激光雷達傳感技術的應用領域

　　據調查，目前大部分企業都以無人車、機器人及無人車領域激光雷達為主要研究方向。而傳統機械式激光雷達已逐漸向固態激光雷達方向轉變。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、小型、低成本激光雷達將是各企業的著重發力點。

　　隨著國際社會對激光雷達技術的深入研究，這一新興技術的優越性越來越明顯，在各個行業均有其獨特的優勢。下面將列舉幾個主要應用領域的領先技術。

　　一、自動駕駛領域

　　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境光的影響大，在強光照射、高亮反白物體、夜晚弱光環境等情景下，采集到的數據都難以通過算法進行有效可靠的環境感知。

　　激光雷達是通過激光主動探測成像的，不受環境光影響，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，還能夠實現分類標注，把障礙物分為卡車、小汽車、行人、自行車等。

　　二、安防領域

　　隨著國內安防領域的快速發展，安防系統越來越向集成化、多功能化、智能化方向發展，傳統的單一攝像頭模式已經無法完全滿足安防環境越來越復雜化、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。相比于傳統的安防監控系統，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，具有更大的優勢。

　　近年來，激光雷達技術飛速發展，技術從簡單的激光測距技術，逐步發展出激光跟蹤、激光測速、激光掃描成像、激光多普勒成像等技術。其工作環境也從最開始的可見光區域（紅寶石激光器），發展到近紅外區（Nd：YAG激光器），再之后是紅外區域（CO2激光器），而現在很多激光雷達工作是在對人眼無害的近紅外區域（0．76～1．5μm）。由此涌現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。

　　三、智慧交通

　　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”。物聯網、傳感器、人工智能的快速發展讓這些變成現實。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據，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，也是未來實現車聯網車路協同的基礎。

　　四、機器人領域

　　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采集的障礙物的狀態信息，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和動態物體時，按照一定的方法進行有效地避障，最后達到目標點。

　　實現避障與導航的必要條件是環境感知，在未知或者是部分未知的環境下避障需要通過激光雷達傳感器獲取周圍環境信息，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。

　　五、VR/AR領域

　　VR/AR也是最近幾年火起來的，市場前景可觀。VR一體機、智能眼鏡等產品已經面市，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。

　　六、3D打印領域

　　近年來，3D打印備受關注，它是一種以數字模型文件為基礎，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，將引領傳統生產方式和生產工藝的變革，有望成為推動新一輪工業革命的源動力。

　　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、監控等角色。