隨著人工智能時(shí)代的來(lái)臨，激光雷達(dá)被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、機(jī)器人、安防監(jiān)控、無(wú)人機(jī)、地圖測(cè)繪、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等高新科技領(lǐng)域。據(jù)估計(jì)，2020 年，全球激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)百億，2050 年有望超過(guò)6000 億，發(fā)展規(guī)模呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。激光雷達(dá)（LiDAR），無(wú)人駕駛的“眼睛”，人工智能時(shí)代最具想象力的傳感器。LiDAR 能夠進(jìn)行主動(dòng)探測(cè)，不受外界環(huán)境光影響，實(shí)時(shí)感知環(huán)境信息，獲得精確可靠的三維數(shù)據(jù)，從而賦予機(jī)器人超越人類(lèi)的視覺(jué)能力。

在人工智能技術(shù)正快速產(chǎn)業(yè)化的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模巨大，據(jù)汽車(chē)行業(yè)相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，至2035 年全球自動(dòng)駕駛汽車(chē)銷(xiāo)量將達(dá)到1180 萬(wàn)輛。預(yù)測(cè)到2025 年，自動(dòng)駕駛汽車(chē)將催生出一個(gè)2000 億至1.9 萬(wàn)億美元的巨大市場(chǎng)。與此同時(shí)，物流領(lǐng)域已被視為自動(dòng)駕駛技術(shù)率先落地的場(chǎng)景之一，根據(jù)國(guó)家物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)數(shù)據(jù)，智慧物流市場(chǎng)規(guī)模將在2025 年突破萬(wàn)億。激光雷達(dá)憑借強(qiáng)大的感知能力，守護(hù)自動(dòng)駕駛對(duì)人類(lèi)出行安全的承諾，已成為該領(lǐng)域必不可少的傳感器，與自動(dòng)駕駛相輔相成，共同快速發(fā)展。

激光雷達(dá)（LiDAR）是通過(guò)激光測(cè)距技術(shù)探測(cè)環(huán)境信息的主動(dòng)傳感器的統(tǒng)稱(chēng)。它利用激光束探測(cè)目標(biāo)，獲得數(shù)據(jù)并生成精確的數(shù)字工程模型。目前激光雷達(dá)的激光測(cè)距技術(shù)有三種：

1. 激光飛行時(shí)間法（TOF），通過(guò)將光脈沖在目標(biāo)與雷達(dá)間的飛行時(shí)間乘以光速除以二，就可以獲得距離，該方案成熟度比較高，適用于長(zhǎng)距離探測(cè)，絕大部分車(chē)載激光雷達(dá)采用的就是該方案。

2. 三角法，由于入射光和反射光構(gòu)成一個(gè)三角形，對(duì)光斑位移的計(jì)算運(yùn)用了幾何三角定理，故該測(cè)量法稱(chēng)為激光三角測(cè)距法，適合短距離測(cè)量，多用于單線(xiàn)二維激光雷達(dá)。

3. 調(diào)頻連續(xù)波法(FMCW)，原理類(lèi)似Radar，通過(guò)多普勒效應(yīng)等光的波動(dòng)變化，測(cè)算發(fā)射光譜頻率和接收光譜頻率的差異，便可得出距離和速度，該技術(shù)方案比較前沿，尚無(wú)成熟產(chǎn)品。激光雷達(dá)的種類(lèi)比較多，可以通過(guò)下面幾個(gè)主要方面劃分：

（1） 按照功能用途，可以分為激光測(cè)距雷達(dá)、激光測(cè)速雷達(dá)、激光成像雷達(dá)、大氣探測(cè)雷達(dá)、跟蹤雷達(dá)；
（2） 根據(jù)載荷平臺(tái)，可以分為星載、機(jī)載、車(chē)載和地基；
（3）根據(jù)掃描方式，可以分為機(jī)械式、MEMS、Flash、OPA；
（4）根據(jù)雷達(dá)線(xiàn)束，可分為單線(xiàn)和多線(xiàn)；
（5）自動(dòng)駕駛廣泛使用的激光雷達(dá)產(chǎn)品屬于車(chē)載多線(xiàn)成像激光雷達(dá)，這類(lèi)是本文探討分析的對(duì)象。

激光雷達(dá)相對(duì)于其他傳感器的優(yōu)點(diǎn)

由于激光雷達(dá)與攝像頭具有出色的成像能力，一直以來(lái)被當(dāng)作自動(dòng)駕駛的核心傳感器。激光雷達(dá)相較于毫米波雷達(dá)與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(dòng)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(shí)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(shí)別，在這一點(diǎn)上激光雷達(dá)不如攝像頭。攝像頭最大的缺點(diǎn)是受環(huán)境光的影響大，在強(qiáng)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(guò)算法進(jìn)行有效可靠的環(huán)境感知。

激光雷達(dá)是通過(guò)激光主動(dòng)探測(cè)成像的，不受環(huán)境光影響，直接測(cè)量物體的距離方位、深度信息、反射率等。算法首先對(duì)障礙物進(jìn)行識(shí)別，然后再分類(lèi)，識(shí)別準(zhǔn)確度和可靠性遠(yuǎn)超攝像頭，而消耗的計(jì)算資源低于攝像頭。可以說(shuō)，激光雷達(dá)在自動(dòng)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(dòng)駕駛車(chē)輛才會(huì)面臨“要往哪里去”的問(wèn)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(dòng)駕駛的定位會(huì)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(jìn)出隧道等情況下信號(hào)穩(wěn)定性差，因此難以保證自動(dòng)駕駛車(chē)輛的安全。所以自動(dòng)駕駛定位需要結(jié)合激光雷達(dá)、GPS、IMU等，以完成穩(wěn)定可靠的高精度定位。激光雷達(dá)硬件配合針對(duì)自動(dòng)駕駛研發(fā)的AI感知算法，可以完成對(duì)周?chē)系K物進(jìn)行識(shí)別，對(duì)路邊沿進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)行高精度定位等任務(wù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)分類(lèi)標(biāo)注，把障礙物分為卡車(chē)、小汽車(chē)、行人、自行車(chē)等。

激光雷達(dá)與自動(dòng)駕駛的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路

首先，我們對(duì)自動(dòng)駕駛的發(fā)展做一個(gè)階段性的劃分，根據(jù)發(fā)展歷史和行業(yè)未來(lái)的預(yù)測(cè)，自動(dòng)駕駛的發(fā)展可以分為三個(gè)階段。第一個(gè)階段，2016年之前，實(shí)驗(yàn)室階段；第二個(gè)階段，2016年到2020年前后，試運(yùn)營(yíng)階段；第三個(gè)階段，2020年之后，大批量商業(yè)化運(yùn)營(yíng)階段。在每一個(gè)階段，自動(dòng)駕駛都對(duì)激光雷達(dá)有著迫切的需求，激光雷達(dá)技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展也推動(dòng)著自動(dòng)駕駛的快速發(fā)展。