0
| 本文作者： 新智駕 | 2017-08-07 16:40 |
激光雷達(dá)并非是近幾年才出現(xiàn)的新興產(chǎn)品。
早在上世紀(jì)六十年代，美國加利福尼亞州休斯航空公司實(shí)驗(yàn)室的研究員西奧多·梅曼等人就研制成功世界上第一臺(tái)激光雷達(dá)，激光作為一種全新的測(cè)量工具開始受到極大的關(guān)注。
上世紀(jì)七十年代，阿波羅15號(hào)使用激光雷達(dá)測(cè)量月球表面，此時(shí)激光雷達(dá)因其高精度而為世人所知。九十年代，以激光雷達(dá)三位掃描儀為代表的激光雷達(dá)真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，從此進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展期。
到了2005年，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署（DARPA）舉辦了一場無人駕駛挑戰(zhàn)賽，激光雷達(dá)首次亮相與無人駕駛技術(shù)。很多人從這次比賽中開始認(rèn)識(shí)激光雷達(dá)。
今天，激光雷達(dá)已經(jīng)成為無人駕駛風(fēng)口浪尖的弄潮兒，受到行業(yè)極大地關(guān)注。
由雷鋒網(wǎng)· 新智駕（公眾號(hào)AI-Drive）聯(lián)合雷鋒網(wǎng) · AI慕課學(xué)院、網(wǎng)易云課堂企業(yè)版舉辦的未來汽車大講堂，以《Velodyne LiDAR高級(jí)工程師剖析：混合固態(tài)激光雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)》為主題的課程如期上線，講師是清華大學(xué)光學(xué)博士、Velodyne LiDAR高級(jí)工程師梅佳偉。
雷達(dá)（RADAR-Radio detection and ranging）是無線電探測(cè)和測(cè)距， 即發(fā)射電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)的距離、速 度、方位、高度等信息。
傳統(tǒng)的雷達(dá)是以微波作為載波的雷達(dá)，大約出現(xiàn)在1935年；
按雷達(dá)頻段分，可分為超視距雷達(dá)、微波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)以及激光雷達(dá)等。
*頻段分布圖
激光雷達(dá)是一種通過發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)——激光波段位于0.5μm-10μm，以光電探測(cè)器為接收器件，以光學(xué)望遠(yuǎn)鏡為天線。
激光雷達(dá)英文名稱為LiDAR(Light Detection and Ranging)，也稱Laser Radar或LADAR (Laser Detection and Ranging)。
激光雷達(dá)因?yàn)榧す獠ㄩL短，準(zhǔn)直性高，使得激光雷達(dá)性能優(yōu)異：角分辨率和距離分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、能獲得目標(biāo)多種圖像信息(深度、反射率等)、體積小、質(zhì)量輕。
目前激光雷達(dá)廣泛應(yīng)用在測(cè)繪、氣象監(jiān)測(cè)、安防、無人駕駛等領(lǐng)域。
激光雷達(dá)是傳統(tǒng)雷達(dá)技術(shù)與現(xiàn)代激光技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它的基本原理是：向被測(cè)目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)（激光束），然后測(cè)量反射或散射信號(hào) 的到達(dá)時(shí)間、強(qiáng)弱程度等參數(shù)，以確定目標(biāo)的距離、方位、 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及表面光學(xué)特性。
通過Google Scholar檢索“LiDAR”，可以看到歷年學(xué)術(shù)論文發(fā)表數(shù)量，我們可以發(fā)現(xiàn)從2007年到2016年這十年間，關(guān)于激光雷達(dá)研究的論文在逐步增長，但趨勢(shì)在放緩。
再看另外一組數(shù)據(jù)，在Google Patent通過檢索“LiDAR”歷年專利申請(qǐng)數(shù)量，我們發(fā)現(xiàn)從2007年到2016年激光雷達(dá)的專利申請(qǐng)呈現(xiàn)的是指數(shù)級(jí)增長。
通過這兩組數(shù)據(jù)的對(duì)比，我們看到一個(gè)趨勢(shì)是：激光雷達(dá)目前已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室逐步走向產(chǎn)業(yè)界，行業(yè)的研究人員也將目光聚焦在研制適合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的激光雷達(dá)產(chǎn)品。
所以，激光雷達(dá)的市場化趨勢(shì)加快，蘊(yùn)含巨大的技術(shù)和商業(yè)價(jià)值。
以無人駕駛領(lǐng)域?yàn)槔?，?jù)國外調(diào)研機(jī)構(gòu)的分析預(yù)測(cè)，2015年全球汽車激光雷達(dá)市場規(guī)模約為0.62億美元，預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到2.7億美元左右，2016到2020年將以34%年復(fù)合成長率增長。
激光雷達(dá)是以激光器為輻射源的雷達(dá)，它是在微波雷達(dá)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩者在工作原理和結(jié)構(gòu)上有許多相似之處，如工作原理相同（探測(cè)回波信號(hào)）、基本結(jié)構(gòu)相同（包括發(fā)射、接收、處理）、信號(hào)處理（基本沿用微波雷達(dá)的成熟技術(shù)）。
與激光雷達(dá)與微波雷達(dá)的不同之處在于，前者的工作頻段由無線電頻段變成光頻段，微波天線由光學(xué)望遠(yuǎn)鏡替代，并用光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后進(jìn)行處理。
*激光雷達(dá)技術(shù)指標(biāo)
激光雷達(dá)系統(tǒng)由四大基本單元構(gòu)成：
發(fā)射單元：激光器、發(fā)射光學(xué)系統(tǒng);
接收單元：接受光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)濾光裝置、光電探測(cè)器;
控制單元：控制器、邏輯電路;
信號(hào)處理單元：信號(hào)處理、數(shù)字校準(zhǔn)與輸出 ;
激光雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)
激光雷達(dá)融合了激光、大氣光學(xué)、雷達(dá)、光機(jī)電一體化和信號(hào)處理等諸多領(lǐng)域技術(shù)。梅佳偉總結(jié)了激光雷達(dá)需要突破的關(guān)鍵技術(shù)（如下圖）。
……（未完，詳情請(qǐng)點(diǎn)擊《未來汽車大講堂第三期》）
想了解更多關(guān)于激光雷達(dá)七大關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)？梅佳偉博士還道出了激光雷達(dá)哪些干貨？歡迎報(bào)名參加《構(gòu)建智能駕駛關(guān)鍵|未來汽車大講堂第三期》（http://www.mooc.ai/course/117），即可在線觀看Velodyne LiDAR高級(jí)工程師梅佳偉博士對(duì)混合固態(tài)激光雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)詳細(xì)剖析的課程視頻。
雷鋒網(wǎng)推薦閱讀：
雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。詳情見轉(zhuǎn)載須知。
