激光技術(shù)突破將加速無(wú)人駕駛汽車的崛起

LIDAR傳感器是無(wú)人駕駛汽車的“眼睛”。

LIDAR是“light”(光)和“radar”(雷達(dá))的混成詞。這些傳感器通過(guò)向其他物體發(fā)射光線，然后測(cè)量光線反射回來(lái)的時(shí)間，探測(cè)周圍的環(huán)境。LIDAR效果足夠好，但并非十全十美。目前無(wú)人駕駛汽車使用的LIDAR傳感器塊頭大、價(jià)格高。例如，早期每輛谷歌無(wú)人駕駛汽車使用的LIDAR傳感器價(jià)值8萬(wàn)美元(約合人民幣50.9萬(wàn)元)。麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室主任丹妮拉·魯斯(Daniela Rus)說(shuō)，“在美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局的無(wú)人駕駛汽車城市挑戰(zhàn)賽中，大多數(shù)參賽汽車都使用了價(jià)值50萬(wàn)美元(約合人民幣318.1萬(wàn)元)的傳感器。”

據(jù)《連線》網(wǎng)站報(bào)道，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的研究人員稱，他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了新的激光技術(shù)，能大幅減少LIDAR傳感器的能耗、尺寸、重量和成本，可能會(huì)催生更多不同的無(wú)人駕駛交通工具。該項(xiàng)目的研究人員之一楊衛(wèi)建(Weijian Yang，音譯)說(shuō)，“這對(duì)于陸地和空中無(wú)人操縱的交通工具很重要。”

楊衛(wèi)建的研究工作是旨在改良LIDAR、降低無(wú)人駕駛汽車和其他交通工具成本、努力使其應(yīng)用范圍更廣泛。德國(guó)SICK公司已經(jīng)在銷售一款售價(jià)不足1萬(wàn)美元(約合人民幣6.4萬(wàn)元)的LIDAR，包括魯斯在內(nèi)的麻省理工學(xué)院和新加坡國(guó)立研究基金會(huì)的研究人員，最近利用不多于4套SICK的LIDAR傳感器開(kāi)發(fā)了一款無(wú)人駕駛的高爾夫球車。隨著LIDAR傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)處理算法的改進(jìn)，無(wú)人駕駛技術(shù)將不僅僅用于汽車，還將用于包括高爾夫球車、機(jī)器人和無(wú)人飛機(jī)在內(nèi)的其他尺寸較小的設(shè)備。

LIDAR的構(gòu)造

LIDAR通過(guò)不斷改變激光波長(zhǎng)，使傳感器能正確地識(shí)別由物體反射并被接收的光線。波長(zhǎng)的變化要求對(duì)鏡片(有時(shí)是多個(gè)鏡片)進(jìn)行精確操縱。通常情況下，操縱鏡片的是一臺(tái)獨(dú)立的電氣裝置。《連線》表示，楊衛(wèi)建及其團(tuán)隊(duì)則另辟蹊徑，利用激光本身操縱鏡片。

楊衛(wèi)建說(shuō)，“操縱鏡片不再需要外部裝置，激光能自動(dòng)改變鏡片的位置，光線有一定的力量。”LIDAR傳感器不再需要其他電氣設(shè)備，尺寸、重量和能耗都將有所減小。激光裝置能與鏡片整合在一起，整個(gè)LIDAR傳感器能縮小到數(shù)百平方微米大小。相應(yīng)的AA電池即可提供電源。

更精確的圖像

據(jù)楊衛(wèi)建稱，這一技術(shù)可以用來(lái)改進(jìn)醫(yī)療成像設(shè)備的光學(xué)相干斷層成像(OCT)質(zhì)量，但其最有趣的可能性在于機(jī)器人。楊衛(wèi)建表示，他們的技術(shù)能使激光波長(zhǎng)更頻繁地變化——把時(shí)間間隔由10毫秒左右縮短到1微秒，這意味著一個(gè)LIDAR傳感器能更迅速地獲取更多數(shù)據(jù)。換句話說(shuō)，它能提供周圍環(huán)境更精確的圖像。

《連線》稱，與魯斯共同開(kāi)發(fā)無(wú)人駕駛高爾夫球車的麻省理工學(xué)院研究人員埃米利奧·福拉佐利 (Emilio Frazzoli)表示，尺寸更小、成本更低的LIDAR傳感器對(duì)于近期的無(wú)人駕駛汽車來(lái)說(shuō)并非是必不可少的，“目前，LIDAR傳感器成本仍然很高，但它們?cè)谧兊迷絹?lái)越好、越來(lái)越便宜，我認(rèn)為它不會(huì)成為無(wú)人駕駛汽車的瓶頸”。他指出，即使使用目前的LIDAR傳感器，無(wú)人駕駛汽車的價(jià)格與傳統(tǒng)汽車+專職司機(jī)相比仍然有優(yōu)勢(shì)。但他指出，更好的傳感器肯定會(huì)受到歡迎，尤其是對(duì)于其他應(yīng)用而言。事實(shí)上，楊衛(wèi)建認(rèn)為，他的研究工作有助于催生更多種類的無(wú)人駕駛交通工具和機(jī)器人。未來(lái)數(shù)年，擁有“眼睛”的機(jī)器數(shù)量將超過(guò)人們的預(yù)期。