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【原创】单线or多线,激光雷达该如何选择
机器人| | 激光雷达 文章来源自:高工机器人网
2020-04-02 08:59:55 阅读:24411
摘要激光雷达本就是为测距而生,随着其技术的不断进步,精度越来越高,能采集到的信息也越来越多,自动驾驶技术也已经被证明了是下一个风口。

【文/千千】激光雷达本就是为测距而生,随着其技术的不断进步,精度越来越高,能采集到的信息也越来越多,自动驾驶技术也已经被证明了是下一个风口。

目前,在无人驾驶领域,激光雷达主要有以下两个核心作用:

环境感知:通过激光雷达可以扫描到周围环境的信息,运用相关算法对比上一帧及下一帧环境的变化,能较为容易的检测出周围的车辆及行人。

SLAM定位加强:同步建图(SLAM)是其另一大特性,通过实时得到的全局地图与高精度地图中的特征物进行比对,能加强车辆的定位精度并实现自主导航。

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激光雷达是通过发射以及接收激光线束的方式来进行工作,所以主要区分就是在其发射的线束的多少,有单线、多线之分,多线又有4线、8线、16线、32线、64线和128线之分,不同的线束采集到的信息不同,对应的工作场景也不同。

首先来看最为火热的自动驾驶汽车,这种激光雷达多属于32线、64线和128线,这种多线激光雷达可以识别物体的高度信息并完成3D建模。

从技术路线上看,主要有MEMS、flash面阵、OPA等不同流派,且不同技术路线的产品在可靠性、量产难度、成本、成熟度、工艺难度上均不同。

例如光相控阵OPA理论性能最为强悍,但是功率受限无法满足距离要求(200米);MEMS虽然具备量产可能性,但是其方案一致性和产品寿命始终无法保证;flash工艺最为成熟且供应链齐全,但是其系统的输出能量限制导致其不可能超越单点测距的距离。

这主要还是由于多线激光雷达兴起的时间太短,大家都处于技术研发期。包括美国的Velodyne、Quanegy以及德国的IBEO品牌等;国内也有很多优秀的初创企业例如速腾、禾赛、镭神等,前段时间,华为也加入了这个赛道。

除了这些激光雷达厂家,众多的汽车产业链企业也在纷纷入局,例如国外的博世、法雷奥、奥迪,国内的吉利集团、比亚迪等。

其实对于多线激光雷达来讲,由于行业还处于初期,大家都处于研发状态,也并没有出现所谓的龙头企业,国内外的差距并不大,可以说是百花齐放,百家争鸣。

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相比于多线激光雷达是由于无人驾驶的风口才出现的,单线激光雷达出现的更早,整个行业已经相对成熟,例如国外的sick、北洋,国内的兴颂机器人、万集科技等。

而在自动驾驶没有落地之后,很多国内的多线激光雷达公司也开始转移一部分的注意力进入单线激光雷达市场,例如镭神的单线激光雷达已经在普渡科技的送餐机器人上批量使用。

从技术角度讲,相比多线激光雷达,单线激光雷达在角频率及灵敏度上反应更快捷,其扫描速度快、分辨率强、可靠性高。所以,在测试周围障碍物的距离和精度上都更加精准。但单线雷达只能平面式扫描,不能测量物体高度,目前主要应用于各类工业AMR和服务类机器人如扫地机器人、送餐机器人上等。

由于工业和消费级的场景探测距离短,在20米到30米之间,所以基本会采用机械式的技术路线,这种技术路线可以提供360°的扫描信息,所以在工业AMR的车体上一前一后,安装两个就够了,扫地机器人安装一个就够了。

而从实际落地上,多线激光雷达的难点在于其寿命、稳定性和前期的巨大投入,但是单线激光雷达则要考验产品的一致性和厂商对于工业环境的深刻理解,这样来看,单线和多线其实是两个维度的东西。

此外,由于单线激光雷达并没有3D建模的功能,一些特殊工业场景下的AMR有时候也会需要对物体的高度信息进行收集,一些厂商会选择进行视觉传感器融合的方法,另外也有些厂家可能会加入一个8线或者16线的激光雷达,但是总体来讲还是以单线激光雷达为主。

有别于无人驾驶领域的多线激光雷达,单线激光雷达已较为成熟,国内以万集科技为代表的单线激光雷达已能达到50米的测量半径,同时,可以有效避免环境光与强日光的干扰,在室内外均能稳定使用,除此之外,其机身小巧轻便,可适用更多更大场景的应用。

总的来说,多线激光雷达的应用场景更为复杂,对性能的要求更高,但其价格昂贵,是大多数企业难以承受的。即使在CES2020期间,激光雷达鼻祖Velodyne,发布了一款名为Velabit的激光雷达,并且公布量产售价仅为100美元。

但是业内人士称:“很可能是噱头,量产售价为100美元,但是在这个L4自动驾驶还没有真正落地的阶段,这就是一句空话。”

相比来说,单线激光雷达的发展时间更长,结构更为简单,成本也更低,更容易满足工业级别的使用需求,在距离及精度上更加精准。虽然sick、北洋等国外厂商目前占据了较大的市场份额,但是随着国产厂家也在不断进入,这个情况也在不断发生变化,例如万集科技已经在一些产品线上做到和外资并驾齐驱了。


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