無人機和激光雷達(dá)，會是一對好cp嗎？

2018-11-22 08:09來源://

原標(biāo)題：無人機和激光雷達(dá)，會是一對好cp嗎？

圖片來源：視覺中國

文｜腦極體

占據(jù)一輛無人駕駛汽車成本40%的激光雷達(dá)，以精準(zhǔn)和無死角的空間探測能力，成為是無人駕駛領(lǐng)域不可或缺的存在。

但和汽車相比，似乎激光雷達(dá)在無人機上更有用武之地：成像精度要求不高、行動自由范圍大、成本更低、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

更重要的是，與傳統(tǒng)的無人機攝像頭相比，激光雷達(dá)不受光線限制，在任何光線條件下效果都不錯。原本需要大量人力物力搞定的測繪工作，激光雷達(dá)飛一飛，分分鐘就能完成。

聽起來，激光雷達(dá)和無人機，完全可以組合出道成為科技圈新的“流量擔(dān)當(dāng)”。事實也正是如此。

激光雷達(dá)上天現(xiàn)狀：為地球加特效的神仙cp

為無人機裝上激光雷達(dá)，可以說解決了一個人類自古以來的執(zhí)念：怎樣才能站得更高、望得更遠(yuǎn)？

激光雷達(dá)最初就是由美國國家航空航天局于上世紀(jì)70年代開發(fā)的太空探索工具。1971年阿波羅15號所繪制的月球表面地形圖，就是由早期的激光雷達(dá)儀器來完成的。人類甚至還發(fā)明了衛(wèi)星這種可以從太空俯視整個地球的大殺器。

但視野變大了，使用成本也變得極其高昂。 于是，又將主意打到了無人機身上。

原本無人機的攝像頭只能攝錄平面數(shù)據(jù)，再合成地圖。但激光雷達(dá)的應(yīng)用，讓它對復(fù)雜環(huán)境的立體感知成為可能。

通過激光雷達(dá)傳感器，無人機可以向地面發(fā)射激光脈沖，通過回波訊號來精準(zhǔn)檢測距離和平面高度，從而進行三維立體構(gòu)圖。更重要的是，很多人類難以抵達(dá)的地方，無人機都可以輕松搞定。

左手無人機，右手激光雷達(dá)，于是，一個強悍且成本低的“空中之眼”誕生了。

2016年，美國國防部旗下專門研發(fā)軍事用途高科技的darpa（國防高級研究計劃署），就公布了自己最新的輕型無人機。搭載了激光雷達(dá)的導(dǎo)航模塊之后，無人機可以通過多次微調(diào)成功避障，讓自動巡航成為可能。

我國也有很多突破。南方電網(wǎng)就將激光雷達(dá)應(yīng)用于電力巡線，通過云端服務(wù)器將巡航軌跡發(fā)送給現(xiàn)場作業(yè)的無人機，再通過傳感器實現(xiàn)設(shè)備的高精度巡視，實時進行缺陷分析。預(yù)計到2025年，南方電網(wǎng)的無人機將全部由手工遙控變?yōu)樽詣玉{駛。

縱觀無人機激光雷達(dá)組cp的過程，不難發(fā)現(xiàn)，在大小、成本、性能之間取得了最佳值之后，不僅可以為地球加上3d特效，而且應(yīng)用場景遠(yuǎn)遠(yuǎn)比我們想象的廣泛。不夸張地說，甚至比無人駕駛還要來的更超前。

無人機+激光雷達(dá)：性感cp，在線巡邏

相對于無人駕駛汽車來說，激光雷達(dá)技術(shù)與無人機的組合，很快就成功出道，撬動了一大批真實的商業(yè)價值，并且很多都已經(jīng)投入使用。

除了前面我們提到的電線巡航，還能輕松carry以下領(lǐng)域：

1、遺跡、廢墟探測

其中最值得稱道的，就是和幫助考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)新的古文化遺址。在不需要進行任何挖掘甚至實地勘探工作的前提下，就能了解遺址的全貌和具體構(gòu)造。

比如去年早些時候，就通過激光雷達(dá)掃描，觀測到了危地馬拉叢林深處的瑪雅遺址，并對延伸430英里的埃爾米拉多（el mirador）盆地進行了勘察。

2、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)觀察

空中激光雷達(dá)還能幫助農(nóng)民發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的一些不合理現(xiàn)象，改變“靠天吃飯”的現(xiàn)狀。

通過建立激光信息圖層，可以建構(gòu)出農(nóng)田高程地圖，從數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)那些肥料使用過度的區(qū)域，幫助農(nóng)民節(jié)約肥料。

甚至在一些農(nóng)業(yè)保險定損時，無人機正在大規(guī)模取代了人拿著測損儀器去受災(zāi)地測量的古老方式，在那些工作人員無法進入的受災(zāi)地塊，通過激光測繪來獲得受災(zāi)數(shù)據(jù)。

3、工業(yè)測繪與勘探

激光雷達(dá)也常常與攝影測量相互補充，應(yīng)用于礦石勘探、自然資源追蹤、測量交通道路、森林或水域的地圖繪制和建模。

長沙市就引入了具有3d可視激光雷達(dá)的無人機，作為空氣質(zhì)量監(jiān)測儀在各個街道轄區(qū)的樓頂巡邏，并進行數(shù)據(jù)分析，實時反饋城市空氣質(zhì)量。

4、輔助無人駕駛

當(dāng)談及無人駕駛時，車輛頂部激光雷達(dá)的“視覺盲區(qū)”一直是事故風(fēng)險的高危區(qū)。

將激光雷達(dá)裝到天上，能更好的觀測并對車輛進行巡航引導(dǎo)，及時通報道路故障和交通風(fēng)險。在一些難以快速進行車路協(xié)同建設(shè)的偏遠(yuǎn)地帶，使用帶有激光雷達(dá)模塊的無人機進行交通指引，顯然是一個好選擇。

激光雷達(dá)和無人機，曾經(jīng)是風(fēng)馬牛不相及的兩個東西，正在快速來到現(xiàn)實世界。

技術(shù)鏈條漸漸完備：令人期待的無人機未來

無人駕駛，看起來很近，其實很遠(yuǎn)，很多技術(shù)問題在當(dāng)前條件下幾乎無解。比如說高達(dá)10萬美元的汽車激光雷達(dá)，就讓汽車造價很難被普遍商用。

而激光雷達(dá)無人機，則是看起來很近，實際上也真的很近。因為禁錮它的技術(shù)鎖鏈，正在被一一拆除：

1、成本問題。精度要求越高，激光雷達(dá)的成本就越大。但空中探測并不需要和地面交通一樣的高精度，而且大量的微型激光雷達(dá)感應(yīng)器廠商，正在想方設(shè)法解決這方面的不足。

比如darpa推出的專為自動駕駛而設(shè)計的小型激光雷達(dá)sweeper，就能達(dá)到小型化、低成本、高可靠的要求。

2、續(xù)航問題。無人機的穩(wěn)定性決定了它的有效使用時間和工作效率，尤其是工業(yè)上使用的大功率設(shè)備，波士頓無人機制造商cyphyworks新發(fā)布了一款無人機，在執(zhí)行巡航任務(wù)時，由一條“微絲”連接，既可以傳輸數(shù)據(jù)也可從外部發(fā)電機、車輛或其他設(shè)備獲得電力，理論上說可以永不著陸充電，長續(xù)航工作正在成為可能。

3、算力問題。無人機的有限算力，導(dǎo)致自主執(zhí)行和完成復(fù)雜任務(wù)在現(xiàn)實情況下異常困難。比如利用激光雷達(dá)的實時監(jiān)測實現(xiàn)避障，目前還不是非常流暢和成熟。而通過地面通訊基站和云服務(wù)器的協(xié)同作業(yè)，就讓無人機有了一個強大的計算外掛，也就降低了復(fù)雜任務(wù)的難度。

4、多模態(tài)問題。目前自動無人機還面臨的一大癥狀就是硬件“大拼盤”帶來的數(shù)據(jù)不互通。

激光雷達(dá)的3d數(shù)據(jù)，與高清攝像頭、聲納、感應(yīng)器等零件的多模態(tài)混合作用，要投射到云處理器來進行識別處理。利用多模態(tài)ai算法，就可以讀取、對比和分析二維、三維等復(fù)雜環(huán)境中的多重數(shù)據(jù)，來合并生成更精準(zhǔn)的高維地圖。

這或許是個好消息，低成本、高續(xù)航、多模態(tài)算法的激光雷達(dá)無人機，目前看來大規(guī)模商用甚至民用，僅僅只是時間問題。

永不消逝的煩惱：為什么這對cp只能是“創(chuàng)可貼技術(shù)”？

當(dāng)然，很快到來并不意味著沒有不足。尤其是激光雷達(dá)+無人機這樣看起來威力極大的事物。

最核心的一個問題是，如何防止無人機在數(shù)據(jù)采集中進行隱私窺探？

地面取景的信息后置，可以對一些不恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)展示進行處理。比如谷歌地圖就設(shè)置了一個面部識別并自動打碼的功能，用戶也可以要求谷歌對他們的房子或車進行永久性打碼。甚至曾經(jīng)為了保護一頭牛的隱私而對其臉部進行了虛化。

對大多數(shù)企業(yè)來說，理解和建立技術(shù)倫理要比技術(shù)本身難度大多了，而且成本更高。

也就是說，擁有激光探測功能的無人機，注定很難直面大眾用戶。

與有限的商業(yè)場景所對應(yīng)的，將是它的吸引力進一步減小，為它做過多的投入是沒有意義的。失去了商業(yè)價值之后，還會有人愿意投入鋪設(shè)基站、建立頻譜等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)嗎？

我們固然可以畫出一張商業(yè)上無限美好的大餅，但缺少了基礎(chǔ)設(shè)施這些后端硬件的支撐，關(guān)于激光雷達(dá)無人機的想象力，始終只能停留在“備胎”層面。

綜合來看，激光雷達(dá)和無人機所帶來的商業(yè)想象力，注定了是一個帶著鐐銬的“創(chuàng)可貼技術(shù)”，作為其他地理信息系統(tǒng)的補償方案，它會帶來不少驚喜。但越是耳聰目明，越是會被眾人所警惕。

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