作者 | Xingwei
来历 | 辣笔细姨（ID:XingweiSteven）
【导读】最近Velodyne挑起的激光雷达LiDAR专利之战成为了业界热门。能够说在苛刻的自动驾驶体系中激光雷达成为一种不行替代的传感器。今日让咱们具体聊聊激光雷达LIDAR是怎么回事。
什么是激光雷达LIDAR
激光雷达LiDAR的全称为Light Detection and Ranging激光勘探和测距，又称光学雷达。
激光雷达的作业原理：对人畜无害的红外光束Light Pluses发射、反射和接纳来勘探物体。能勘探的方针：白日或黑夜下的特定物体与车之间的间隔。乃至因为反射度的不同，车道线和路面也是能够区别开来的。哪些物体无法勘探：光束无法勘探到被遮挡的物体。
↑激光雷达LiDAR示意图
车用激光雷达作业原理便是蝙蝠测距用的回波时间（Time of Flight，缩写为TOF）丈量办法。但要知道光速是每秒30万公里。要区别方针厘米等级的准确间隔，那对传输时间丈量分辨率有必要做到1纳秒。要如此准确的丈量时间，因而对应的丈量体系的本钱就很难降到很低，需求运用奇妙的办法下降丈量难度。
是不是觉得很深邃难明？咱们直接看动画吧。
↑激光雷达LiDAR作业原理
经过旋转的机械镜面丈量激光发出和收到回波的时间差，然后确认方针的方位和间隔。因为激光雷达自动发射激光，因而受环境光改变的影响小，测距准确。
什么是激光雷达LIDAR的技能要害
↑典型激光雷达LiDAR体系组成
典型激光雷达LiDAR体系组成括激光发射光源、接纳器、伺服电机、斜面镜和光学旋转编码器（又称圆光栅）。
↑激光雷达LiDAR要害部件
激光雷达LiDAR要害部件依照信号处理的信号链包含操控硬件DSP（数字信号处理器）、激光驱动、激光发射发光二极管、发射光学镜头、接纳光学镜头、APD（雪崩光学二极管）、TIA（可变跨导放大器）和勘探器。其间除了发射和接纳光学镜头外，都是电子部件。跟着半导体技能的快速演进，功能逐渐进步的一起本钱敏捷下降。可是光学组件和旋转机械则占具了激光雷达的大部分本钱。
激光雷达LIDAR的使用应战
a. 绕不开的根底专利
↑Velodyne激光雷达LiDAR根底专利
第一大应战便是绕不开的Velodyne根底专利。此次专利大战的主角Velodyne能够说是美国政府经过自动驾驶应战赛一手拔擢起来的业界老迈。2007年Velodyne请求的根底专利US7969558包含了简直一切高精度激光雷达所需的根底技能。其实并不是针对国内的禾赛和速腾聚创，国外的谷歌Waymo和Uber都被拉进了专利之争。而禾赛现在已经在北美是仅次于Velodyne的激光雷达供货商。而速腾聚创则是国内出货量最高的激光雷达企业。可谓树大招风。
↑Velodyne激光雷达LiDAR根底专利细节
该根底专利不只包含了干流的依据伺服电机机械旋转光学组件，并且包含了之前说到的特别信号处理原理。经过准确的激光发射时长操控，来将对回波时间的丈量转化成单位时间进光量的丈量。然后在进步精度的一起下降规划难度。
b. 居高不下的本钱
最早由谷歌提出的自动驾驶轿车依据置于车顶的360度机械旋转激光雷达完成。它的功能非常好，可是相应的也具有本钱过高（几千美元等级），体积大、外部可见等下风。
因而激光雷达本钱问题亟待解决，固态化成为大势所趋。
激光雷达LIDAR商场使用怎么
1. Velodyne激光雷达轿车使用
↑Velodyne激光雷达开展道路
Velodyne激光雷达广泛使用于自动驾驶的测验车型中。最早谷歌提出的自动驾驶轿车便是依据置于车顶的机械旋转激光雷达产品完成的。它其实便是来自Velodyne公司的64波束激光雷达。而这款产品最初价格惊人的超过了7万美金。如图，从左至右分别为Velodyne的64波束、32波束以及16波束激光雷达产品。
2. 法雷奥SCALA激光扫描传感器轿车使用
↑奥迪A8(参数|图片)装备的低本钱激光扫描传感器
奥迪是现在仅有量产L3等级自动驾驶车型的整车厂。为了应对激光雷达量产的应战，奥迪找到了一种更细巧的激光扫描传感器计划。全新奥迪A8保险杠处的一个圆弧状传感器是小型化激光扫描传感器。在外形不需旋转的前提下能够到达145度的水平视角，80米远的勘探间隔。其激光二极管每秒可发射近10万次红外线脉冲，操控体系会依据红外线脉冲的反射状况计算出前方物体的具体概括。
激光雷达LIDAR未来开展方向
↑激光雷达LiDAR未来开展方向
未来经过半导体技能替代本来的机械旋转部件和光学组件将是业界干流。在绕开根底专利的一起能够大幅下降激光雷达的本钱。其间高功能长间隔激光雷达将专心于依据半导体的微机械镜头操控激光发射光束的扫描。而中间隔低本钱计划则朝向固态Flash激光雷达的方向开展。接纳部分为半导体光学勘探阵列。经过相似摄像头的接纳点整，在收集图画的一起记载方针的间隔信息。
综上所述，激光雷达技能正跟着自动驾驶的鼓起引起广泛重视。可是绕不开的根底专利和居高不下的本钱带来许多应战仍急需解决。无疑半导体技能将推进激光雷达快速开展。让咱们拭目而待吧。
(*本文为AI科技大本营转载文章，转载请联络作者)
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