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| 本文作者： 新智駕 | 2017-08-07 16:40 |
激光雷達并非是近幾年才出現(xiàn)的新興產(chǎn)品。
早在上世紀六十年代，美國加利福尼亞州休斯航空公司實驗室的研究員西奧多·梅曼等人就研制成功世界上第一臺激光雷達，激光作為一種全新的測量工具開始受到極大的關(guān)注。
上世紀七十年代，阿波羅15號使用激光雷達測量月球表面，此時激光雷達因其高精度而為世人所知。九十年代，以激光雷達三位掃描儀為代表的激光雷達真正實現(xiàn)商業(yè)化，從此進入一個高速發(fā)展期。
到了2005年，美國國防部高級研究計劃署（DARPA）舉辦了一場無人駕駛挑戰(zhàn)賽，激光雷達首次亮相與無人駕駛技術(shù)。很多人從這次比賽中開始認識激光雷達。
今天，激光雷達已經(jīng)成為無人駕駛風口浪尖的弄潮兒，受到行業(yè)極大地關(guān)注。
由雷鋒網(wǎng)· 新智駕（公眾號AI-Drive）聯(lián)合雷鋒網(wǎng) · AI慕課學(xué)院、網(wǎng)易云課堂企業(yè)版舉辦的未來汽車大講堂，以《Velodyne LiDAR高級工程師剖析：混合固態(tài)激光雷達的關(guān)鍵技術(shù)》為主題的課程如期上線，講師是清華大學(xué)光學(xué)博士、Velodyne LiDAR高級工程師梅佳偉。
雷達（RADAR-Radio detection and ranging）是無線電探測和測距， 即發(fā)射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標的距離、速 度、方位、高度等信息。
傳統(tǒng)的雷達是以微波作為載波的雷達，大約出現(xiàn)在1935年；
按雷達頻段分，可分為超視距雷達、微波雷達、毫米波雷達以及激光雷達等。
*頻段分布圖
激光雷達是一種通過發(fā)射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)——激光波段位于0.5μm-10μm，以光電探測器為接收器件，以光學(xué)望遠鏡為天線。
激光雷達英文名稱為LiDAR(Light Detection and Ranging)，也稱Laser Radar或LADAR (Laser Detection and Ranging)。
激光雷達因為激光波長短，準直性高，使得激光雷達性能優(yōu)異：角分辨率和距離分辨率高、抗干擾能力強、能獲得目標多種圖像信息(深度、反射率等)、體積小、質(zhì)量輕。
目前激光雷達廣泛應(yīng)用在測繪、氣象監(jiān)測、安防、無人駕駛等領(lǐng)域。
激光雷達是傳統(tǒng)雷達技術(shù)與現(xiàn)代激光技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它的基本原理是：向被測目標發(fā)射探測信號（激光束），然后測量反射或散射信號 的到達時間、強弱程度等參數(shù)，以確定目標的距離、方位、 運動狀態(tài)及表面光學(xué)特性。
通過Google Scholar檢索“LiDAR”，可以看到歷年學(xué)術(shù)論文發(fā)表數(shù)量，我們可以發(fā)現(xiàn)從2007年到2016年這十年間，關(guān)于激光雷達研究的論文在逐步增長，但趨勢在放緩。
再看另外一組數(shù)據(jù)，在Google Patent通過檢索“LiDAR”歷年專利申請數(shù)量，我們發(fā)現(xiàn)從2007年到2016年激光雷達的專利申請呈現(xiàn)的是指數(shù)級增長。
通過這兩組數(shù)據(jù)的對比，我們看到一個趨勢是：激光雷達目前已經(jīng)從實驗室逐步走向產(chǎn)業(yè)界，行業(yè)的研究人員也將目光聚焦在研制適合實際生產(chǎn)應(yīng)用的激光雷達產(chǎn)品。
所以，激光雷達的市場化趨勢加快，蘊含巨大的技術(shù)和商業(yè)價值。
以無人駕駛領(lǐng)域為例，據(jù)國外調(diào)研機構(gòu)的分析預(yù)測，2015年全球汽車激光雷達市場規(guī)模約為0.62億美元，預(yù)計2020年將達到2.7億美元左右，2016到2020年將以34%年復(fù)合成長率增長。
激光雷達是以激光器為輻射源的雷達，它是在微波雷達技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩者在工作原理和結(jié)構(gòu)上有許多相似之處，如工作原理相同（探測回波信號）、基本結(jié)構(gòu)相同（包括發(fā)射、接收、處理）、信號處理（基本沿用微波雷達的成熟技術(shù)）。
與激光雷達與微波雷達的不同之處在于，前者的工作頻段由無線電頻段變成光頻段，微波天線由光學(xué)望遠鏡替代，并用光電探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后進行處理。
*激光雷達技術(shù)指標
激光雷達系統(tǒng)由四大基本單元構(gòu)成：
發(fā)射單元：激光器、發(fā)射光學(xué)系統(tǒng);
接收單元：接受光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)濾光裝置、光電探測器;
控制單元：控制器、邏輯電路;
信號處理單元：信號處理、數(shù)字校準與輸出 ;
激光雷達關(guān)鍵技術(shù)
激光雷達融合了激光、大氣光學(xué)、雷達、光機電一體化和信號處理等諸多領(lǐng)域技術(shù)。梅佳偉總結(jié)了激光雷達需要突破的關(guān)鍵技術(shù)（如下圖）。
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