探索自动驾驶关键技术：激光传感器
发布时间：2017-11-24
自动驾驶发展的瓶颈之一在于，需要开发出可以对汽车所处环境进行3D感知的高性能传感器。
技术的进步使得自动驾驶不再是遥不可及的事情。在众多智能器件中，传感器显得十分关键。
在自动驾驶汽车中广泛使用的是被称之为“Lidar”的传感器，即激光雷达传感器,它也被称为无人驾驶汽车的眼睛。Lidar可以发射激光束，并通过捕捉反射回来的信号绘制出周围环境的3D模型。谷歌、Uber和丰田等公司测试的自动驾驶车都依赖这种激光雷达系统，使得车辆可以自我定位，并识别行人和过往车辆。当前最好的传感器可以识别距离100米之外、大小只有几厘米的物体。
大多数开发自动驾驶汽车的公司都使用Lidar系统，只有特斯拉是个例外，它只依靠相机和普通雷达。然而，雷达传感器在捕捉细节方面捉襟见肘，相机在低光或眩光的条件下也表现不佳。去年，一辆特斯拉汽车和一辆拖拉机相撞，特斯拉车主不幸遇难。这一事故的原因正是特斯拉的Autopilot软件系统无法在高亮度的天空背景下识别拖拉机。丰田负责自动驾驶的副总裁RyanEustice承认，安全问题仍然是自动驾驶汽车开发过程中的“未解难题”。
事实上，自动驾驶技术发展速度之快，使得激光雷达的发展显得略有滞后。激光雷达传感器之前一直是相对独立的业务，与传统汽车制造相比远不够成熟，尚不能成为数百万辆汽车的标配。
从披露的各种试验车上，我们也能看得出问题所在：激光雷达传感器体积巨大且笨重。这也是为什么谷歌、Uber和丰田的自动驾驶汽车都顶着一个大大的圆顶或盒子状的装置。
激光雷达眼中的世界
激光雷达传感器价格不菲，一台传感器的花费就高达数千甚至数万美元。目前，大多数测试车辆上都装有数个激光雷达。尽管道路上自动驾驶车辆的数量极少，激光雷达也到了供不应求的地步。最近有相关报道称，尽管激光雷达制造商正在努力增加产能，但客户还必须等待6个月左右才能得到一台新的传感器。
激光雷达的稀缺也帮助我们理解了上个月Waymo对Uber提起的诉讼：Waymo宣称它有证据表明，其顶级工程师之一的Anthony Levandowski在离开公司创立自有品牌Otto之前窃取了Waymo激光雷达传感器的设计。之后Uber收购了这家自动驾驶卡车公司Otto。
去年，Otto的共同创始人Lior Ron告诉媒体，公司建立了专门针对卡车的激光雷达传感器，因为市场上并没有满足18轮大卡车在高速公路上安全驾驶所需的传感器。 Waymo指出，Otto的技术实际上来源于Waymo耗资数千万美元开发的技术，Otto靠着搭顺风车将传感器的成本与几年前相比降低了90％以上。
高性能的激光雷达系统是Waymo将自动驾驶汽车商业化和实现盈利的重要部分。该公司开发了三种用于寻找不同范围物体的传感器。Waymo表示它准备将这些技术打包，然后分别授权给知名的汽车制造商。
Waymo并不是市场上唯一一个耗资数百万来解决激光雷达滞后的公司。去年，福特和百度向世界领先的激光雷达供应商Velodyne投资了1.5亿美元。该公司准备在圣荷西建造一个大工厂，并计划从明年开始发售激光雷达。
不过，激光雷达在导入市场之前还需要很多改进。包括Velodyne在内的几家公司正在开发不使用旋转镜改变激光束方向的Lidar系统。相比于目前的笨重设备，以纯电信号来改变激光方向的Lidar会更便宜、体积更小。因为其没有可移动的部分，这种激光雷达被称为“固态”激光雷达系统。
谷歌自动驾驶汽车的专利显示了其如何使用激光雷达来探测前方的道路
这一理论还处在测试阶段。Velodyne报道其在去年12月取得了一项“突破”，可以使激光雷达的价格低至50美元，但它并没有指出是否实现了固态系统。初创公司Quanergy去年获得了9000万美元的融资，声称它将在马萨诸塞州建立工厂生产固态激光雷达传感器，售价为250美元，但该公司的产品细节目前还不清楚。汽车零部件供应商Continental和Valeo也在开发类似的技术，宣称将在两至三年内上市。
包括福特和宝马在内的汽车制造商表示，他们希望在2021年之前实现自动驾驶汽车的批量生产。毫无疑问，这些汽车的性能、成本和外观在很大程度上都将视激光雷达系统的发展情况而定。
