“绘制完美图像的新技术”

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第八期[/s2/]

未来几年，随着汽车制造商和科技企业竞相推出第一代全自动驾驶汽车( avs )，自动驾驶这一革命正在悄然兴起。 向avs摇旗的人主张，如果全球范围内驾驶席上没有人类，每年可以拯救数百万人的生命，大幅削减温室气体的排放量，提高劳动者的生产效率。

现在有很多支持他们主张的数据。 许多研究表明，人为失误是交通事故的重要诱因。 此外，据研究道路交通自动化的研究人员估算，仅以美国为例，avs可以将交通中的油耗降低4%至90%。 因此，据经营咨询公司麦肯锡预测，如果这些汽车能够独立进行大部分甚至所有的驾驶活动，全球通勤者一天可以节省的时间合计将达到10亿小时。

这都是宏伟的景观。 但是，无人驾驶技术的重要特征都是通过其普及来实现的。 要实现上述特征，需要更多的自动驾驶车在道路上行驶。

年11月，berg insight发表了题为自动驾驶汽车快速发展前景的战术报告。 根据这份报告，这项技术可能很难在短时间内普及。 该报告预测，到2030年，有条件自动驾驶车和高级自动驾驶车的销量将达到2400万辆。 他还指出，届时将有7100万辆无人驾驶汽车在道路上行驶。 navigant research指出，与目前超过10亿辆人工驾驶车和预计未来20年将销售的其他10亿辆人工驾驶车相比，这些数字还相差甚远。

虽然无人驾驶汽车的特点还没有成为现实，但是可以驾驶的人为因素正在逐渐减弱。 目前，强大的系统实现了自动平行停车和自动紧急制动等功能，这些都有利于防止汽车碰撞。 这样的系统可以解决传感器阵列收集的环境数据，发现潜在的风险，指示汽车更快地做出响应。 这个反应速度比我们人类的大脑还快。 但是，要实现我们约定的完全无人驾驶，在光电检测和巡航的基础上，准确、小型、性价比高的技术必须迅速发展。 这种技术叫做激光雷达。

作为全球技术的领导者，velodyne lidar在这场革命中扮演着重要的角色。 morgan hill是一家总部设在加利福尼亚州的公司。 年8月，该公司完成了与福特汽车企业和中国大型搜索引擎企业百度的总额1亿5000万美元的投资。 据此，velodyne迅速扩大了汽车激光雷达传感器的设计和产量。 velodyne创始人兼ceo david hall指出，这项投资有助于企业更有效地降低价值成本，扩大规模，降低传感器价格，实现全自动驾驶车的大规模APP应用。

1983年，hall和他的兄弟bruce创立了一家叫velodyne的企业。 年，这家企业被《fast company》杂志评为世界最具创新性的交通企业名单。 创立之初，这家企业的定位是高端扬声器产品的制造商，专门生产低音炮。 作为许多发明家，hall提出了基于加速度传感器的独特系统，并申请了专利。 得益于这一技术，velodyne生产的uld-18低音炮系列产品将比竞争对手的产品播放更大、更低、更清晰的音乐。 据该企业称，uld-18的应变程度比其他类似产品低70%到80%。 该产品实际上形成了新的市场，velodyne的总经理mike jellen表示，它已成为80年代最受欢迎的音响产品。

velodyne还在生产扬声器和耳机这样的音响产品，但在20世纪90年代后期，hall开始对机器人技术感兴趣。 该技术现已成为该企业主要业务的基础。 他很快成为了这个技术行业的专家，参加了2000年竞争激烈的电视节目“机器人大赛”。 2001年，在季前赛《机器人乐园》的终极勇士中，他的团队设计的战斗机器人drillzilla在世锦赛上取得了第二名的好成绩。 2004年，他的团队还参加了美国国防高等研究计划局( darpa )赞助的空前竞赛。 这个darpa超级挑战赛的目标是制造能够在莫哈韦沙漠行驶142英里的自动驾驶车。 在比赛中，hall充分利用了他多年来掌握的技术，包括机械工程、机械加工、定制传感器设计、软件编程等。

但是在第一场比赛中，hall的车没有完成整个赛程。 别人的车也是这样。 hall发现了这种只用于照相机导航的安装的缺点。 杰伦解释说，汽车在行驶中或横穿地平线时，看不清具体物体。 对于无人车来说，不断变化的光也是一个不小的挑战。 hall设计了360度的传感器，希望在任何情况下都能继续工作。

hall重新判断了自己的系统，最终设计了激光雷达系统，专门用于超级挑战赛中采用的自动驾驶汽车导航。 对于空之间的处理方案，激光雷达至少比雷达更重要。 福特汽车自动驾驶汽车部门的高级技术负责人兼darpa队长jim mcbride表示，两者在视野范围上有很大差异。 也就是说，激光雷达可以绘制更准确的地图，更详细地描绘周边的环境。

在hall的激光雷达被突破约13年后，velodyne成为汽车行业领先的激光传感器开发公司，开发了目前正在开发的众多av采用的视觉地图。 但是，光知道道路的布局和位置，还不足以保证我们能生产出真正意义上的无人驾驶汽车。 这种汽车也有检测移动者、骑自行车的人和其他车辆等障碍物的能力。

velodyne的旋转阵列设置在av的上部，可以将激光投射到四面八方，捕捉反射的信号并发送到车载计算机。 车载电脑利用数据很快绘制周边环境的三维地图。 尽管视听行业的关键人物认为激光技术是汽车自动化的关键，但激光比单纯的照相机和雷达要准确得多。 在belodyne之前，市场上销售的设备也只能进行一次扫描。 据mcbride介绍，velodyne设备可以完成64次并行扫描。 velodyne的64支激光可以拍摄360度的照片，每秒最多可以拍摄130万的读数，因此成为了汽车上功能最强的传感器。

那么，激光雷达的准确性为什么一直很高呢？ jellen说，这是因为激光雷达能够生成自己的光源，如果没有闪光灯，普通的照相机就无法做到。 照相机没有光源时，用太阳光提供光子。 他解释了。 摄像机拍摄的图像的分辨率和准确性在很大程度上取决于周围光线和镜头的焦平面质量。 因此，只能生成二维图像。

雷达可以跟踪多个方向的运动和速度，但是与激光雷达相比，该系统的分辨率很差。 被誉为三维地图大师的激光雷达不仅能测量一辆车与其他车或障碍物之间的准确距离，还能比雷达本身更准确地揭示障碍物的大小和形状。 激光雷达就这样生成了全三维图像。

velodyne开发的最先进的传感器被用于谷歌、福特和沃尔沃的测试车。 这个持续旋转的设备每秒钟可从外围环境中捕获一百万个数据。 其他早期高端机型的最高价格为8万美元，velodyne最近推出的高级传感器(包括冰球大小的vlp-16 puck )的价格约为8000美元。 这家企业最近还宣布推出velarray。 这种新型小型传感器可以采用固定的激光阵列，复盖范围可达200米。

伟创力是velodyne的合伙人。 许多新技术的发明和融合带来了机遇，这将从根本上改变我们对旅游的认识。 伟创力支出类技术集团总裁mike dennison表示，激光雷达技术的先驱正在开发真正的处理方案。 这些处理方案几年前还是人们的梦想，但现在给自动驾驶汽车、无人机、飞机和其他方面带来了革命。

激光雷达不仅有望应用于汽车产业的变化，还将应用于考古、农业、机器人技术、城市规划等越来越多的领域。 年，科罗拉多州立大学的考古学家利用该技术，仅用45分钟就在墨西哥中部绘制了13平方公里见方的定居地地图。 与前两次绘制相比，他们只能绘制面积为2平方公里的区域。 美国航空航天局利用激光雷达开发了一种保证航天飞机准确停在国际空间车站的机制。 除此之外，城市规划者和建筑开发者也可以使用该技术制作详细的地图。 现在，只有绕着一座大楼转一圈，或者穿过这座大楼，才能获得完美的高清图像。 杰伦说。

雷达在其他行业，如运输消费品的无人机也备受期待。在田间测量作物，判断当年作物产量的码头进行自动装卸。 与普通相机相比，激光雷达在各种光照条件下能够准确地复盖更广的视场范围。 杰伦说。

但是，hall并不因此而高兴。 他利用激光雷达技术完成的最新发明是为自己的游艇设计的计算机辅助陀螺悬架系统martini 1.5。 杰伦认为，通过这种自动稳定技术，游艇可以在5英尺高的海浪中保持完全水平的状态，甚至甲板上的鸡尾酒杯也不会倒下。 很明显，未来会有新的机会。