激光雷達(dá)，英文全稱為L(zhǎng)ightDetectionAndRanging，簡(jiǎn)稱LiDAR，即光探測(cè)與測(cè)量，是一種集激光，全球定位系統(tǒng)（GPS）和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）三種技術(shù)于一身的系統(tǒng)，用于獲得數(shù)據(jù)并生成精確的DEM（數(shù)字高程模型）。這三種技術(shù)的結(jié)合，可以高度準(zhǔn)確地定位激光束打在物體上的光斑，測(cè)距精度可達(dá)厘米級(jí)，激光雷達(dá)最大的優(yōu)勢(shì)就是“精準(zhǔn)”和“快速、高效作業(yè)”。
激光雷達(dá)運(yùn)作時(shí)，只需進(jìn)行非接觸掃描可以在短時(shí)間內(nèi)獲取物體和環(huán)境空間點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)和信息，由于收集的數(shù)據(jù)是以點(diǎn)的形式組成，所以這些數(shù)據(jù)被稱作點(diǎn)云數(shù)據(jù)，其最大的特點(diǎn)是可以進(jìn)行后期的處理，依靠獲取的數(shù)據(jù)便能夠建立完整的三維立體模型，而如今隨著商用GPS及IMU（慣性測(cè)量單元）的發(fā)展，通過LIDAR從移動(dòng)平臺(tái)上（比如在機(jī)器人、飛機(jī)上）獲得高精度的數(shù)據(jù)已經(jīng)成為可能并被廣泛應(yīng)用。
當(dāng)大家的目光都被3D打印技術(shù)、無人駕駛汽車、無人機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)所吸引時(shí)，也是時(shí)候認(rèn)識(shí)下隱藏在他們背后真正的幕后推手：激光雷達(dá)。一項(xiàng)未來將滲入包括軍事、商用、民用的各個(gè)領(lǐng)域，更有望在3D打印、無人駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域開拓全新局面的底層技術(shù)。
起源于軍事
激光雷達(dá)最初起源于軍事需要，作為目標(biāo)探測(cè)和跟蹤系統(tǒng)被認(rèn)為是更難被敵軍干擾和探測(cè)到的裝置，憑借激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)高清晰度的成像以收集足夠的細(xì)節(jié)來識(shí)別目標(biāo)，如坦克、飛機(jī)或步行中的人，這也促使機(jī)載激光雷達(dá)比地面激光雷達(dá)更具優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用場(chǎng)景更為豐富。
事實(shí)上，激光雷達(dá)在20世紀(jì)70年代發(fā)才真正展起來，當(dāng)時(shí)在航天方面主要用于測(cè)量火箭初始飛行階段的彈道軌跡，近兩年最為大眾稱道的是用于無人駕駛汽車導(dǎo)航和制導(dǎo)的激光雷達(dá)，特別是它可以使無人機(jī)和無人駕駛汽車自行避開障礙物。
激光雷達(dá)恰恰是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制車速的ACC（主動(dòng)巡航控制系統(tǒng)）以及未來無人駕駛汽車必須用到的核心技術(shù)，谷歌無人駕駛汽車使用的就是美國(guó)車用激光雷達(dá)探測(cè)器巨頭護(hù)航(Escort)公司的產(chǎn)品和技術(shù)，Escort公司在美國(guó)已有35年歷史，該企業(yè)研發(fā)的雷達(dá)產(chǎn)品在美國(guó)占有50%以上市場(chǎng)份額，它已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一套完整的感應(yīng)系統(tǒng)，可以對(duì)周圍環(huán)境360度無死角關(guān)注，加上無人駕駛系統(tǒng)的“心臟”，就是位于汽車頂部的激光雷達(dá)探測(cè)儀，有利于三維識(shí)別周邊環(huán)境的3D地圖，即使汽車在高速路上時(shí)，雷達(dá)也可以讓汽車“看”得更遠(yuǎn)。此外，由于谷歌無人駕駛汽車還配有獨(dú)立的GPS裝置，配合激光雷達(dá)，與地圖信息對(duì)照，便可以實(shí)時(shí)更新當(dāng)前所在位置。
除了谷歌之外，包括大眾、日產(chǎn)、豐田等公司都在研發(fā)和測(cè)試無人駕駛汽車技術(shù)，自然也要用到激光雷達(dá)，豐田公司已經(jīng)獨(dú)自研制了一套激光雷達(dá)系統(tǒng)。但目前來看，各公司開展的自動(dòng)駕駛實(shí)驗(yàn)大多使用美國(guó)Velodyne公司制造的激光雷達(dá)，因?yàn)閂elodyne的產(chǎn)品便宜，它已經(jīng)發(fā)布了針對(duì)大眾市場(chǎng)自動(dòng)駕駛車型研發(fā)的小體積、低價(jià)格的激光雷達(dá)系統(tǒng)，不過仍然需要約4.9萬元人民幣，Velodyne希望借此促進(jìn)激光雷達(dá)在小型化設(shè)備上的發(fā)展，幫助更多汽車廠商構(gòu)建自己的自動(dòng)或半自動(dòng)駕駛汽車。在可以預(yù)見的未來，無人駕駛汽車的發(fā)展必將引發(fā)激光雷達(dá)的一次大爆發(fā)。
國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)市場(chǎng)現(xiàn)狀
事實(shí)上，激光雷達(dá)除了用于軍事和商業(yè)領(lǐng)域，已經(jīng)把觸角伸向了民用領(lǐng)域。在國(guó)外，激光雷達(dá)已經(jīng)成為民用領(lǐng)域的“寵兒”，但市場(chǎng)份額大多被諸如瑞士Leica、加拿大Optech、奧地利Riegl、美國(guó)Trimble等老牌測(cè)繪企業(yè)占據(jù)。然而隨著激光雷達(dá)不斷深入到國(guó)計(jì)民生的各個(gè)方面，在國(guó)內(nèi)也不乏一些在激光雷達(dá)領(lǐng)域探索的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，涉及的產(chǎn)業(yè)鏈也頗為豐富，各種工具、后期處理軟件、定制服務(wù)層出不窮。
如今激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)滲入包括軍事、商用、民用的各個(gè)層面，未來更有望在3D打印、無人駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域開拓全新局面，事實(shí)上目前國(guó)內(nèi)的激光雷達(dá)市場(chǎng)已經(jīng)呈現(xiàn)迅猛增長(zhǎng)的勢(shì)頭，但是根據(jù)鈦媒體的觀察以及與一些創(chuàng)業(yè)者聊的結(jié)果來看，國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)市場(chǎng)依然混亂，“貼牌”、“山寨”廠商泛濫，缺乏連貫的產(chǎn)業(yè)鏈以及配套設(shè)備。除此之外，創(chuàng)業(yè)公司普遍缺乏成熟的底層算法，限于技術(shù)難點(diǎn)和硬件成本高，多數(shù)企業(yè)主要做的是代理和服務(wù)。
與激光雷達(dá)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，如何高精度的處理采集到的數(shù)據(jù)也是關(guān)鍵的一環(huán)。“激光雷達(dá)會(huì)采集豐富的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，信息量龐大，目前常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不統(tǒng)一，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)存在種種不足，數(shù)據(jù)精度很難保證，如何讓硬件、軟件和終端用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一，是整個(gè)激光雷達(dá)市場(chǎng)接下來必將面臨的難題”，他說。
雖然如今的國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)市場(chǎng)看似陰云密布，但不可否認(rèn)的是市場(chǎng)需求的大幅增長(zhǎng)，必然會(huì)促使大批軟、硬件廠商的涌入，伴隨著上下游產(chǎn)業(yè)鏈的形成以及更完整解決方案的推出，或許在不久之后，便可以隨處可見激光雷達(dá)的身影，迎來真正的大爆發(fā)。
激光雷達(dá)是一項(xiàng)正在迅速發(fā)展的高新技術(shù)，在軍事部門具有廣泛的用途，受到了各國(guó)軍事部門的極大關(guān)注。國(guó)際導(dǎo)彈技術(shù)控制法明確指出：“激光雷達(dá)系統(tǒng)將激光用于回波測(cè)距、定向，并通過位置、徑向速度及物體反射特性識(shí)別目標(biāo)，體現(xiàn)了特殊的發(fā)射、掃描、接收和信號(hào)處理技術(shù)”，并把激光雷達(dá)作為限制擴(kuò)散的軍事技術(shù)之一。
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