激光雷達是自動駕駛領(lǐng)域非常依賴的傳感器,越來越多的自動駕駛公司看好激光雷達的應(yīng)用前景。激光雷達具有較高的分辨率,可以記錄周圍環(huán)境的三維信息,激光雷達是主動發(fā)射型設(shè)備,對光照的變化不敏感,在有光照變化和夜晚等場景基本不會受到影響。此外激光雷達能夠提供水平360度的視野范圍,保證整個自動駕駛車基本上沒有視野盲區(qū)。但是激光雷達懼怕霧霾天氣,因為霧霾顆粒的大小非常接近激光的波長,激光照射到霧霾顆粒上會產(chǎn)生干擾,導(dǎo)致效果下降。隨著技術(shù)的進步,以及成本的下降,激光雷達會普及到更多領(lǐng)域。電力巡檢時激光雷達識別線路故障,提高巡檢精度。天津雷達點云激光雷達
LiDAR的結(jié)構(gòu)。激光雷達主要包括激光發(fā)射、接收、掃描器、透鏡天線和信號處理電路組成。激光發(fā)射部分主要有兩種,一種是激光二極管,通常有硅和砷化鎵兩種基底材料,再有一種就是目前非?;馃岬拇怪鼻幻姘l(fā)射(VCSEL)(比如 iPhone 上的 LiDAR),VCSEL 的優(yōu)點是價格低廉,體積極小,功耗極低,缺點是有效距離比較短,需要多級放大才能達到車用的有效距離。激光雷達主要應(yīng)用了激光測距的原理,而如何制造合適的結(jié)構(gòu)使得傳感器能向多個方向發(fā)射激光束,如何測量激光往返的時間,這便區(qū)分出了不同的激光雷達的結(jié)構(gòu)。上海工業(yè)激光雷達行價安防監(jiān)控運用激光雷達實時監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)入侵異常情況。
國內(nèi)市場,中國是激光雷達未來的較大市場之一。根據(jù)麥肯錫的預(yù)測,中國將是全球較大的自動駕駛市場,也是高級輔助駕駛領(lǐng)域全球較大的新車銷售市場。由于人口老齡化和產(chǎn)業(yè)升級的影響,需要在減少人力支出的情況下增加生產(chǎn)效率,通過無人駕駛、高級輔助駕駛、服務(wù)型機器人通過機器自動化工作來減少人力支出。在2022年中國激光雷達市場規(guī)模約為26.4億元。根據(jù)預(yù)測,2023年中國激光雷達市場規(guī)模將達75.9億元,2024年將達到139.6億元。2022年全球靠前的激光雷達公司中,2家車載激光雷達公司都來自中國,分別是禾賽科技和速騰聚創(chuàng)。在政策端,國家近年來不斷推出新的政策以支持激光雷達企業(yè)的成長與發(fā)展。
如今,LiDAR經(jīng)常用于創(chuàng)建所處空間的三維模型。自主導(dǎo)航是使用LiDAR系統(tǒng)生成的點云數(shù)據(jù)的應(yīng)用之一。微型LiDAR系統(tǒng)甚至能夠嵌入在手機大小的設(shè)備中。LiDAR 在現(xiàn)實世界中如何發(fā)揮作用,自主導(dǎo)航中的態(tài)勢感知是LiDAR的一個較引人入勝的應(yīng)用。任何移動車輛的態(tài)勢感知系統(tǒng)都需要同樣了解其周圍的靜止和移動物體。例如,雷達技術(shù)長期以來用于探測飛機。對于地面車輛,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)LiDAR非常有用,因為它能夠確定物體的距離并且在方向性上非常精確。探測光束能夠在角度上精確定向并快速掃描,據(jù)此創(chuàng)建三維模型點云數(shù)據(jù)。因為車輛周圍的情況是高度動態(tài)的,所以快速掃描能力對這類應(yīng)用至關(guān)重要。激光雷達的精密設(shè)計使其能在狹小空間內(nèi)準(zhǔn)確測量。
反射率,反射率是指物體反射的輻射能量占總輻射能量的百分比,比如說某物體的反射率是20%,表示物體接收的激光輻射中有20%被反射出去了。不同物體的反射率不同,這主要取決于物體本身的性質(zhì)(表面狀況),如果反射率太低,那么激光雷達收不到反射回來的激光,導(dǎo)致檢測不到障礙物。激光雷達一般要求物體表面的反射率在10%以上,用激光雷達采集高精度地圖的時候,如果車道線的反射率太低,生成的高精度地圖的車道線會不太清晰。旋轉(zhuǎn)掃描鏡激光雷達,作為頭一款量產(chǎn)的L3級別自動駕駛的乘用車——奧迪A8上搭載的激光雷達就是旋轉(zhuǎn)掃描鏡激光雷達。與機械旋轉(zhuǎn)激光雷達不同的是,其激光發(fā)射模塊和接收模塊是不動的,只有掃描鏡在做機械旋轉(zhuǎn)。激光單元發(fā)出激光至旋轉(zhuǎn)掃描鏡(Mirror),被偏轉(zhuǎn)向前發(fā)射(掃描角度145°),被物體反射的光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)被左下方的探測器接收。優(yōu)點:可車規(guī),壽命長,可靠度高。缺點:掃描線數(shù)少,掃描角度不能到360度。覽沃 Mid - 360 從 2D 到 3D 感知升級,提升移動機器人運維效率。貴州港口激光雷達
考古發(fā)掘使用激光雷達掃描遺址,助力文物保護研究。天津雷達點云激光雷達
國外廠商在激光器和探測器行業(yè)耕耘較久,產(chǎn)品的成熟度和可靠性上有更多的實踐經(jīng)驗和優(yōu)勢,客戶群體也更為普遍。國內(nèi)廠商近些年發(fā)展迅速,產(chǎn)品性能已經(jīng)基本接近國外供應(yīng)鏈水平,并已經(jīng)有通過車規(guī)認證(AEC-Q102)的國產(chǎn)激光器和探測器出現(xiàn),元器件的車規(guī)化是車規(guī)級激光雷達實現(xiàn)的基礎(chǔ),國內(nèi)廠商能夠滿足這一需求。相比國外廠商,國內(nèi)廠商在產(chǎn)品的定制化上有較大的靈活性,價格也有一定優(yōu)勢。光學(xué)部件方面,激光雷達公司一般為自主研發(fā)設(shè)計,然后選擇行業(yè)內(nèi)的加工公司完成生產(chǎn)和加工工序。光學(xué)部件國內(nèi)廠商的技術(shù)水平已經(jīng)完全達到或超越國外供應(yīng)鏈的水準(zhǔn),且有明顯的成本優(yōu)勢,已經(jīng)可以完全替代國外供應(yīng)鏈和滿足產(chǎn)品加工的需求。天津雷達點云激光雷達