现下大热的激光雷达 究竟由哪些核心技术组成？

早些年，傳統(tǒng)激光雷達(dá)多用于工業(yè)安全檢測和軍事防衛(wèi)，但隨著消費(fèi)市場中無人駕駛和機(jī)器人的日益興起，激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用也成為投資者和技術(shù)專家眼中的香餑餑。今天我們就來聊聊現(xiàn)下大熱的激光雷達(dá)，究竟由哪些核心技術(shù)組成。

以非固態(tài)激光雷達(dá)為例，顧名思義非固態(tài)激光雷達(dá)就是指它在工作時(shí)不是固定不動的，其內(nèi)置的測距裝置會不斷旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行360°全方位掃描。在運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)的測距裝置需要電能和傳輸數(shù)據(jù)信息，但如果采用導(dǎo)線直接連接就會導(dǎo)致導(dǎo)線纏繞，無法正常工作。因此，目前市面上幾乎所有的非固態(tài)激光雷達(dá)廠家都會選擇一個(gè)電旋轉(zhuǎn)連接器，俗稱“滑環(huán)”的設(shè)備來傳輸能量和數(shù)據(jù)信息。

那么，什么是滑環(huán)呢？它安裝在設(shè)備的旋轉(zhuǎn)中心，主要由轉(zhuǎn)子與定子兩大部分組成，其本質(zhì)就在于內(nèi)部有若干數(shù)量的電刷，這樣就可以使定子與轉(zhuǎn)子保持能量和信息的連通。

如圖所示，轉(zhuǎn)子上有若干數(shù)量導(dǎo)電環(huán)，定子上包含有電刷，轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中，電刷始終與導(dǎo)電環(huán)接觸，保證了轉(zhuǎn)子與定子的電導(dǎo)通。

電刷傳統(tǒng)的材質(zhì)是金屬或者碳材料的電刷，在長期的摩擦的情況下容易磨損導(dǎo)致接觸不良，從而無法為旋轉(zhuǎn)體正常供電或傳輸信息，這也會大大影響激光雷達(dá)的使用壽命。傳統(tǒng)的導(dǎo)電滑環(huán)在連續(xù)工作時(shí)僅有數(shù)千小時(shí)壽命。

思嵐科技在2014年推出第一代激光雷達(dá)時(shí)，也遇到了導(dǎo)電滑環(huán)的壽命問題，他們對滑環(huán)進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，在標(biāo)準(zhǔn)使用情況下可以保證壽命。

經(jīng)過多年研發(fā)與改進(jìn)，思嵐科技推出的RPLIDAR系列激光雷達(dá)，完全放棄了導(dǎo)電滑環(huán)這個(gè)機(jī)械裝置，采用全新的光磁融合技術(shù)。這種非物理接觸的無線供電和無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，徹底解決了因物理接觸機(jī)械磨損導(dǎo)致電氣連接失效、激光雷達(dá)壽命短的問題。在連續(xù)工作情況下，思嵐RPLIDAR 系列的設(shè)計(jì)使用壽命可長達(dá)5年以上。并率先采用綠光與紅外光雙光譜全雙工的模式進(jìn)行信號傳輸，保證其在16K高清模式下的正常運(yùn)作。

除外觀大幅改進(jìn)外，RPLIDAR 系列的性能參數(shù)也有了大幅提升，采樣頻率由5Hz提升至15Hz，這也是業(yè)內(nèi)低成本雷達(dá)最快的掃描頻率，而采樣次數(shù)由每秒4000次提高至16000次。

此外，傳統(tǒng)的光飛行時(shí)間法，即通過測量光束的傳輸時(shí)間從而求得距離。此方法需要特殊的激光發(fā)射器，接收裝置也要格外靈敏，這些設(shè)備都需要大量的依賴進(jìn)口，并且國內(nèi)制造業(yè)因技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備的限制也難以進(jìn)行仿制，致使激光雷達(dá)傳感器的成本一直高居不下。而思嵐科技采用圖像的方法進(jìn)行激光雷達(dá)傳感器的設(shè)計(jì)，即無需測量光傳輸?shù)臅r(shí)間，而是拍攝激光到達(dá)目標(biāo)物體后在攝像頭上呈現(xiàn)的畫面，根據(jù)遠(yuǎn)近不同導(dǎo)致相機(jī)畫面尺寸的變化來求得距離。同時(shí)，思嵐科技還在生產(chǎn)方面做出了努力，建立自主研發(fā)的自動化生產(chǎn)線，在控制良品率的同時(shí)還能夠降低生產(chǎn)成本。

當(dāng)激光雷達(dá)在服務(wù)機(jī)器人身上進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其可獲得更加密集的采樣點(diǎn)，可快速實(shí)現(xiàn)對障礙物的響應(yīng)，及時(shí)進(jìn)行自主避障，在激光雷達(dá)的其他應(yīng)用領(lǐng)域，如對激光雷達(dá)進(jìn)行環(huán)境勘探、地圖構(gòu)建時(shí)，可獲得更加精細(xì)的畫面，在多媒體應(yīng)用中，超大屏幕的多點(diǎn)觸摸將會反應(yīng)更快，精度更高。