避障以及智能車的自動駕駛領域,應用場景不斷擴大,打破了原來僅局限于應用于軍事領域的局面,而在民用和商業(yè)領域得到較快發(fā)展。
隨著掃描、攝影、衛(wèi)星定位及慣性導航系統(tǒng)的集成,利用不同的載體及多傳感器的融合,直接獲取星球表面三維點云數(shù)據,從而獲得數(shù)字高程模型DEM、數(shù)字表面模型DSM、數(shù)字正射影像DOM及數(shù)字線畫圖DLG等,實現(xiàn)了激光雷達三維影像數(shù)據獲得技術的突破。
激光雷達的工作原理與雷達非常相近。簡而言之,就是以激光作為信號源,由激光器發(fā)射出的脈沖激光,打到地面的樹木、橋梁、道路和建筑物上引起散射,一部分光波會反射到激光雷達的接收器上。根據激光測距原理計算,就得到從激光雷達到目標點的距離。
激光雷達前景可期,主流的技術路線有哪些呢?從目前來看,這一市場有三大主流技術路線,即掃描式雷達、MEMS激光雷達、閃光式雷達(FlashLidar)。就企業(yè)布局狀況而言,作為未來自動駕駛核心傳感器的代表,激光雷達核心技術主要掌握在Ibeo、Velodyne、Quanergy三家國外企業(yè)中。
美國Velodyne的機械式激光雷達起步較早,技術優(yōu)勢明顯,同時與谷歌、福特、Uber、百度、通用汽車等全球自動駕駛領軍企業(yè)建立了合作關系,占據了車載激光雷達大部分的市場份額。在國內,百度、德爾福、戴姆勒、采埃孚、英特爾等在激光雷達領域均有所布局。
專業(yè)人士指出,未來中國的自動駕駛軟硬件市場主要增量來自激光雷達,對于采用激光雷達路線的L3級別車輛而言,通常需要一個機械式或5個左右的固態(tài)雷達,且激光雷達價格較為昂貴。而與激光雷達硬件配套的技術,也正加緊迭代升級。
激光雷達技術,能夠在一定程度上解決城市建設、國土規(guī)劃、虛擬顯示、電子娛樂、災害預防與控制等方面的數(shù)據需求,并涉及測繪、電力、國土、規(guī)劃、交通等多個領域的產業(yè)部門的用戶。從分類來看,目前激光雷達的測距技術有三種,TOF、FMCW、AMCW。其中,TOF和FMCW作為被業(yè)內采用的方案已經吸引諸多廠商布局,AMCW技術應用較有限。
目前行業(yè)內主要以TOF技術為主,其具有算法簡單、成本低廉的優(yōu)勢,并且已經有眾多廠家入局。隨著TOF激光雷達入局者不斷增加,性能不斷提升,價格逐漸下探,未來TOF得到更為廣泛的應用。
在數(shù)字經濟體系或系統(tǒng)架構中,貫穿始終、覆蓋各場景的就是數(shù)據。在由感知、傳輸、處理以及存儲、反饋、執(zhí)行等構成的整個信息系統(tǒng)中,始終傳遞也是“數(shù)據”。傳感技術要想真正發(fā)揮作用,就需要結合各類數(shù)據進行綜合考慮。作為數(shù)字經濟的核心技術之一,傳感技術、裝備制造產業(yè)的發(fā)展今后將得到國內外人士的持續(xù)關注。
更為關鍵的是,隨著云計算、大數(shù)據、物聯(lián)網、工業(yè)互聯(lián)網等新技術、新應用的不斷滲透,信息安全作為國家安全的一部分,其重要性日益凸顯。傳感器作為信息采集的入口及信息安全的端口,其安全性事關個人隱私與產業(yè)健康發(fā)展?;诖?,提升傳感技術應用的安全性和易用性將成為其引領行業(yè)蛻變的下一個突破口。
激光本身具有非常精確的測距能力,其測距精度可達幾個厘米,而LIDAR系統(tǒng)的精確度除了激光本身因素,還取決于激光、GPS及慣性測量單元(IMU)三者同步等內在因素。隨著商用GPS及IMU的發(fā)展,通過LIDAR從移動平臺上(如在飛機上)獲得高精度的數(shù)據已經成為可能并被廣泛應用。
未來自動駕駛將是拉動行業(yè)的發(fā)展的最大動力之一。激光雷達作為高級別無人駕駛必須的核心傳感器,車規(guī)適應性將成為激光雷達進入自動駕駛市場的基本條件。目前國內外一些廠商已經陸續(xù)推出車規(guī)級激光雷達產品,包括lbeo、Innoviz、速騰聚創(chuàng),推出的車規(guī)級激光雷達的有Velodyne、佳光科技,其他激光雷達廠商目前也在研發(fā)車規(guī)級激光雷達,未來,我們將看到更多的車規(guī)級激光雷達出現(xiàn)在市場上。