激光雷达技术将使无人驾驶汽车进入寻常百姓家

成就无人驾驶汽车未来的关键，在于有效降低该款传感器的成本。或许，你在道路上从未见过一辆完全自动的无人驾驶汽...





成就无人驾驶汽车未来的关键，在于有效降低该款传感器的成本。

 

或许，你在道路上从未见过一辆完全自动的无人驾驶汽车。但是，如果你曾经看到过，那么肯定注意到了有一个引人注目的旋转式传感器装饰在车顶上。正是这一传感器帮助无人驾驶汽车了解四周的环境状况，也正是这一传感器导致无人驾驶汽车的价格对于普通消费者而言过于高昂。目前而言，激光雷达（Lidar）仍处于较复杂、昂贵的阶段，但在未来的几年之内，其价格将会降低，可靠性将会提高，将出现在全球各个角落。

Lidar是一种与雷达类似的遥感技术，通过激光脉冲探测周围物体的情况。尽管Lidar的探测距离短于雷达（数十米至数百米），但Lidar的波长明显短于后者，导致Lidar所探测图像的分辨率得到明显提高。借助高分辨率优势，Lidar可提供高可靠性、高质量的数据，从而使其成为绝大多数汽车自动化应用程序的理想之选。事实上，很多专家认为，Lidar是无人驾驶汽车的必备部件。卡尔•莱格内玛（Karl Lagnemma）是nuTonomy公司的首席执行官，该公司是一家位于马萨诸塞州剑桥市的创业公司，目前正在新加坡进行无人驾驶汽车的相关测试。卡尔表示：“Lidar对于无人驾驶汽车而言是十分重要的传感器，它能够在多种环境中提供高度准确且稳定可靠的定位支持。”但他也指出，目前使用的这一代Lidar传感器，其尺寸、复杂度以及成本均对所有依赖Lidar技术的商业化进程构成了严重的阻碍。目前，许多无人驾驶汽车使用由总部位于硅谷的公司威力登所提供的HDL-64E Lidar传感器。该款传感器在其视场范围内，每秒可扫描220万个数据点，最远可定位120米远的物体，并可精确至厘米级。但该款传感器的重量达到13千克，成本更是高达8万美元。今年，威力登公司宣布推出VLP-32A型号传感器，定位范围扩展至200米，而重量则成功降至600克。该款新产品的目标成本为500美元（无人驾驶汽车量产成本），仅为前一代产品成本的百分之一，但即便如此，该成本仍处于较高的水平，难以将该新产品用于普通消费者市场所销售的无人驾驶汽车之中。近期，为数不少的学术性和产业性研究的关注点均为如何将Lidar传感器变得更小、更易生产且成本更低。在2016年消费电子展（CES）中，总部位于加州森尼韦尔的Quanergy Systems公司展示了用于无人驾驶汽车的固态Lidar传感器样机。该样机未使用旋转式镜像和镜头系统，而是采用光频整相阵列，用于控制激光脉冲。Quanergy预计该款产品的量产成本为250美元，且最早在2017年年初即可向汽车原始设备制造商进行供应。与此同时，还有两家创业公司正在研发成本为100美元的汽车用Lidar系统，这两家公司均表示新产品将在2018年正式面市。总部位于以色列的Innoviz公司承诺推出一款较现有所有传感器产品而言分辨率更高、视场范围更广的高清固态Lidar。总部位于荷兰的Innoluce公司则放弃固态方式，采用微机电镜像系统扫描和控制激光束，该公司的工程师表示，相对于光频整相阵列，他们的产品在距离和分辨率方面均具有十分突出的优势。近期关于Lidar技术的最新发展中，麻省理工学院（MIT）所取得的一项成果着实令人眼前一亮。借助美国国防部高级研究计划局电子光子异质集成计划所提供的丰厚资金支持，MIT的研究人员利用硅光技术成功将Lidar功能系统添加在一个0.5毫米×6毫米的单芯片之上，这样就可将Lidar并入商业化互补金属氧化物半导体（CMOS）产品之中。MIT发布的这款样品，探测范围仅限于附近几米之内，但对于实现100米探测距离和每芯片10美元的成本这一未来目标而言，已然形成了一条方向清晰的发展道路。尺寸小、成本低的固态Lidar系统的市场十分庞大。8月份，Quanergy结束了9000万美元的融资轮，估值约为15.9亿美元；另外，福特与中国搜索引擎巨头——百度公司向威力登共同出资1.5亿美元。上述投资的目的是，在未来的几年内，成功制造出成本为100美元的车用Lidar传感器。目前而言，尽管汽车行业是低成本Lidar系统最大的近期市场，但尺寸小、售价低的Lidar系统亦将使其他行业受益。智能手机使用Lidar系统，可提供分辨率更高的手势识别功能；在机器人手指中使用Lidar系统，机器人识别和控制物体的准确性和可靠性无疑会达到空前高度。同时，对于无人机而言，Lidar系统可提供精确数据，帮助前者有效躲避障碍物，这对于安全执行任务，如安全运送包裹物品等，具有十分必要的意义。作者：Evan Ackerman

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