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神奇的激光雷达厉害在哪儿,车载激光雷达市场

发布时间:2019-08-25 01:55编辑:用车保养浏览(83)

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    汽车技术的快速发展,带动行业对自动驾驶、无人驾驶的认识渐渐趋于理性,关注点由最开始一味地热炒概念、画大饼转为自动驾驶相关技术的开发,如传感器技术、信息处理、智能互联、人机交互、生物识别等。其中,车载激光雷达作为应用于自动驾驶汽车最重要的传感器之一,由于可以精准测量、识别和跟踪目标物,帮助自动驾驶汽车避开障碍物,对于保证自动驾驶汽车行车安全具有重要意义,正吸引越来越多企业的关注和加入。

    汽车技术的快速发展,带动行业对自动驾驶、无人驾驶的认识渐渐趋于理性,关注点由最开始一味地热炒概念、画大饼转为自动驾驶相关技术的开发,如传感器技术、信息处理、智能互联、人机交互、生物识别等。其中,车载激光雷达作为应用于自动驾驶汽车最重要的传感器之一,由于可以精准测量、识别和跟踪目标物,帮助自动驾驶汽车避开障碍物,对于保证自动驾驶汽车行车安全具有重要意义,正吸引越来越多企业的关注和加入。

    作为自动驾驶汽车最重要的传感器之一,车载激光雷达在自动驾驶“造车”大潮中扮演的角色正越来越重要,诸如谷歌、百度、宝马、博世、德尔福等企业,都在其自动驾驶系统中使用了激光雷达,带动车载激光雷达产业迅速扩大。

    目前来看,车载激光雷达领域,以老牌企业Velodyne技术最为成熟,产品种类最为丰富。此外,像国外的Waymo、Quanergy以及速腾聚创、巨星科技、镭神智能等自主品牌,也在积极布局,开发新技术、新产品,共同推动车载激光雷达进入小型化、低成本化时代。

    目前来看,车载激光雷达领域,以老牌企业Velodyne技术最为成熟,产品种类最为丰富。此外,像国外的Waymo、Quanergy以及速腾聚创、巨星科技、镭神智能等自主品牌,也在积极布局,开发新技术、新产品,共同推动车载激光雷达进入小型化、低成本化时代。

    而对于我们普通消费者来说,激光雷达就没那么亲民了,我们其中很多人都还没有听说过这玩意儿,更别说在车辆上的实际使用体验了~那么它究竟有什么厉害的地方?其工作原理又是怎么样的?且看下文。

    车载激光雷达工作原理

    车载激光雷达工作原理

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    所谓车载激光雷达就是通过发射和接受激光束,分析激光遇到目标对象后的折返时间,计算出目标对象与车的相对距离,并利用此过程中收集的目标对象表面大量密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息,快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据,建立三维点云图,绘制出环境地图,以达到环境感知的目的。目前市场上比较常见的有8线、16线和32线激光雷达,64线产品也有,不过相对较少。从效果上来讲,激光雷达线束越多,测量精度越高,安全性也越高。

    新葡萄京官网,所谓车载激光雷达就是通过发射和接受激光束,分析激光遇到目标对象后的折返时间,计算出目标对象与车的相对距离,并利用此过程中收集的目标对象表面大量密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息,快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据,建立三维点云图,绘制出环境地图,以达到环境感知的目的。目前市场上比较常见的有8线、16线和32线激光雷达,64线产品也有,不过相对较少。从效果上来讲,激光雷达线束越多,测量精度越高,安全性也越高。

    车载激光雷达的工作原理

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    车载激光雷达又称车载三维激光扫描仪,是一种移动型三维激光扫描系统,可以通过发射和接受激光束,分析激光遇到目标对象后的折返时间,计算出目标对象与车的相对距离,并利用收集的目标对象表面大量的密集点的三维坐标、反射率等信息,快速复建出目标的三维模型及各种图件数据,建立三维点云图,绘制出环境地图,以达到环境感知的目的。

    激光雷达工作原理(图片来自Velodyne)

    目前市场上比较常见的有8线、16线和32线激光雷达,64线产品也有,不过相对较少。从效果上来讲,激光雷达线束越多,测量精度越高,安全性也越高。

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    激光雷达扫描生成的图像

    激光雷达的优势

    与其他汽车感应识别技术相比,激光雷达具有极高的距离分辨率、角分辨率和速度分辨率,探测精度高;探测范围广;抗干扰能力强;获取的信息量丰富,可直接获取目标的距离、角度、反射强度、速度等信息,生成目标多维度图像;能全天时工作,不依赖于外界光照条件或目标本身的辐射特性。

    与其他汽车感应识别技术(标准车载雷达及毫米波雷达等)相比,激光雷达具有极高的距离分辨率、角分辨率和速度分辨率,且探测精度高、探测范围广;抗干扰能力强;能实时获取的信息量比较丰富,可直接获取目标的距离、角度、反射强度、速度等信息,生成目标多维度图像。

    但另一方面,激光雷达线束越多,价格也越昂贵,这是其劣势之一。此外,激光雷达容易受天气影响,在雨、雪、雾天气条件下性能较差,尤其在下雪天,利用激光雷达感知周围环境或导航时,会出现摄像头无法识别车道线、无法绘制有效的环境地图等情况,难以保证行车安全。这也是为什么现在很多研发自动驾驶汽车的企业在测试时,没有专门针对雪地和极端低温环境做测试的原因。

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    代表企业和对应车载激光雷达产品

    另一大优势就是:激光雷达工作的环境限制比较小,即不管在白天或是夜晚都能正常使用,不依赖于外界光照条件或目标本身的辐射特性。

    Velodyne:HDL-64E、HDL-32E、VLP-16

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    Velodyne是硅谷的一家技术公司,成立于1983年,2005年开始研发激光雷达,并于同年推出了第一款激光雷达传感器。2007年,Velodyne用一款64 线激光雷达进入360°高性能激光雷达领域,同时对外出售第一款激光雷达产品,拉开Velodyne布局激光雷达的大幕。

    激光雷达的劣势

    在车载激光雷达领域,Velodyne有着成熟的技术和丰富的经验。谷歌在早期研究无人驾驶时,使用的就是Velodyne提供的激光雷达传感器。除此以外,百度、丰田、福特等企业,在进行自动驾驶试验时也都使用过Velodyne的激光雷达产品。特别是最近两年,全球自动驾驶汽车产业发展迅猛,由Velodyne研发的激光雷达由于可以给自动驾驶汽车提供可靠的感应识别支持,先后获得了多家企业的青睐。

    虽然可以全天时工作,但是激光雷达却很容易受天气的影响,比如在雨雪、大雾等天气条件下,其探测性能就会变的较差,尤其是在下雪天,利用激光雷达感知周围环境或导航时,会出现摄像头无法识别车道、无法绘制有效的环境地图等情况,难以保证真正的行车安全。

    2016年,Velodyne将其激光雷达部门独立出去,成立了独立运营的VelodyneLiDAR。目前该公司已经量产销售的激光雷达有三款:分别为HDL-64E、HDL-32E、VLP-16,但严格来说这三款产品并不是专为汽车而生。据盖世汽车了解,Velodyne 64线最早是用于地图及相关行业,32线把激光器接收器减半,主要用于固定翼无人机。随着小型多旋翼无人机的出现,Velodyne配套生产了更小更轻的16线产品。下面为这三款产品的相关参数:

    这也是为什么现在很多研发自动驾驶技术的汽车厂家在进行实地测试时,没有专门针对雪地和极端低温环境来做测试的原因,目前这仍是很难攻克的一个难题。

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    凭借这些产品,VelodyneLiDAR已经和二十多个不同的无人驾驶汽车项目达成了合作协议。未来,VelodyneLiDAR表示,凭借正在建立的“Megafactory”,将量产最新款3D激光雷达传感器以满足居高不下的全球用户需求。

    另一方面,激光雷达线束越多,价格也越昂贵,成本问题可以说是其一大劣势,但是正如上文中提到的,价格较高的多线束就意味着测量精度比较高,出于驾驶安全性的考虑,目前占据主流地位的仍是高价激光雷达,但是低成本化正是目前其发展的趋势。

    Ibeo:LUX4、LUX8、ScaLa

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    Ibeo于1998年成立于德国汉堡,公司专注于车载激光雷达的应用研发。2000年Ibeo被工业传感器公司SICK AG并入,作为SICKAG的车载激光雷达部门;2009 年Ibeo脱离SICKAG独立,成为了一家独资公司;2010 年,Ibeo和法雷奥合作量产可用于汽车的产品ScaLa。据盖世汽车了解,这款产品可能在2017年走向量产市场,首用车型为奥迪A8;2016年,汽车零部件供应巨头采埃孚收购了Ibeo40%的股权,这次收购主要是为了获取Ibeo公司在激光雷达技术和环境感知算法领域的专业技术。

    目前,车载激光雷达的产品及生产厂商主要集中于国外,包括美国Velodyne公司、美国Quanegy公司以及德国IBEO公司等。国内的激光雷达产品主要以2D激光雷达为主,多用于地形测绘、建筑测量、家用服务机器人等领域,不过也有一些新型的创业公司尝试将激光雷达引入汽车产业,届时我们可能会看到越来越多的激光雷达产品走上市面。

    就Ibeo激光雷达产品来讲,目前国内使用的主流产品为LUX4线和8线,多应用在无人驾驶和自动驾驶项目上。这两款产品相关参数如下:

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    总体而言,激光雷达产业还是沧海一粟,不过随着无人驾驶技术的蓬勃发展,激光雷达正经历着一个积极向上的时期,攻克一些技术难题也是指日可待,随着低成本化的实现,终有一天,我们自己的家用车上就会搭载这么一个兼顾科技和安全的配置。

    资料来源:中国机器人网

    设计上来讲,8线在垂直方向增加了4条激光光束,获得信息较4线产品更加丰富。这两款产品都可以用在高速公路自动驾驶和城市自动驾驶,利用多回声技术适应不同天气的需要,绘制车辆周围360°的环境图景。

    后续Ibeo还会开发自己的固态激光雷达产品。且针对激光雷达,Ibeo不只做硬件,同时也会给用户提供目标追踪识别算法,帮助用户行车过程中更好地获取目标对象的速度、加速度、车辆等信息,进而对各种车辆进行分类,识别到底是卡车还是普通车,是行人还是自行车。

    Quanergy:M8,S3

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