[汽車之家 技術(shù)] 無論接受與否，未來可能注定將由AI取代你成為汽車“方向盤”后方掌控全局的“人”。TA們看得更遠(yuǎn)、懂得更多、反應(yīng)更快，能自動避免擁堵，還能夠提前感知危險避免事故——最重要的，是這些機(jī)器人永遠(yuǎn)不會酒后駕車，這就是自動駕駛時代為我們描繪的美好藍(lán)圖。今天我們要聊的，是自動駕駛時代車輛上一個必不可少的重要組件——激光雷達(dá)。為什么說激光雷達(dá)是自動駕駛時代的必需品？它同普通雷達(dá)相比有何優(yōu)勢？我們對話了多位業(yè)內(nèi)專家和企業(yè)，并通過下面五個問題來給大家科普一下。
這篇文章我們要聊到：
1、激光雷達(dá)的基本原理
2、激光雷達(dá)看到的是什么？
3、車載激光雷達(dá)有何不同之處？
4、現(xiàn)在車上已經(jīng)有了各種各樣的雷達(dá)，為什么還需要激光雷達(dá)？
5、激光雷達(dá)還分固態(tài)和——“液態(tài)”？
Q1：為啥激光能做雷達(dá)？
Emmm…故事似乎要從一個多世紀(jì)前說起，在1916年，“天外來客”愛因斯坦首先描述了原子的受激輻射與自發(fā)輻射的關(guān)系，雖然我聽不懂，但是這個發(fā)現(xiàn)為后來制造激光奠定了基礎(chǔ)。在1960年，位于美國加州的休斯實驗室制造出了人類史上第一束激光。
激光的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，從醫(yī)學(xué)手術(shù)、激光打印到未來星球大戰(zhàn)的激光武器不一而足，而其中一個重要的分支，就是用來測量距離。由于激光光束筆直（準(zhǔn)確度高），且光子特性一致（抗干擾性好），所以是測量距離的理想介質(zhì)。當(dāng)發(fā)射源向目標(biāo)物體發(fā)射光束，光束反射之后被傳感器接收，依據(jù)這期間的時間差，就可以計算出同目標(biāo)物體之間的距離，這就是飛行時間測距法（Time of Flight,簡稱ToF）。
這便是激光雷達(dá)的基本原理，簡單來說，一個激光發(fā)射器和一個接收傳感器，就組成了激光雷達(dá)的基本結(jié)構(gòu)。同世界上眾多尖端科技一樣，激光雷達(dá)最初也是應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。在1961年，休斯飛機(jī)公司推出了世界上第一個類似于激光雷達(dá)的系統(tǒng)，用于追蹤衛(wèi)星。隨著技術(shù)發(fā)展成熟，激光雷達(dá)如今被應(yīng)用于各種領(lǐng)域的測量勘探工作，從研究大氣成分、地質(zhì)結(jié)構(gòu)到全新的iPad Pro，以及我們將要重點講述的自動駕駛。
Q2：裝在汽車上的激光雷達(dá)有啥不一樣？
雖然前路漫漫，但是如今業(yè)界都對自動駕駛時代充滿了憧憬。對于自動駕駛的主體——汽車來說，如何像駕駛員一樣，或者比駕駛員對周圍的環(huán)境有更準(zhǔn)確全面的認(rèn)知，是實現(xiàn)自動駕駛的前提條件。而激光雷達(dá)精準(zhǔn)測量的優(yōu)勢，在目前來說是實現(xiàn)自動駕駛的不二選擇。根據(jù)激光測距的原理，一束激光理論上可以測量到一個點的距離，但是自動駕駛車輛需要對周圍環(huán)境進(jìn)行全方位的感知，如果讓這束激光旋轉(zhuǎn)起來，就可以實現(xiàn)對周圍環(huán)境的360°測量，而一束激光旋轉(zhuǎn)之后，得到的是雷達(dá)與周圍一條線之間的距離。
【激光雷達(dá)基本工作原理】
汽車如果需要對周圍的環(huán)境有更加全面立體的感知，僅僅得到一條“線”的數(shù)據(jù)顯然是不夠的。在此基礎(chǔ)上，在雷達(dá)中集成更多的激光器，從不同角度發(fā)射測量光線，就能夠?qū)崿F(xiàn)對周圍物體更加全面而細(xì)膩的掃描，能夠讓車輛對周圍事物形成一個精準(zhǔn)的三維感知。對于機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)而言，有多少個激光發(fā)射器，就代表了這是多少“線”的激光雷達(dá)，激光雷達(dá)的線數(shù)越多，對周圍環(huán)境的測量就越全面，當(dāng)然成本也是隨之飆升。下面我們以國內(nèi)激光雷達(dá)的代表企業(yè)禾賽科技的產(chǎn)品為例，做一個更加直觀的解析。
【車載激光雷達(dá)實現(xiàn)了對周圍環(huán)境全面立體的精準(zhǔn)探測】
相比在其他領(lǐng)域使用的激光雷達(dá)，自動駕駛對于所使用的車載激光雷達(dá)無疑有著更為苛刻的要求：作為無人車的“眼睛”，性命攸關(guān)的它不容許有絲毫的差錯，因此車載激光雷達(dá)必須達(dá)到車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)。
車載激光雷達(dá)有如此多的苛刻要求，所以是一項技術(shù)壁壘非常高的高科技產(chǎn)業(yè)。雖然目前市場規(guī)模并不算大，但是對于未來而言，激光雷達(dá)技術(shù)是通往自動駕駛的必經(jīng)之路。所以無論主機(jī)廠還是各大零部件供應(yīng)商對其都是趨之若鶩。
