激光雷達傳感技術都有著哪些方面的應用

（文章來源：好嘿科技）

據(jù)調查，目前大部分企業(yè)都以無人車、機器人及無人車領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)激光雷達方向轉變。在價格方面，無人駕駛領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的深入研究，這一新興技術的優(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用領域的領先技術。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，所以能夠實現(xiàn)精細化的識別，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，識別準確度和可靠性遠超攝像頭，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，也是非常關鍵的一步。按常規(guī)理解，定位應該只是GPS的任務，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，還能夠實現(xiàn)分類標注，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，激光雷達技術飛速發(fā)展，技術從簡單的激光測距技術，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。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、傳感技術、通信技術等多種技術在交通領域廣泛的應用。

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，同時也是實時和準確的，可以用于信號燈控制機即時感應控制、自適應控制和綠波帶控制，也是未來實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)車路協(xié)同的基礎。

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，市場對智能化設備的需求日益高漲。以至于避障成為一個極為關鍵且必要的功能。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，最后達到目標點。

實現(xiàn)避障與導航的必要條件是環(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里面會用到激光雷達和許多配套的光學傳感器，通過SLAM技術（即時定位與地圖構建），精準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打印備受關注，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎，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造物體的技術。3D打印作為前沿性、先導性的智能制造技術，將引領傳統(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打印技術本質上是一種“從CAD設計到光學部件”的一站式技術，其打印出來的光學部件不需要進行像拋光、研磨和著色這樣的后處理。這種技術主要基于成熟的寬幅工業(yè)噴墨打印設備，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。

（責任編輯：fqj）