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科技新聞

激光雷達,讓自動駕駛汽車成為現實的技術

文字:[大][中][小] 2020-10-23    瀏覽次數:657    

  在2005年的DARPA挑戰賽中,來自斯坦福大學的工程師們最接近實現了幾十年來的自動駕駛汽車的夢想,就像《TimeCop》等科幻類型的主旋律作品中所設想的那樣。為了弄清周圍的世界,他們的汽車使用了一種叫做激光雷達的東西,這是一種從未在汽車上實現過的技術。

  可以說,這項技術在汽車行業的第一次商業化大規模應用是在2018年,當時通用汽車利用安裝在卡車上的LiDAR傳感器,對整個美國的高速公路系統進行精確的3D測繪。這些數據將被輸入到他們的凱迪拉克CT6,以及后來的CT5和CT4中,以便讓這些車能夠自己精確地導航我們國家的高速公路。

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  LiDAR是(Light Detection and Ranging)的縮寫,是一種利用激光束來計算與物體距離的探測設備。當光線與物體碰撞時,部分光線會被反射回源頭并被傳感器接收。通過測量發射和返回之間的時間間隔來確定距離。

  考慮到光的傳播速度幾乎是每秒20萬英里,應用這一原理所需的精度水平是令人震驚的。更難以相信的是,激光雷達從60年代就已經出現了(著名的是用于繪制月球表面的地圖),目前最好的商用型號可以達到一英寸以下的分辨率。

  無處不在的碰撞傳感器不過是一個測距儀,它在車輛前方發出一到兩道光束,以確定物體的存在、距離和相對速度。大多數都不夠靈敏,無法區分形狀,而寵物等較小的障礙物可能就不存在了。

  現代化的測繪激光雷達每秒會向各個方向發送數百萬束激光,然后將傳感器信息反饋給計算機,以創建環境的實時地圖。

  如果背后有足夠的計算能力,3D激光雷達可以用來追蹤寵物大小的移動物體,預測它們的方向,區分環境中的潛在障礙物,在明顯的路邊轉彎等等。

  在汽車上實施激光雷達的最大障礙是掃描速度低。早期的設備無法以足夠快的速度構建地圖,讓車輛以蝸牛般的速度移動。

  直至大衛-霍爾發明 "基于3D激光的實時系統"。與以往的設計不同,霍爾的解決方案允許同時掃描多個方向。發射器以足夠高的頻率圍繞360度拱形發射光束,在納秒內描繪出功能圖景。

  霍爾的發明在2005年獲得了專利,他的公司Velodyne成為了第一家商業化的車載激光雷達系統制造商,他們仍然處于行業的頂端--如是。

  在過去的15年里,該公司一直在積極努力改進激光雷達技術,尤其是目前使該系統對汽車行業缺乏吸引力的尺寸和成本問題。

  不過,一些先天不足可能永遠無法解決,比如激光雷達無法 “看到 ”形狀以外的東西--這在駕駛時是一個明顯的障礙。

  未來的自動駕駛汽車可能需要攝像頭輔助來區分道路標記和標志,因為該系統有可能永遠無法自給自足。相反,越來越明顯的是,同樣的情況可能適用于競爭技術。

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