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激光雷达,下一个蓝海?

3个月前 1 行业趋势

摘要:当大家的目光都被3D打印技术、无人驾驶汽车、无人机、虚拟现实所吸引时,也是时候认识下隐藏在他们背后真正的幕后推手:激光雷达。一项未来将渗入包括军事、商用、民用的各个领域,更有望开拓全新局面的底层技术。

无人驾驶汽车  激光雷达

前不久,在一次选题会上,首席钛妹赵何娟讲述了硅谷的一次经历,称一家硅谷的3D打印公司可以独家定制一个“自己”,进入这家公司,你只需站在一个位置,便可以完成对身体360度扫描,之后便可以在官网查看扫描完成的图像,若要打印,只需点击确认便可以完成一个3D打印的“自己”,但可惜的是钛妹两次图像扫描都是模糊的,只好作罢。

当然,我们不是想单纯吐槽这次很糟糕的体验,由此引发的是针对3D打印扫描过程所采用的底层技术讨论,一项未来也将适用于智能机器人、无人驾驶汽车、虚拟现实、建筑工程、军事巡航等领域的底层技术:激光雷达。钛媒体也首次整理激光雷达的起源、发展、国内外现状以及未来巨大的市场潜力:

激光雷达,英文全称为 Light Detection And Ranging,简称LiDAR,即光探测与测量,是一种集激光,全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术于一身的系统,用于获得数据并生成精确的DEM(数字高程模型)。这三种技术的结合,可以高度准确地定位激光束打在物体上的光斑,测距精度可达厘米级,激光雷达最大的优势就是“精准”和“快速、高效作业”。

激光雷达运作时,只需进行非接触扫描可以在短时间内获取物体和环境空间点的三维数据和信息,由于收集的数据是以点的形式组成,所以这些数据被称作点云数据,其最大的特点是可以进行后期的处理,依靠获取的数据便能够建立完整的三维立体模型,而如今随着商用GPS及IMU(惯性测量单元)的发展,通过LIDAR从移动平台上(比如在机器人、飞机上)获得高精度的数据已经成为可能并被广泛应用。 

起源于军事需要

激光雷达最初起源于军事需要,作为目标探测和跟踪系统被认为是更难被敌军干扰和探测到的装置,凭借激光雷达实现高清晰度的成像以收集足够的细节来识别目标,如坦克、飞机或步行中的人,这也促使机载激光雷达比地面激光雷达更具优势,应用场景更为丰富。 

事实上,激光雷达在20世纪70年代发才真正展起来,当时在航天方面主要用于测量火箭初始飞行阶段的弹道轨迹,近两年最为大众称道的是用于无人驾驶汽车导航和制导的激光雷达,特别是它可以使无人机和无人驾驶汽车自行避开障碍物。

激光雷达恰恰是实现自动控制车速的 ACC(主动巡航控制系统)以及未来无人驾驶汽车必须用到的核心技术,谷歌无人驾驶汽车使用的就是美国车用激光雷达探测器巨头护航(Escort)公司的产品和技术,Escort 公司在美国已有35年历史,该企业研发的雷达产品在美国占有50%以上市场份额,它已经实现一套完整的感应系统,可以对周围环境360度无死角关注,加上无人驾驶系统的“心脏”,就是位于汽车顶部的激光雷达探测仪,有利于三维识别周边环境的3D地图,即使汽车在高速路上时,雷达也可以让汽车“看”得更远。此外,由于谷歌无人驾驶汽车还配有独立的GPS装置,配合激光雷达,与地图信息对照,便可以实时更新当前所在位置。

除了谷歌之外,包括大众、日产、丰田等公司都在研发和测试无人驾驶汽车技术,自然也要用到激光雷达,丰田公司已经独自研制了一套激光雷达系统。但目前来看,各公司开展的自动驾驶实验大多使用美国 Velodyne 公司制造的激光雷达,因为 Velodyne 的产品便宜,它已经发布了针对大众市场自动驾驶车型研发的小体积、低价格的激光雷达系统,不过仍然需要约4.9万元人民币, Velodyne 希望借此促进激光雷达在小型化设备上的发展,帮助更多汽车厂商构建自己的自动或半自动驾驶汽车。在可以预见的未来,无人驾驶汽车的发展必将引发激光雷达的一次大爆发。 

国内激光雷达市场现状 

事实上,激光雷达除了用于军事和商业领域,已经把触角伸向了民用领域。在国外,激光雷达已经成为民用领域的“宠儿”,但市场份额大多被诸如瑞士Leica、加拿大Optech、奥地利Riegl、美国Trimble等老牌测绘企业占据。然而随着激光雷达不断深入到国计民生的各个方面,在国内也不乏一些在激光雷达领域探索的创业团队,涉及的产业链也颇为丰富,各种工具、后期处理软件、定制服务层出不穷。

数字绿土科技就是一家致力于激光雷达技术的研发与应用的国内初创企业,创始人郭庆华是“青年千人计划”创业的典型代表,该公司已自主开发了激光点云数据管理、分析和建模的平台软件以及基于激光雷达数据的林业应用等专业软件。数字绿土副总经理叶伟强告诉钛媒体,他们想要实现的是为客户提供数据采集、点云数据后处理的一站式解决方案,其中已经成型的产品有 Li-Air 无人机激光雷达扫描系统、Li-Mobile车载激光雷达系统以及 Lidar360 点云处理软件。 

值得一提的是,其自主研发的第一款硬件产品无人机激光雷达系统Li-Air,已经完成了第一次破冰之旅,在击败了众多欧美竞争对手的情况下,获得了香港地政署的采购合同。 

叶伟强告诉钛媒体,数字绿土也在独立开发无人机,搭配自家的激光雷达系统和点云数据处理软件,以实现为客户提供一站式定制化服务。那么这样会不会与风头正劲的无人机厂商构成竞争?

叶伟强的回答是:No。在他看来,当下的无人机更像是一个玩物,做的是大众市场,而数字绿土专注的是包括数字三维森林、数字三维地形、数字城市建设、灾害预警评估和地籍调查服务等方面的解决方案,不但不会与无人机厂商构成竞争,反而有机会合作。 

这与亿航 Ghost 无人机联合创始人熊逸放的想法不谋而合。熊逸放告诉钛媒体,激光雷达和无人机组合不失为一种合作的避障解决方案,未来不排除合作的可能,但他明确指出目前的激光雷达技术并不是很成熟,使用过程中存在很多不确定性,至于激光雷达技术公司是否研制无人机,则表示无所谓。

与数字绿土开发的数据处理软件不同,发迹于上海的国内创业公司 RoboPeak 则把激光雷达实践于机器人领域,这支成立于2009年的团队,已经在激光雷达底层技术沉淀了6年,其创始人是在国内创客圈很有名的陈士凯,该公司致力于机器人操作系统(ROS)、民用机器人平台系统以及设备的设计研发,目的在于将机器人从工业层面带入普通家庭,但是想要让机器人进入民用市场,首先就要突破价格高昂的关隘,所以去年 RoboPeak 顺势推出了低成本的激光雷达 RPLidar ,相比动辄上万元的工业级产品,这款产品的价格低至千元,被控制在普通工业级激光雷达的十分之一,此款产品的出现也为以后开发消费级机器人产品创造了可能。 

为了配合 RPLidar 的使用,RoboPeak 还同步开发了小型化机器人应用平台 RPMini,RPmini 配备了诸如加速计、陀螺仪、超声波测距仪等多种传感器,使用者可以使用蓝牙无线控制 RPmini 和远程编程,不过在陈士凯的计划里,机器人 RPMini 目前属于研究和测试激光定位的载体,待以后基于底层的激光雷达技术趋于完善之时,才会考虑产品化,比如简单的智能扫地机、导航功能的机器人等等。 

面临的困境和考验 

不难看出,如今激光雷达技术已经渗入包括军事、商用、民用的各个层面,未来更有望在3D打印、无人驾驶、虚拟现实等领域开拓全新局面,事实上目前国内的激光雷达市场已经呈现迅猛增长的势头,但是根据钛媒体的观察以及与一些创业者聊的结果来看,国内激光雷达市场依然混乱,“贴牌”、“山寨”厂商泛滥,缺乏连贯的产业链以及配套设备。除此之外,创业公司普遍缺乏成熟的底层算法,限于技术难点和硬件成本高,多数企业主要做的是代理和服务。

其中一位创业者告诉钛媒体,与激光雷达相关的产业,如何高精度的处理采集到的数据也是关键的一环。“激光雷达会采集丰富的点云数据,信息量庞大,目前常用的数据存储格式不统一,存储数据时存在种种不足,数据精度很难保证,如何让硬件、软件和终端用户实现数据格式的统一,是整个激光雷达市场接下来必将面临的难题”,他说。 

虽然如今的国内激光雷达市场看似阴云密布,但不可否认的是市场需求的大幅增长,必然会促使大批软、硬件厂商的涌入,伴随着上下游产业链的形成以及更完整解决方案的推出,或许在不久之后,便可以随处可见激光雷达的身影,迎来真正的大爆发。

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