激光雷達傳感技術(shù)都有著哪些方面的應(yīng)用

（文章來源：好嘿科技）

據(jù)調(diào)查，目前大部分企業(yè)都以無人車、機器人及無人車領(lǐng)域激光雷達為主要研究方向。而傳統(tǒng)機械式激光雷達已逐漸向固態(tài)激光雷達方向轉(zhuǎn)變。在價格方面，無人駕駛領(lǐng)域的激光雷達少則上萬，多則幾十萬元，普遍要高于機器人及 AGV 等領(lǐng)域價格。在未來，固態(tài)、小型、低成本激光雷達將是各企業(yè)的著重發(fā)力點。

隨著國際社會對激光雷達技術(shù)的深入研究，這一新興技術(shù)的優(yōu)越性越來越明顯，在各個行業(yè)均有其獨特的優(yōu)勢。下面將列舉幾個主要應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)。由于激光雷達與攝像頭具有出色的成像能力，一直以來被當(dāng)作自動駕駛的核心傳感器。激光雷達相較于攝像頭的好處是它能得到準(zhǔn)確的三維信息，而且自身是主動光源，能夠不受光照的影響，白天和晚上都能照常工作。

攝像頭識別的顆粒度比較高，能夠獲得豐富的紋理色彩，所以能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)化的識別，在這一點上激光雷達不如攝像頭。攝像頭最大的缺點是受環(huán)境光的影響大，在強光照射、高亮反白物體、夜晚弱光環(huán)境等情景下，采集到的數(shù)據(jù)都難以通過算法進行有效可靠的環(huán)境感知。

激光雷達是通過激光主動探測成像的，不受環(huán)境光影響，直接測量物體的距離方位、深度信息、反射率等。算法首先對障礙物進行識別，然后再分類，識別準(zhǔn)確度和可靠性遠(yuǎn)超攝像頭，而消耗的計算資源低于攝像頭。

可以說，激光雷達在自動駕駛中的應(yīng)用，最重要的部分就是高精度定位，先確定自身所在的位置，自動駕駛車輛才會面臨“要往哪里去”的問題。所以，確定“我在哪里”是第一步，也是非常關(guān)鍵的一步。按常規(guī)理解，定位應(yīng)該只是GPS的任務(wù)，的確，自動駕駛的定位會用到GPS，但是GPS定位的精度不足，而且在遇到高樓林立或者進出隧道等情況下信號穩(wěn)定性差，因此難以保證自動駕駛車輛的安全。所以自動駕駛定位需要結(jié)合激光雷達、GPS、IMU等，以完成穩(wěn)定可靠的高精度定位。

激光雷達硬件配合針對自動駕駛研發(fā)的AI感知算法，可以完成對周圍障礙物進行識別，對路邊沿進行檢測，進行高精度定位等任務(wù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)分類標(biāo)注，把障礙物分為卡車、小汽車、行人、自行車等。

隨著國內(nèi)安防領(lǐng)域的快速發(fā)展，安防系統(tǒng)越來越向集成化、多功能化、智能化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的單一攝像頭模式已經(jīng)無法完全滿足安防環(huán)境越來越復(fù)雜化、多樣化、多功能化的要求。激光雷達的加入，為安防集成商和客戶提供了新的解決思路和新的功能補充。相比于傳統(tǒng)的安防監(jiān)控系統(tǒng)，基于激光雷達的安防方案在滿足客戶基礎(chǔ)的防護報警功能的同時，更能夠提升客戶的深層次需求，具有更大的優(yōu)勢。

近年來，激光雷達技術(shù)飛速發(fā)展，技術(shù)從簡單的激光測距技術(shù)，逐步發(fā)展出激光跟蹤、激光測速、激光掃描成像、激光多普勒成像等技術(shù)。其工作環(huán)境也從最開始的可見光區(qū)域（紅寶石激光器），發(fā)展到近紅外區(qū)（Nd：YAG激光器），再之后是紅外區(qū)域（CO2激光器），而現(xiàn)在很多激光雷達工作是在對人眼無害的近紅外區(qū)域（0．76～1．5μm）。由此涌現(xiàn)了許多不同用途的激光雷達，如精密跟蹤激光雷達、偵測激光雷達、水下激光雷達等，從而使激光雷達成為一類具有多種功能的系統(tǒng)。

隨著大城市人口的不斷增長，城市的交通也變得更加擁擠，這要求未來的交通更“智慧”。物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、人工智能的快速發(fā)展讓這些變成現(xiàn)實。信息技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)等多種技術(shù)在交通領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用。

激光雷達在很多地方都有用武之地，例如在毫米波雷達能精確地檢測車道級和毫秒級的數(shù)據(jù)，這種檢測是微觀的，同時也是實時和準(zhǔn)確的，可以用于信號燈控制機即時感應(yīng)控制、自適應(yīng)控制和綠波帶控制，也是未來實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)車路協(xié)同的基礎(chǔ)。

隨著機器人深入人們的生活，例如工廠、倉庫、酒店、商場、餐廳等環(huán)境中的使用，人們對機器人的移動能力越為重視，市場對智能化設(shè)備的需求日益高漲。以至于避障成為一個極為關(guān)鍵且必要的功能。避障是指移動機器人根據(jù)采集的障礙物的狀態(tài)信息，在行走過程中通過激光雷達傳感器感知到妨礙其通行的靜態(tài)和動態(tài)物體時，按照一定的方法進行有效地避障，最后達到目標(biāo)點。

實現(xiàn)避障與導(dǎo)航的必要條件是環(huán)境感知，在未知或者是部分未知的環(huán)境下避障需要通過激光雷達傳感器獲取周圍環(huán)境信息，包括障礙物的尺寸、形狀和位置等信息，因此傳感器技術(shù)在移動機器人避障中起著十分重要的作用。VR/AR也是最近幾年火起來的，市場前景可觀。VR一體機、智能眼鏡等產(chǎn)品已經(jīng)面市，AR眼鏡、AR頭顯的應(yīng)用也是非常之廣。

在用到AR頭顯進行的游戲中，運用的空間感知定位技術(shù)里面會用到激光雷達和許多配套的光學(xué)傳感器，通過SLAM技術(shù)（即時定位與地圖構(gòu)建），精準(zhǔn)定位自己在三維空間中的位置，增強在游戲中的真實體驗感。近年來，3D打印備受關(guān)注，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印作為前沿性、先導(dǎo)性的智能制造技術(shù)，將引領(lǐng)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式和生產(chǎn)工藝的變革，有望成為推動新一輪工業(yè)革命的源動力。

在3D打印里面，也有用到激光雷達的地方，如最近很火的Printoptical3D打印技術(shù)本質(zhì)上是一種“從CAD設(shè)計到光學(xué)部件”的一站式技術(shù)，其打印出來的光學(xué)部件不需要進行像拋光、研磨和著色這樣的后處理。這種技術(shù)主要基于成熟的寬幅工業(yè)噴墨打印設(shè)備，通過紫外線固化的透明聚合物液滴噴射出來，然后被集成在打印頭上的強紫外線燈固化，最終可以形成各種各樣的幾何形狀，激光雷達在這里面扮演者測量、監(jiān)控等角色。

（責(zé)任編輯：fqj）