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激光雷达今天和未来发展趋势(专家解读)

2017-03-01 13:43:20 杭州亭柏激光加工中心 阅读

“激光雷达杭州激光打标加工近两年成为国内激光领域的一个新热词。但是你知道吗,目前市场上的自动驾驶类激光雷达,实际上没有一款是在诞生之初就专为自动驾驶而设计的。而关于‘中国五年内会改写激光雷达格局’的说法,也是一种比较乐观的宣传。”

近日光电汇在了解国内激光雷达市场及技术现状时得到了这样的答案,颇为惊讶。下面,就让我们听听来自激光雷达遥感探测专家刘博研究员的具体讲解和分析。

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  刘博是中国科学院光电技术研究所研究员、中科院“百人计划”、四川省“千人计划”入选者,主要从事激光雷达遥感探测方向的研究。2016年,刘博课题组在面阵三维成像激光雷达研究方面取得突破,首次实现可对远距离动态目标高分辨率三维成像,并已申请了发明专利。

  目前激光雷达的发展情况如何?

  刘博:从应用来看,激光雷达的种类繁多,可用于多种形式的探测。

  最早成熟的激光雷达技术是用于探测臭氧、二氧化硫、气溶胶等的大气探测激光雷达。2016年,在天宫二号和神舟11号的交汇对接中,利用激光雷达在两个航天器对接过程中测量相对位置、角度等,保证精准对接;还有我国发射的嫦娥三号上,在降落前用来扫描下方地貌,探测障碍物,这个属于探测地形地障类的激光雷达。

  近几年,随着人工智能的发展,自动驾驶、辅助驾驶的兴起,推动了激光雷达在民用领域中的应用。

  从技术原理来看,用于民用的激光雷达主要有两种类型:

  第一种是多束激光杭州镭射刻字加工并排绕轴旋转360?,每束激光扫描一个平面。早期的激光雷达为64线(即64束激光),那时已满足自动驾驶的需求,但因成本高达7万美元,未被市场接受。后来为了降低成本,有公司推出了32线、16线的激光雷达。但是成本的降低带来的是分辨率的下降,这就容易在车辆驾驶过程中检测障碍物时产生盲点,带来安全隐患。

  第二种是固态激光雷达。这种技术以美国Quanergy Systems公司的固态激光雷达传感器S3为首,采用相控阵扫描方式,并不是常用的机械扫描方式。它不像第一种技术会产生机械运动,可以大幅降低生产成本。但目前技术并不成熟,离产品市场化还有一段距离。

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  Quanergy Systems公司的固态激光雷达传感器S3

  有行业人士认为,中国五年内会改写激光雷达的格局。您怎么看?

  刘博:这是一个比较乐观的宣传。激光雷达最大的优点在于它能直接提供距离信息。平常我们看到的照片或者视频是一个平面,这是XY二维空间,但是驾驶员最关心是距离,即Z坐标,这就属于三维。

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  国内已有企业正在合作研究自动驾驶激光雷达,也有一些公司推出了产品,但是实际应用效果如何,目前尚未看到成效。我国用于自动驾驶的激光雷达的研究处于刚刚起步的阶段。

  自动驾驶的最大卖点在于可以把道路驾驶的事故率理论上降到零。因为自动驾驶都是由计算机控制的,如果系统不出现故障,那么他就会严格遵守交通规则,不会出现走神、酒驾等状况。但是一旦出现问题,例如之前的特斯拉事件,就会对自动驾驶造成很大的打击。

  激光雷达的光源有三种:二氧化碳激光器、半导体激光器和全固态激光器。您认为哪种激光器光源最有前途?

  刘博:肯定是半导体激光器作为光源潜力最大。因为半导体激光器 杭州镭雕雕刻尺寸可以做到很小,成本比较低,符合作为汽车配置的需求。现在我们看到的安装在无人驾驶车顶的那些激光雷达,例如Velodyne,最早并不是为自动驾驶而设计的,只不过自动驾驶正好用到了其中的一些功能,例如360°扫描。

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  百度无人驾驶测试车使用了Velodyne的64线激光雷达

  我认为,真正实用化后,这些都应该集成到汽车的内部,例如集成到车灯的位置,半导体激光器恰巧可以满足这一条件。我相信最终成熟的样式也一定是这样的。

  我国的激光雷达产品与国外差距有多大?

  刘博:从技术上来说,我国民用激光雷达与国外技术相比并没有太多差距。差距可能是在产业化和研发等方面,或者说别人早走了一段时间,而我国刚刚开始做。

  我曾与国内很多专家聊过。严格来说,现在市场上的激光雷达没有一款是在诞生之初就专为自动驾驶优化设计的。国内很多激光雷达厂家生产的产品外形和性能都是模仿美国Velodyne公司产品的设计。然而Velodyne公司早期主营音响业务,后技术升级,才开发了激光雷达技术LiDAR并名声大噪。但是它有些指标超出了普通汽车的要求,带来了高成本,而有些必需的指标又没有达到。

  其实,我现在课题组正在做的工作之一就是从实际应用出发设计激光雷达系统。从2016年开始我们正在从事这个方向的研究,并与最终用户和一些车主进行了广泛沟通,了解他们的需求。我们希望推出一款纯粹为了自动驾驶而优化设计的激光雷达。这样的话能节省的地方尽量节省,降低成本,不能节省的地方,提高指标,提升安全性。

  激光雷达技术推广到民用阶段还需要多久的时间?

  刘博:应该用不了太久。根据“2016中国汽车工程学会年会”正式公开的节能与新能源汽车技术路线图的规划,智能网联汽车的市占率将实现2020年驾驶辅助与部分自动驾驶市占率50%,2025年高度自动驾驶市占率15%,2030年完全自动驾驶市占率10%。我认为,5年内市场上会推出各种各样针对自动驾驶的激光雷达产品。

  您认为激光雷达的市场前景如何?

  刘博:激光雷达的市场非常大,而且很多同仁都在从事该领域的研究和开发。其实激光雷达最大的市场并不是自动驾驶领域,而是用在服务类机器人的机器视觉上。无人机、服务类机器人,还有一些娱乐项目中进行距离传感捕捉的,这些方面的激光雷达市场会更大。目前国内的一些高校、科研院所以及百度、华为等大型IT公司,产学研企都在研究。

  我认为最终产品的开发模式,还是应遵循研发端、用户端与市场,三方紧密结合,从最初的设计入手,这样推出的产品才能平衡各方所需,发挥它的最大价值。