国产激光雷达轮式移动机器人的“裸眼3D”

　　汽车自动驾驶技术的出现，让“上车即睡下车到达”不再是公共交通或是科幻电影的专利，虽然此前特斯拉等品牌的自动驾驶汽车带来的体验并不美好，但并不能阻挡汽车智能自动驾驶的探索脚步，我国国产激光雷达的上车应用，成为了全球范围内的“阶段性领跑”，开启了真正的自动驾驶时代。

　　自动驾驶汽车（Autonomous vehicles；Self-driving automobile ）又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车，它还有个更科技化的名字，就是轮式移动机器人，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。在20世纪已有数十年的历史，21世纪初呈现出接近实用化的趋势。

　　自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。 我们都知道，汽车要实现安全驾驶，有两方面的因素必不可少，一个是驾驶员的技术、经验、判断的内在因素，在自动驾驶汽车上，可以理解为拥有人工智能、视觉计算、全球定位系统等的电脑主控系统，另一个重要的因素就是驾驶员的眼睛所看到收集到的路况信息，在自动驾驶领域，就是汽车通过视频摄像头、雷达传感器以及激光测距器了解到的周围交通状况。

　　当然实际的交通状况非常复杂，而且随时可能发生突发情况，这就要求自动驾驶汽车在感知方面必须细致全面，如果信息获取感知不够准确全面及时，就会造成电脑判断失误引发事故。以特斯拉为例，由于激光雷达成本高，特斯拉的自动驾驶汽车并没有使用，而是主要以摄像头与毫米波雷达相互配合来感知车辆周围的情况，由于毫米波雷达发出的波频率较低，收集到的信息较少，成像不清晰，路况观测不准，就会导致电脑判断失误发生事故。

　　激光雷达因其频率较高监测准确，就可以很好地弥补这些不足，再与摄像头、毫米波雷达配合作用，成为汽车犀利的“第三只眼睛”，极大地提高了自动驾驶的安全性。

　　对于雷达我们并不陌生，随着我国航天航空事业的发展，那句“东风光学USB雷达跟踪正常！”常让人们欢呼雀跃，还有普及率极高的倒车雷达等，都是雷达在人类发展史与实际生活中的应用实例。

　　雷达，是英文RADAR的音译，源于radio detection and ranging的缩写，意思为“无线电探测和测距”，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，也广泛应用于社会经济发展和科学研究等各领域。

　　雷达的种类非常多，分类的方法也非常复杂，可以按照雷达的用途分类，如预警雷达；按照信号形式分类，如连续波雷达；按照角跟踪方式分类，如单脉冲雷达；按照目标测量的参数分类，如测高雷达等等，而激光雷达则是雷达按照频段分类出来的一种，此外还有超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达等。

　　激光雷达（LaserRADAR），是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号（激光束），然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

　　与普通微波雷达相比，激光雷达具有高精度、高分辨率的优势，同时具有建立周边3D模型的前景，如同汽车的“裸眼3D”，应用在自动驾驶上优势明显。

　　分辨率高，是激光雷达的最显著的优点，很多应用都是基于此优点得以展开。激光雷达可以获得极高的角度、距离和速度分辨率。通常角分辨率不低于0.1mard即可以分辨3km距离上相距0.3m的两个目标，这是微波雷达无法办到的，并可同时跟踪多个目标；距离分辨率可达0.lm；速度分辨率能达到10m/s以内，这些意味着可以利用多谱勒成像技术获得目标的清晰图像。

　　激光直线传播、方向性好，与微波雷达易受电磁波影响的情况不同，自然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源不多，因此激光雷达抗有源干扰的能力很强，能够更好的适应复杂的路况环境。

　　微波雷达会受到各种地物回波的影响，在低空区域存在一定的盲区即无法探测的区域。而激光雷达，因其直线方向性特点，只有被照射的目标才会产生反射，完全不存在地物回波的影响，因此可以零高度工作，低空探测性能更好。

　　激光雷达轻便、小巧，发射口径一般只有厘米级，整套系统的质量与体积都更小，而且激光雷达的结构相对简单，维修方便，操纵容易。

　　与摄像头相比，激光雷达不受白天黑夜等光线变化的干扰，并能轻易获取三维信息及近距离的横向视觉盲区信息；有效距离也远于摄像头；车辆低速状态下，在目标物的识别和分类方面，激光雷达要优于摄像头；直接通过点云进行密度较高的绘制，无需再进行二次转化。

　　车载激光雷达的广泛应用，使自动驾驶技术更加安全成熟，尤其2022年，多家汽车企业加速入局，让今年成为划时代的国内激光雷达上车元年。

　　随着消费者对自动驾驶的关注提升，各企业加大研发力度，激光雷达成本降下来民用，使激光雷达技术逐渐成为下一个风口。去年全球激光雷达领域融资138亿，其中我国该领域投资金额为50.89亿。今年搭载激光雷达上市的车型接近20款，中国车企占了一半以上，我国自主激光雷达公司已经在量产车上实现了超越，可以说国产自主激光雷达技术已经实现了在全球范围内的“阶段性领跑”，汽车的自动驾驶趋势也已经势不可挡。

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