在特斯拉幾起安全事故之后，人們認(rèn)識(shí)到了毫米波雷達(dá)和單目攝像頭在識(shí)別物體時(shí)存在的天然短板，激光雷達(dá)（LiDAR）技術(shù)路線得到無人駕駛業(yè)界的進(jìn)一步確認(rèn)，將在未來無人駕駛中處于關(guān)鍵核心地位。
汽車激光雷達(dá)市場(chǎng)前景
無人駕駛已成為未來最值得期待的汽車技術(shù)之一，世界級(jí)IT企業(yè)和汽車業(yè)巨頭幾乎抱團(tuán)涌入無人駕駛市場(chǎng)。Google和百度在無人駕駛各自耕耘多年，蘋果造車的傳言隨時(shí)可能躍上頭條，馬斯克（Musk）當(dāng)然不會(huì)錯(cuò)過讓特斯拉造出超級(jí)無人駕駛車的機(jī)會(huì)，寶馬、奔馳、大眾、奧迪、沃爾沃、福特、豐田、本田、比亞迪、長(zhǎng)安汽車等中外品牌也紛紛投入其中。
受無人駕駛概念近年走紅的影響，激光雷達(dá)技術(shù)被科技行業(yè)提及的次數(shù)也漸漸頻繁。激光雷達(dá)技術(shù)是無人駕駛汽車的關(guān)鍵核心技術(shù)之一，因測(cè)距精度高，方向性強(qiáng)，響應(yīng)快，不受地面雜波影響等優(yōu)勢(shì)，且能有效提供車輛決策與控制系統(tǒng)所需之信息，成為目前無人駕駛環(huán)境感測(cè)最有效方案。
據(jù)國(guó)外調(diào)研機(jī)構(gòu)的分析預(yù)測(cè)，2015年全球汽車激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模約為6千2百萬美元，預(yù)計(jì)2020年全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2.7億美元左右。2016～2020年將以34%年復(fù)合成長(zhǎng)率增長(zhǎng)。
激光雷達(dá)能否大規(guī)模運(yùn)用在無人駕駛汽車，主要取決于成本和效果。如果低成本的激光雷達(dá)方案能達(dá)到汽車業(yè)界期望的效果，將極大地推動(dòng)無人駕駛汽車上市進(jìn)度，激光雷達(dá)滲透率會(huì)直線上升。
無人駕駛必備激光雷達(dá)
激光雷達(dá)，毫米波雷達(dá)和攝像頭是無人駕駛的三大關(guān)鍵傳感器技術(shù)，Google、Audi和百度等公司研發(fā)的無人駕駛汽車基本都采用了激光雷達(dá)。
激光雷達(dá)在無人駕駛的兩個(gè)核心作用：
1．3D建模進(jìn)行環(huán)境感知。通過激光掃描可以得到汽車周圍環(huán)境的3D模型，運(yùn)用相關(guān)算法比對(duì)上一幀和下一幀環(huán)境的變化可以較為容易的探測(cè)出周圍的車輛和行人。
2．SLAM加強(qiáng)定位。激光雷達(dá)另一大特性是同步建圖（SLAM），實(shí)時(shí)得到的全局地圖，通過與高精度地圖中特征物的比對(duì)，可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航及加強(qiáng)車輛的定位精度。
激光雷達(dá)優(yōu)點(diǎn)
激光雷達(dá)由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng) 、信息處理三部分組成：激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機(jī)再把從目標(biāo)反射回來的光脈沖還原成電脈沖，最后經(jīng)過一系列算法來得出目標(biāo)位置（距離和角度）、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度、振動(dòng)和姿態(tài)）和形狀，可以探測(cè)、識(shí)別、分辨和跟蹤目標(biāo)。
1．解析度高，測(cè)距精度高，小于2公分、角度分辨率約0.09度，如此高的解析度可完整繪出物體輪廓，外加垂直偵測(cè)角度中，平均每0.4度即有一個(gè)掃描層、全周資料更新率15赫茲（Hz），車輛周圍環(huán)境將無所遁形。
2．抗有源干擾能力強(qiáng)，激光雷達(dá)的脈沖光束發(fā)射器之口徑非常小，即接收器可接收脈沖光束的區(qū)域亦非常狹窄，因此，受到其他紅外線雷達(dá)光束干擾的機(jī)會(huì)就非常小。此外，脈沖光束實(shí)質(zhì)上屬紅外線波，不會(huì)受電磁波影響，因此，在一般應(yīng)用環(huán)境中能干擾激光掃描儀的信號(hào)源不多，適用于高度自動(dòng)化的系統(tǒng)。
3．探測(cè)性能好，對(duì)于激光掃描儀，僅有被脈沖光束照射的目標(biāo)才會(huì)產(chǎn)生反射，且紅外線波并不像電磁波會(huì)受回波干擾等問題，對(duì)于環(huán)境的幾何形狀、障礙物材質(zhì)等，均不影響激光掃描儀的偵測(cè)結(jié)果。以系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度而言，因信號(hào)具高穩(wěn)定性激光掃描儀的信號(hào)可信度十分高。
4．不受光線影響，激光掃描儀可全天候進(jìn)行偵測(cè)任務(wù)，且其偵測(cè)效果不因白天或黑夜而有所影響，這也是目前無人駕駛車中許多采用的攝像頭感測(cè)器所達(dá)不到的功能。
5．測(cè)速范圍大，激光掃描儀可成功掃描出障礙物的相對(duì)速度高達(dá)每小時(shí)200公里之輪廓，也就是說，對(duì)于車系統(tǒng)，激光掃描儀并不局限在市區(qū)或低速應(yīng)用情境，高速移動(dòng)下的情境亦可被應(yīng)用，此對(duì)車輛增加移動(dòng)速度后之安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)有顯著的幫助，系統(tǒng)應(yīng)用上更具有彈性。
激光雷達(dá)缺點(diǎn)
1．紅外線波受天候和大氣的影響，在一般晴朗或良好氣候條件中的光衰較小，傳播距離和理想值接近；若在大雨、下雪、濃霧等非晴朗氣候條件下，紅外線波的偵測(cè)能力會(huì)大幅衰減，感測(cè)距離亦受影響。
2.價(jià)格高，Velodyne 64線 激光雷達(dá)的供應(yīng)價(jià)格高達(dá)8萬美元，已開發(fā)出了相對(duì)便宜的32線和16線激光雷達(dá)的價(jià)格也分別3萬美元與8000美元，若要普及應(yīng)用，價(jià)格是一大障礙。
3．龐大信息流，64線 3D激光雷達(dá)每秒產(chǎn)生一百三十萬筆偵測(cè)資料，解析度較低的32線激光雷達(dá)每秒產(chǎn)生七十萬筆偵測(cè)資料，如此快速且大量的資料是嵌入式系統(tǒng)難以負(fù)荷起的工作，需要專業(yè)處理器才能完整處理。
Velodyne 64線 激光雷達(dá)
國(guó)內(nèi)外激光雷達(dá)廠商
看好激光雷達(dá)在無人駕駛汽車的應(yīng)用前景，促使許多公司包括創(chuàng)業(yè)公司都試圖挑戰(zhàn)激光雷達(dá)。國(guó)外領(lǐng)先公司有Velodyne、Quanergy、LeddarTech、Continental等，國(guó)內(nèi)有北科天繪、禾賽科技、思嵐科技、華達(dá)科捷、速騰聚創(chuàng)等。
表1：國(guó)內(nèi)主流外激光雷達(dá)廠商
國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)機(jī)遇與挑戰(zhàn)
近幾年，在無人駕駛應(yīng)用前景的召喚下，國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)企業(yè)迎來了產(chǎn)品爆發(fā)，北科天繪在2016年5月推出了首款16線360度導(dǎo)航激光雷達(dá)——R-Fans；速騰聚創(chuàng)（RoboSense）在10月28日也對(duì)外發(fā)布了RS-LiDAR，是一款16線激光雷達(dá)。在此之前華達(dá)科捷和禾賽科技已經(jīng)研發(fā)出32線的激光雷達(dá)。
北科天繪16線激光雷達(dá)
速騰聚創(chuàng)（RoboSense）16線激光雷達(dá)
雖然目前國(guó)外公司掌握了相對(duì)成熟的技術(shù)，不過在無人駕駛市場(chǎng)初起階段，國(guó)內(nèi)公司也有機(jī)會(huì)用一款過硬的產(chǎn)品進(jìn)入該市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)企業(yè)需抓住機(jī)遇，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、識(shí)別算法、系統(tǒng)集成等各方面，要扎實(shí)做好功課，提高技術(shù)水平。
除了本身精密儀器的技術(shù)要求，將激光雷達(dá)線數(shù)增加并放至車載環(huán)境使用，國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)受限于技術(shù)實(shí)力也面臨不少挑戰(zhàn)。
首先，在追求探測(cè)視角和精度，并且要滿足車用小型化。線數(shù)增加后，存在核心技術(shù)難點(diǎn)；其次，行車實(shí)時(shí)采集信息時(shí)要求采集頻率要達(dá)到1G/s，對(duì)信號(hào)提取與處理能力，提出了更高要求；最后重點(diǎn)在降低成本和批量生產(chǎn)的穩(wěn)定性。
總結(jié)：作為無人駕駛系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的激光雷達(dá)帶來了大幅度降低無人汽車入門門檻的可能。期望國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)產(chǎn)品在前景廣闊的無人駕駛領(lǐng)域走在前列。
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