深度剖析激光雷達(dá)的昨天與明天

　　說(shuō)到成為「老司機(jī)」，首先需要擁有能夠準(zhǔn)確判斷距離的技巧，這樣才能對(duì)很多的盲區(qū)有所預(yù)判等等，才能更好的去控制。

　　當(dāng)談到自動(dòng)駕駛，我們就不得不提到自動(dòng)駕駛這雙昂貴的「眼睛」激光雷達(dá)。激光雷達(dá)最大的優(yōu)點(diǎn)在于它能直接提供精準(zhǔn)的距離信息，這相比我們的雙眼來(lái)說(shuō)更加精確同時(shí)也更可靠，這也是我們相信未來(lái)自動(dòng)駕駛能夠減少交通事故的一個(gè)原因。

　　但其實(shí)目前市場(chǎng)上的用于自動(dòng)駕駛的激光雷達(dá)，實(shí)際上沒(méi)有一款是在誕生之初就專(zhuān)為自動(dòng)駕駛而設(shè)計(jì)的。

　　雷達(dá)早已經(jīng)非常廣泛的運(yùn)用在軍事領(lǐng)域，就像汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓系統(tǒng)來(lái)自于戰(zhàn)斗機(jī)一樣，激光雷達(dá)也是利用軍用技術(shù)應(yīng)用到商業(yè)的自動(dòng)駕駛上。

　　而最初被拿來(lái)應(yīng)用在自動(dòng)駕駛也同樣是一個(gè)非常巧合的事情。

　　自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的激光雷達(dá)鼻祖

　　故事要從這個(gè)自動(dòng)駕駛啟蒙的比賽說(shuō)起，早在 2004 年，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局 DARPA 舉辦了名為 DARPA Grand Challenge 的自動(dòng)駕駛汽車(chē)挑戰(zhàn)賽。冠軍的獎(jiǎng)金為 100 萬(wàn)美元，目標(biāo)是讓汽車(chē)在沒(méi)有人為控制的情況下自動(dòng)行駛 240 公里。

　　第一屆就有超過(guò) 100 組隊(duì)伍參加了這次競(jìng)賽，但遺憾的是成績(jī)最好的 Carnegie Mellon 大學(xué)隊(duì)伍所改裝的汽車(chē)，僅行駛不到 12 公里，便因轉(zhuǎn)彎卡在巖石上而無(wú)法繼續(xù)前行。2005 年，DARPA 舉辦了第二屆 Grand Challenge 競(jìng)賽，并將頭獎(jiǎng)提升到 200 萬(wàn)美元，但依舊沒(méi)有人能夠完成任務(wù)。

　　而比賽的一大難點(diǎn)就是復(fù)雜的路況，而想要贏得比賽就需要實(shí)時(shí)對(duì)環(huán)境中的距離有所感知，而最初各個(gè)隊(duì)伍就拿出了非常多的環(huán)境感知方案，雙目甚至多目攝像頭，多個(gè)測(cè)距激光雷達(dá)等等。

　　當(dāng)然也并不是無(wú)限的堆砌傳感器，畢竟獎(jiǎng)金就那么多，大家的預(yù)算也有限，同時(shí)還要考慮到車(chē)輛的負(fù)載，測(cè)距激光雷達(dá)雖然好用，但想要實(shí)現(xiàn)全范圍的檢測(cè)成本和重量難以承擔(dān)。

　　這時(shí)候一個(gè)名為 David Hall 的天才工程師有了一個(gè)好想法，車(chē)身周?chē)惭b這么多傳感器為什么不能用一個(gè)代替，于是它使用一個(gè)旋轉(zhuǎn)球，將縱向排列的射出 64 根激光的傳感器不停的旋轉(zhuǎn)測(cè)距，不僅能夠得到 360 度周?chē)膶?shí)時(shí)距離信息，同時(shí)還能夠大大節(jié)約成本，而這也造就了我們現(xiàn)在在無(wú)人駕駛汽車(chē)上使用的多線激光雷達(dá)。

　　于是在 2006 年，David Hall 正式推出了可以旋轉(zhuǎn) 360 度的 64 線的激光雷達(dá)。到了 2007 年的 DARPA 挑戰(zhàn)賽上，David Hall 就不親自參加比賽了，而是以雷達(dá)產(chǎn)品供應(yīng)商的角色參與到比賽中來(lái)，幫助多支隊(duì)伍參加比賽。

　　而這家供應(yīng)商公司就是我們熟悉的自動(dòng)駕駛激光雷達(dá)供應(yīng)商鼻祖 Velodyne，在完成比賽的七支車(chē)隊(duì)當(dāng)中，六支都用的是 Velodyne 改進(jìn)的 64 線的激光雷達(dá)。

　　其實(shí) Velodyne 最初成立于 1983 年，總部位于加利福尼亞州的硅谷，是一家多元化的技術(shù)公司，是因?yàn)楦咝阅芤纛l設(shè)備而知名。但到了 2005 年，它因?yàn)榘l(fā)明了搭載在自動(dòng)駕駛汽車(chē)上的激光雷達(dá)，而被更多的人所認(rèn)識(shí)。

　　激光雷達(dá)的明天

　　雖然之后被眾多巨頭投資和看好，但卻又遇到了難題：價(jià)格昂貴以及難以量產(chǎn)。要保證激光的發(fā)射和接收不出差錯(cuò)，手工組裝和調(diào)校普遍耗時(shí)，同時(shí)需要大量精密元器件。

　　而此時(shí)，人們也看到了未來(lái)激光累的巨大的潛力，紛紛入局，一時(shí)間激光雷達(dá)公司不斷涌現(xiàn)，但能真正拿出產(chǎn)品的卻寥寥無(wú)幾，而且依舊難以快速解決價(jià)格昂貴以及難以量產(chǎn)的問(wèn)題。

　　一邊解決舊問(wèn)題，而另一邊新的技術(shù)解決方案又出現(xiàn)了：固態(tài)激光雷達(dá)，在今年 CES 2017 上，Quanergy 公司的 Solid State LiDAR S3 獲得了汽車(chē)智能類(lèi)的最佳創(chuàng)新獎(jiǎng)，而這也是源于它的固態(tài)掃描技術(shù)。

　　當(dāng)然，入局者同樣也有行業(yè)老大 Velodyne，但也不乏創(chuàng)業(yè)公司，例如，Innoviz 和 TriLumina 等等，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)固態(tài)激光雷達(dá)有幾大優(yōu)勢(shì)，掃描速度快、精度高、但最重要的一點(diǎn)還是能夠像生產(chǎn)芯片一樣快速，同時(shí)極大的降低成本。但新技術(shù)同樣面臨很多問(wèn)題沒(méi)有解決，例如遠(yuǎn)距離成像問(wèn)題，信號(hào)強(qiáng)度問(wèn)題等等。

　　不過(guò)從多線激光雷達(dá)到固態(tài)激光雷達(dá)，國(guó)內(nèi)也不斷的涌現(xiàn)出一些創(chuàng)業(yè)公司，因?yàn)榧夹g(shù)差距并不久遠(yuǎn)，依靠靠近供應(yīng)鏈和逐漸強(qiáng)大的技術(shù)人才，可以說(shuō)能夠在同一跑道上追趕，而回顧應(yīng)用在自動(dòng)駕駛汽車(chē)上的激光雷達(dá)的歷史仿佛就在昨天，留給我們創(chuàng)業(yè)公司的機(jī)會(huì)還很大。