圖片來(lái)源：視覺(jué)中國(guó)
從世界范圍來(lái)看，Waymo、優(yōu)步（Uber）、Lyft、百度（Baidu）和梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）等廠商正逐步加大對(duì)無(wú)人駕駛的研發(fā)和量產(chǎn)力度，其關(guān)鍵性的就是在于雷達(dá)技術(shù)和應(yīng)用上的突破。
而大部分企業(yè)更是瞄準(zhǔn)了激光雷達(dá)這塊“香饃饃”，Yole Développement分析預(yù)計(jì)全球汽車(chē)激光雷達(dá)市場(chǎng)將在2023年達(dá)到50億美元，到2032年將達(dá)到280億美元。
作為無(wú)人駕駛的核心技術(shù)，激光雷達(dá)是一種集激光、全球定位系統(tǒng)（GPS）和IMU（Inertial Measurement Unit，慣性測(cè)量裝置）三種技術(shù)于一身的系統(tǒng)，用于獲得數(shù)據(jù)并生成精確的DEM（數(shù)字高程模型）。
激光雷達(dá)發(fā)展歷程
在大多數(shù)參與自動(dòng)駕駛玩家看來(lái)，激光雷達(dá)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的必要基礎(chǔ)，傳統(tǒng)雷達(dá)無(wú)法識(shí)別物體細(xì)節(jié)，而攝像機(jī)在暗光或逆光條件下識(shí)別效率明顯降低。
但是，市場(chǎng)的火熱發(fā)展也正讓激光雷達(dá)出現(xiàn)了一些不一樣的認(rèn)知，飛速狂奔的激光雷達(dá)，也許已經(jīng)“跑錯(cuò)了道”。
弄錯(cuò)了認(rèn)知方向：體積大、價(jià)格高是激光雷達(dá)的“標(biāo)配”
激光雷達(dá)應(yīng)用于無(wú)人駕駛，要從Velodyne說(shuō)起。早在2004年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署（DARPA）主辦了一場(chǎng)跨越莫哈韋沙漠的無(wú)人駕駛挑戰(zhàn)賽，這個(gè)比賽的初衷是刺激軍事和商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的自動(dòng)駕駛技術(shù)研發(fā)。
Velodyne的創(chuàng)始人David Hall在此次比賽中敏銳的發(fā)現(xiàn)了激光雷達(dá)裝置在自動(dòng)駕駛技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)，并開(kāi)始著手研究。不久，Velodyne研發(fā)出了第一臺(tái)激光雷達(dá)，其直徑達(dá)到30英寸，重量接近100磅。
時(shí)至2010年，谷歌推出無(wú)人駕駛汽車(chē)項(xiàng)目。谷歌車(chē)頂所使用的“車(chē)頂花盆”就是Velodyne 生產(chǎn)的64線激光雷達(dá)傳感器，成本約為7.5萬(wàn)美元，其成本占到一輛谷歌無(wú)人車(chē)近一半。
谷歌無(wú)人車(chē)的“車(chē)頂花盆”
而這個(gè)“車(chē)頂花盆”，并不招人待見(jiàn)。
一個(gè)明顯的問(wèn)題就如無(wú)人駕駛測(cè)試車(chē)的外觀，激光雷達(dá)體積較大，安裝在測(cè)試車(chē)上相當(dāng)笨重，因此Alphabet子公司W(wǎng)aymo的測(cè)試車(chē)采用了黑色巨大弧形車(chē)頂，而豐田和優(yōu)步的測(cè)試車(chē)頂上則像頂了個(gè)咖啡罐。
長(zhǎng)此以往，廠商開(kāi)始認(rèn)為，體積大、價(jià)格昂貴，是目前激光雷達(dá)的“標(biāo)配”。
但是，一批研發(fā)機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始著手解決這個(gè)“痛點(diǎn)”，2015年Velodyne發(fā)布16線激光雷達(dá)，價(jià)格從7.5萬(wàn)美元的降至8000美元；2018年3月，Cepton公司推出第四代產(chǎn)品Vista，其是目前市場(chǎng)中功耗最低，體積最小的傳感器，且價(jià)格低于1000美金。
低于1000美元的“Vista”激光雷達(dá)
與機(jī)械激光雷達(dá)（如Velodyne）、固態(tài)激光雷達(dá)(如Quanergy)和flash激光雷達(dá)(如LeddarTech)不同，Cepton采用微動(dòng)技術(shù)（MMT），并與日本某一級(jí)供應(yīng)商進(jìn)行合作，將激光雷達(dá)應(yīng)用于車(chē)燈的空箱之中，進(jìn)一步拓展激光雷達(dá)的應(yīng)用領(lǐng)域。
搞錯(cuò)了應(yīng)用場(chǎng)景：只有無(wú)人駕駛激光雷達(dá)才能“大展拳腳”
激光雷達(dá)在現(xiàn)階段智能車(chē)輛實(shí)現(xiàn)中是不可或缺的傳感器，它具備精確的測(cè)距、空間定位與描述、可靠的障礙物檢測(cè)等獨(dú)特能力。
通過(guò)高分辨率激光雷達(dá)，有助于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜交通環(huán)境下自主駕駛，特別是針對(duì)交通擁堵、狹窄道路、小區(qū)和停車(chē)場(chǎng)等特殊場(chǎng)景。
激光雷達(dá)在無(wú)人駕駛中占盡了風(fēng)頭，讓許多廠商和消費(fèi)者們開(kāi)始認(rèn)為只有無(wú)人駕駛才能讓激光雷達(dá)“大展拳腳”。誠(chéng)然，事實(shí)證明激光雷達(dá)之于無(wú)人駕駛就如水之于魚(yú)，有著不可替代性，但是也要看到，激光雷達(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景不僅局限于無(wú)人駕駛領(lǐng)域。
要滌蕩這種認(rèn)知，首先要明白激光雷達(dá)的工作原理。所謂激光雷達(dá)，就是通過(guò)使用光來(lái)測(cè)量距離，激光雷達(dá)能夠非常快速地采集樣點(diǎn)——每秒高達(dá)150萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。
想象一下，當(dāng)發(fā)出光脈沖時(shí)啟動(dòng)秒表，然后當(dāng)光脈沖（從遇到的第一個(gè)物體反射出來(lái)）返回時(shí)停止計(jì)時(shí)器；通過(guò)測(cè)量激光的“飛行時(shí)間”，并且知道脈沖行進(jìn)的速度，就可以計(jì)算距離。
激光雷達(dá)的應(yīng)用原理
傳感器通過(guò)快速的對(duì)整個(gè)環(huán)境進(jìn)行采樣，可以形成一個(gè)完整的點(diǎn)云，而此種運(yùn)作方式在許多領(lǐng)域都將大有可為。比如：
應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域，激光雷達(dá)解決了機(jī)器人行走的問(wèn)題，知道如何路徑規(guī)劃，以及避障的功能，如鐳神智能、波士頓動(dòng)力公司都在此方面進(jìn)行了嘗試并有產(chǎn)品產(chǎn)出；
在無(wú)人機(jī)測(cè)繪領(lǐng)域，激光雷達(dá)可以對(duì)正在作業(yè)中的礦山和施工現(xiàn)場(chǎng)做精確的三維建模；
比如Cepton的SORA200產(chǎn)品，重僅僅550克，探測(cè)距離達(dá)到200米，專(zhuān)門(mén)提供無(wú)人機(jī)測(cè)繪解決方案；
在鐵路領(lǐng)域，激光雷達(dá)可以測(cè)量車(chē)輛，并可在中央車(chē)頂配備慣性測(cè)量單元（IMU）和 GPS天線，用以獲得軌道沿線經(jīng)緯度信息的3D數(shù)據(jù)。
Cepton SORA200 應(yīng)用于無(wú)人機(jī)上
再談汽車(chē)駕駛領(lǐng)域，除了無(wú)人駕駛中激光雷達(dá)作為汽車(chē)的“眼睛”可以實(shí)現(xiàn)路障識(shí)別外，其還可以應(yīng)用于自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）系統(tǒng)，采用雷達(dá)測(cè)出與前車(chē)或者障礙物的距離，然后利用數(shù)據(jù)分析模塊將測(cè)出的距離與警報(bào)距離、安全距離進(jìn)行比較，從而保障人為駕駛的安全性。
此外，在汽車(chē)零配件領(lǐng)域，與機(jī)械激光雷達(dá)（如Velodyne）、固態(tài)激光雷達(dá)(如Quanergy)和flash激光雷達(dá)(如LeddarTech)不同，Cepton采用微動(dòng)技術(shù)（MMT），并與日本某一級(jí)供應(yīng)商進(jìn)行合作，將激光雷達(dá)應(yīng)用于車(chē)燈的空箱之中，進(jìn)一步拓展激光雷達(dá)的應(yīng)用領(lǐng)域。
辨錯(cuò)了配件關(guān)系：激光雷達(dá)可取代其他冗余
激光雷達(dá)、雷達(dá)與攝像頭之間，永遠(yuǎn)都不會(huì)是取代與被取代的關(guān)系。
特斯拉CEO伊隆·馬斯克（Elon Musk）曾認(rèn)為：他可以在不依靠一項(xiàng)技術(shù)的情況下打造出自動(dòng)駕駛汽車(chē)和半自動(dòng)駕駛汽車(chē)。該技術(shù)就是激光雷達(dá)（LiDAR），即使用激光來(lái)幫助汽車(chē)?yán)L圖和穿梭于周?chē)沫h(huán)境。
馬斯克認(rèn)為，其可以依靠攝像頭和雷達(dá)——在不使用激光雷達(dá)的情況下——來(lái)完成自動(dòng)駕駛系統(tǒng)所需的大部分工作。
這也是目前一些廠商對(duì)于激光雷達(dá)的看法：過(guò)于冗余。事實(shí)真正的如此嗎？實(shí)際上，激光雷達(dá)傳感器可帶來(lái)冗余和重疊的功能，這是打造無(wú)人駕駛汽車(chē)所需要的東西，讓車(chē)輛即便面對(duì)最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境，也能夠應(yīng)對(duì)。
目前來(lái)說(shuō)，無(wú)人駕駛所必備的三種設(shè)備：攝像頭、激光雷達(dá)和雷達(dá)，他們各自有著自己的優(yōu)點(diǎn)。
例如，攝像頭能夠識(shí)別物體，但在某些黑暗和低光照的條件下很難看清物體。而激光雷達(dá)則能夠從一個(gè)物體上反射激光，進(jìn)而形成一個(gè)圖像，即使雨雪可能限制其有效性，也可能會(huì)避免照明問(wèn)題。
這些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，雖然每種技術(shù)都提供一定程度的冗余，但從安全性的角度來(lái)說(shuō)必須存在的。無(wú)人駕駛當(dāng)前最為人所詬病的就是安全性問(wèn)題，比如Uber今年3月18日發(fā)生的無(wú)人駕駛首例致死車(chē)禍，其原因在于無(wú)人車(chē)傳感器已經(jīng)探測(cè)到這位正在橫穿馬路的行人，但自動(dòng)駕駛軟件沒(méi)有在當(dāng)下采取避讓措施。
作為傳感器本身來(lái)說(shuō)，多類(lèi)型多渠道的傳感器能夠形成聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，進(jìn)而一定程度上增加無(wú)人駕駛的安全性。畢竟，只要有0.01%的風(fēng)險(xiǎn)，就會(huì)有人因此付出生命的代價(jià)。
同樣，從另一個(gè)角度來(lái)看，馬斯克不看好激光雷達(dá)也是因?yàn)樘厮估噲D以最低的成本來(lái)開(kāi)發(fā)自動(dòng)駕駛汽車(chē)，以低成本并專(zhuān)注軟件的方式來(lái)替代激光雷達(dá)的高昂價(jià)格。
但實(shí)際上，隨著技術(shù)的完善性和發(fā)展，激光雷達(dá)的價(jià)格正在逐步下降。Otto公司使得激光雷達(dá)技術(shù)較數(shù)年前不僅功能大幅提升同時(shí)成本下降了近九成，其產(chǎn)品主要用于18輪的大型貨運(yùn)掛車(chē)上。
而Cepton公司在保證性能的基礎(chǔ)上，更是承諾將Vista的售價(jià)降至200美元以下，并已經(jīng)投入量產(chǎn)。
狂奔的激光雷達(dá)，該走向何方？
激光雷達(dá)發(fā)展至今，市場(chǎng)已經(jīng)是一片紅海，如何能夠在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中展現(xiàn)出自身優(yōu)勢(shì)，狂奔的激光雷達(dá)，又該走向何方呢？
其實(shí)，激光雷達(dá)發(fā)展中面臨著更多的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，比如材質(zhì)、環(huán)境、行駛速度和成本依然是激光雷達(dá)需要攻堅(jiān)的難題，與此同時(shí)，其也面臨著許多的機(jī)遇。
比如，其在智能機(jī)器生態(tài)系統(tǒng)中就將大有可為。與使用二維圖像相比，點(diǎn)云能夠更容易的被計(jì)算機(jī)使用，用于構(gòu)建物理環(huán)境的三維形象——二維圖像是人腦最容易理解的數(shù)據(jù)，而對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，點(diǎn)云是最容易理解的。
再如，智能激光雷達(dá)能為無(wú)人駕駛“安全護(hù)航”。
比如Cepton所研制的微動(dòng)技術(shù)（MMT），其可以實(shí)現(xiàn)傳感器無(wú)任何旋轉(zhuǎn)或摩擦部件，從而將雷達(dá)深度集成與車(chē)身之中，提高產(chǎn)品的安全性。在自動(dòng)駕駛、主動(dòng)安全和高精度地圖方面，Vista提供了很好的解決方案。
總的來(lái)說(shuō)，激光雷達(dá)是實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的重要傳感器，由于其功能特性可以在復(fù)雜交通環(huán)境的感知中起到關(guān)鍵作用，越來(lái)越受高度重視。
當(dāng)然，激光雷達(dá)在應(yīng)用市場(chǎng)的過(guò)程中也存在著一些機(jī)遇和挑戰(zhàn)，具體激光雷達(dá)這條路怎么“走得好、走得穩(wěn)”，這還需要市場(chǎng)和時(shí)間來(lái)檢驗(yàn)。
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