隨著智能駕駛和自動駕駛的市場前景被炒熱，越來越多的人進入這個行業，開發各種相關技術和產品。其中LiDAR傳感器開始吸引到眾多人注意。這個傳感器不僅可以應用于ADAS（高級駕駛輔助系統）和自動駕駛汽車，還可以應用于無人機、工業自動化、地圖繪制以及機器人等其它應用。

LiDar與雷達區別

雷達（Radar）一詞是英文“Radio Detection & Ranging”的縮寫，它與激光雷達的區別是其能量源的不同。就像其名字所表明的一樣，雷達是一種使用無線電作為其能量源的傳感器，主要用于探測目標物體是否存在并確定其距離，有時也要確定目標的角度位置。

激光雷達(LIDAR)是Light Detection & Ranging的縮寫，是激光探測及測距的簡稱，它是一種激光器作為輻射源的雷達，是激光技術與雷達技術相結合的產物。

LiDAR技術最早是歐美一些發達國家為了滿足海圖制圖、港口和港灣測量的特殊需要于上世紀60年代中期提出并于80年代開發出來的，一直到上世紀90年代初該技術才趨向成熟。

自動駕駛的LiDar技術

現在做無人駕駛主要兩種解決方案，一種是采用激光雷達解決方案，車頂的元器件稱之為LiDAR，采用這種方案的有Google、百度、Uber，不過這種方案較貴，例如Google在其無人車原型中使用的Velodyne雷達售價就為7萬美金；因此，另有其他廠商采用了低成本解決方案，例如在車前車后各部署毫米波雷達和用于ADAS功能的攝像頭。

這兩種解決方案各有優勢：LiDAR，類似于鯨魚聲吶、或是蝙蝠的發聲器官，其原理是通過獲取“光脈沖打在物體上并反射回到接收器的傳播時間”，再根據光速已知的原理，將傳播時間轉換稱LiDAR據測量物的距離。也就是說，LiDAR在測距的精確性上很有優勢。而采用“毫米波+ADAS”的視覺解決方案，對于物體的精確識別、色彩等等，可以更直接地捕捉。其實視覺解決方案對近處的距離識別也頗為精準，例如我們的眼睛可以輕易的辨認出近處物體的景深。但總的來說，在較遠情況下，搭配LiDAR可以產生更好的效果。

福特在美國亞利桑那州威特曼地區測試了一項夜幕中自動導航行駛的測試。

在 “伸手不見五指”的福特亞利桑那汽車試驗場開展此次夜間環境路測，在福特汽車看來是一次向完全自動駕駛技術開發的重要一步。也是向實現“將完全自動駕駛技術的便利帶給全球消費者”這一承諾實質性進展。這項試驗說明，即便缺少了依賴可視光線方可工作的攝像頭，福特使用的LiDAR傳感器的性能足夠強大，可以同車載虛擬駕駛軟件協同工作，操控車輛平穩地在蜿蜒的公路上順利行駛。

這項測試對自動駕駛技術雖然沒有革命性的提升，但是改進了人們對自動駕駛的認識，雖然對自動駕駛技術來說，雷達、攝像頭和LiDAR激光測距、定位導航傳感器三者兼備是最理想的狀況，但試驗證明，LiDAR傳感器完全具備“獨自作戰”的能力，即便在沒有車燈照明的情況下也能正常工作。

為了在黑暗環境中自如行駛，福特自動駕駛測試車輛使用了高分辨率的三維地圖——這些地圖已完整包括了道路、道路標識、地形地貌，以及指示牌、建筑、樹木等地勢地標信息。行駛過程中，測試車輛通過LiDAR發射脈沖，以在地圖上對自己進行精準的實時定位。同時，通過雷達接收到的數據能夠與LiDAR傳感器數據進行整合，進一步完善自動駕駛車輛全面的傳感能力。

在沙漠測路測中，福特汽車的工程師們使用夜視鏡，在車內及車外對測試車輛進行了全面的觀察。夜視鏡能幫助他們清楚觀察到，車輛行駛過程中，車載LiDAR傳感器不斷向車身四周發射出網格狀的紅外激光射線。LiDAR傳感器能發射頻率為280萬/秒的激光脈沖，對周圍環境進行精確掃描。

LiDAR鼻祖Velodyne的“超級冰球”

福特自動駕駛夜測使用的這款LiDar傳感器，是Velodyne 公司最新生產的激光雷達測距傳感器——固態混合超級傳感器（SH Ultra PUCK Auto）——該設備因其形狀及大小類似冰球而被稱作 “超級傳感冰球”。

Velodyne最初成立于1983年，至今已有有30多年的歷史。Velodyne自1983年發明了以音波測距方式高增益伺服控制系統，以降低及限制揚聲器輸出所產生的失真。到了2005年，它發明了激光雷達。

2005年，Velodyne創始人 David Hall 利用立體視覺技術參與 2004 到 2005 年 DARPA （國防高等研究計劃署）無人駕駛汽車挑戰賽之后，最初沒有人能夠完成任務，2006年，David Hall 發明了可以旋轉360度的64線的激光雷達。

Velodyne 目前已經量產銷售的激光雷達有三款：分別為HDL-64E（64 線）、HDL-32E（32 線）、VLP-16（16 線）。谷歌、百度、Uber 等無人駕駛汽車多在使用其64 線產品。

Velodyne 64 線最早用于地圖及相關行業，32 線主要用于固定翼無人機。 在過去幾年，Velodyne LiDAR 的主要訂單來自地圖行業、機器人行業，以及安保行業。以安保為例，Velodyne可以通過觀察人群的流向，來發現異動。

隨著無人駕駛的概念在近年的升溫， 汽車行業未來將成為一大需求來源。 福特就已在其第三代自動駕駛車型上使用了 Velodyne 最新的激光雷達測距傳感器（LiDAR）——固態混合超級傳感器（SHUltra PUCK? Auto），之所以叫這個名字，是因為它的形狀及大小類似冰球而被稱作 “超級傳感冰球”。

LiDAR進行物體掃描的時候，是采用作為“感知系統的硬件+計算功能的軟件”做成，增加激光線數后，可以減輕軟件的計算負擔。

硬件內部的每一條線都有一對激光發射器和接收器組成，其以20 圈每秒的速度旋轉，放出的激光要達到 100 米至 200 米的距離，而為保證精確測距，需要保證激光在完成這100-200米的路程后，剛好能讓發射出去的激光要被成對的接收器收到。

另外，為了保證人眼安全，Velodyne的激光雷達發射的激光線束是采用了人眼安全1級激光，平時對肉眼不可見，不過如果你采用和激光頻率接近的硬件拍攝Velodyne的這款雷達，是可以看見激光線束的。

LiDAR要做到商用，價格要做到實質性降低，目前，Velodyne的產品線價格區間大致是，64線8萬美元、32線4萬美元，上面用于無人機的VLP-16約為8000美元。在今年1月份拉斯維加斯上展出的SHUltra PUCK? Auto尚處于概念機階段，沒有大規模量產。而Velodyne LiDAR價格之所以居高不下，是因為目前其機器都是采用手工制作，要保證激光的發射和接收不出差錯，手工組裝和調校普遍耗時。

目前Velodyne也已經與車廠建立了合作關系，車廠會對Velodyne的新品進行測試，預計Velodyne在2017 年將會推出迭代版本，并在2018 年第四季度推出芯片級的產品（期望做到500美元），并最終投放在 2020 年的車型上。

全固態LiDAR得自動駕駛天下

機械式LiDAR依賴宏觀的轉動部件，而混合固態LiDAR借助“微動”器件實現發射端的激光束掃描功能。由于全固態LiDAR內部沒有任何宏觀或微觀上的運動部件，耐久性和可靠性的優勢不言而喻，且順應了自動駕駛對LiDAR固態化、小型化和低成本化的趨勢，因此成為群雄逐鹿的終極方向。

未來自動駕駛的LiDAR技術將是全固態LiDAR（SS LiDAR）的天下

LiDAR技術分類：（1）按照發射端分類：單點、多通道、可操縱或相控陣列、泛光面陣式；（2）按照接收端分類：單點、線陣、二維陣列。

目前，直接切入全固態LiDAR或者正朝著全固態LiDAR轉型的國內外企業數量已逐步超越機械式LiDAR和混合固態LiDAR領域。

激光雷達測距方法分為飛行時間法和三角法兩大類。目前，汽車全固態激光雷達大多采用飛行時間法。

按照全固態LiDAR發射端照明方式可以分為激光多束發射、可操縱或相控陣列、泛光面陣發射三種模式。

按照全固態LiDAR探測端的接收技術，可以分為相干接收技術和直接接收技術。直接接收技術是接收光子能量的直接形式，優點是技術簡單和成熟。相干接收技術的接收靈敏度，速度分辨率高，但需要接收機的頻帶特別寬，對激光發射的頻率穩定度的要求也高，對光學天線系統和機內光路的校準的要求更嚴格，信息處理單元更復雜。

全固態LiDAR按照發射端的光波特性和接收端的探測技術進行分類及代表企業

無人駕駛的技術方案目前還在不斷地完善中，市場上有聲音認為自動駕駛汽車并不一定需要LiDAR，也有說自動駕駛汽車需要LiDAR和先進的攝像頭、雷達傳感器協同配合，才能實現真正的自動駕駛；更有試驗證明，LiDAR傳感器完全具備“獨自作戰”的能力。但這都說明，自動駕駛技術正朝我們走得越來越近。