大家好,我叫裴軍,我是cepton的負(fù)責(zé)人,我們是做激光雷達(dá)的,在美國加州硅谷的一個(gè)初創(chuàng)公司,我想用今天最后這20分鐘的時(shí)間跟大家探討一下激光雷達(dá)的演變和未來。
說到激光雷達(dá)的前身是雷達(dá),雷達(dá)像愛迪生的燈泡有一天突然被發(fā)明了,它是從一個(gè)預(yù)言開始的,19世紀(jì)初,偉大的意大利科學(xué)家馬可尼提出如果有一個(gè)激光發(fā)射器,在海面上能探知,中間是他100多年前申請(qǐng)的一個(gè)專利,他當(dāng)時(shí)說這個(gè)話的時(shí)候呢,并沒有很強(qiáng)大的無線電發(fā)射器。后來羅伯特·沃森瓦特制造出一個(gè)雷達(dá),它的用途是第二次世界大戰(zhàn)時(shí)候的軍事用途,尤其對(duì)英國本土的防空意義是可想而知的。
我本來以為現(xiàn)在的高科技的發(fā)展是真的很猛,其實(shí)要回顧一下半個(gè)多世紀(jì)以前,戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期,當(dāng)時(shí)的科技進(jìn)步,由于戰(zhàn)爭(zhēng),完全不亞于現(xiàn)在,短短的幾年里,英國空軍就把一個(gè)像房子一樣的龐大的雷達(dá)系統(tǒng),小型化到可以裝到轟炸機(jī)里面了,左邊這張圖是德國的科隆城市的地圖,左下角是一個(gè)一個(gè)科隆市的雷達(dá)地圖,這是歷史上第一張雷達(dá)成像的地圖,隱隱約約看到萊茵河穿過城市中心拐彎的樣子,盟軍就是用這樣的探測(cè)能力,英國空軍可以在白天在高射炮手看不見的地方實(shí)行轟炸,這個(gè)意義是非常重大的。
戰(zhàn)后雷達(dá)的發(fā)展也不慢,50年代發(fā)生了合成孔徑的雷達(dá),上地面這張圖變得這么清晰的,70、80年代,到冷戰(zhàn)年代呢,相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)布是美國導(dǎo)彈系統(tǒng)做的相控雷達(dá)已經(jīng)非常復(fù)雜、非常龐大了。當(dāng)代的雷達(dá)系統(tǒng)呢,右下角是近些年加州理工學(xué)院生產(chǎn)的亞毫米光雷達(dá),一個(gè)不到一個(gè)硬幣那么大了,其實(shí)現(xiàn)在無論是駕駛飛機(jī)的飛行員還是普通的司機(jī),聽到雷達(dá)這件事情已經(jīng)是家常便飯了,沒啥新鮮的。
激光雷達(dá)歷史就短多了,也沒有那么熱鬧,應(yīng)該是沒有經(jīng)過戰(zhàn)爭(zhēng),它的發(fā)明是1960年代,激光發(fā)明之后很短的一段時(shí)間,左邊這個(gè)人是發(fā)明紅寶石激光雷達(dá)的發(fā)明人,他因?yàn)榘l(fā)明激光也得到了諾貝爾獎(jiǎng)。在他后面的人很快利用原理造出了脈沖激光,脈沖激光第一個(gè)應(yīng)用就是激光雷達(dá)。人發(fā)現(xiàn)激光的脈沖和蝙蝠的叫喊很類似,可以發(fā)出去,如果有障礙物可以接接到就可以通過發(fā)售和接收時(shí)間差來測(cè)定障礙物的距離,這就是激光雷達(dá)最基本的工作原理。上個(gè)世紀(jì)60年代末,美國宇航局發(fā)射的阿波羅十一號(hào),把一個(gè)反射鏡放到了月球表面,地球可以接收到月球反射回來的信號(hào),這就是人類第一次用這種手法精確地測(cè)算地球和月球之間的距離,而且很驚訝的發(fā)現(xiàn),月球以每年3厘米的速度遠(yuǎn)離我們而去,我們倒是不用為這個(gè)月球的慢慢逃跑在擔(dān)憂,我們以毫米的精確度來測(cè)量無疑是一個(gè)非常高的技術(shù)成就。
在過去的50多年里,激光雷達(dá)層出不窮,左邊的圖是一個(gè)早期的氣象激光雷達(dá),用于測(cè)量大氣的溫度、濕度、氣流變化等等,右邊是一大堆各式各樣的激光雷達(dá),用于測(cè)繪的、航天的、探傷的,以及自動(dòng)駕駛的。
也許激光雷達(dá)能吸引人眼球的應(yīng)用就是在航天上的應(yīng)用,這是一個(gè)閃光式激光雷達(dá)圖,它是裝在航天飛機(jī)上,用于對(duì)空間站對(duì)接的過程做的實(shí)時(shí)的測(cè)量。這樣的激光雷達(dá)可以準(zhǔn)確地在幾公里到幾厘米的范圍內(nèi)做三維的測(cè)量,看起來真的很酷,要是我們每個(gè)人的汽車上都有這么一個(gè)東西就好了。可是這種閃光式激光雷達(dá)的價(jià)錢是數(shù)百萬元,所以對(duì)于超豪華的車也不算太合適。
激光雷達(dá)真正意義上開始進(jìn)入汽車和自動(dòng)駕駛是在2000年中期,美國農(nóng)業(yè)部主辦的自動(dòng)駕駛的大會(huì)上,當(dāng)時(shí)的概念還是它可以實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)三維的世界,成為定位故障的基礎(chǔ)依據(jù),以后的十幾年里,激光雷達(dá)已經(jīng)變成了l3以上的一個(gè)必需了。
有一個(gè)非常重要的場(chǎng)景,為什么我們需要激光雷達(dá)?這個(gè)場(chǎng)景基本上可以解釋我們?yōu)槭裁葱枰す饫走_(dá)進(jìn)行自動(dòng)駕駛。在高速路上,每小時(shí)開100公里,也就是一秒鐘開30多米,這時(shí)候發(fā)現(xiàn)前面100、200米有一輛車停下來的,它是停在你的車道里和旁邊的車道里,對(duì)你下一步?jīng)Q策有影響,如果停在你的車道里你要馬上剎車了,如果停在路邊你就不需要停車,你就可以直接開過去。目前為止包括雷達(dá)、攝像頭這些東西、傳感器都放在那里,我剛才說的場(chǎng)景只有激光雷達(dá)能給你一個(gè)非常可靠的信息。
說到激光雷達(dá)的一些基礎(chǔ)細(xì)節(jié)呢,激光雷達(dá)有基礎(chǔ)的三個(gè)部分組成,發(fā)光和測(cè)量這兩個(gè)部分幾十年前都已經(jīng)定型了,只有那么幾個(gè)激光的波長可以選,只有那么兩種測(cè)量的方式可以用,大家都已經(jīng)學(xué)過了,沒啥可以變的,但是成像的方式,也就是目前大大小小的各種激光公司不斷地在創(chuàng)新、競(jìng)爭(zhēng)的地方,這個(gè)就是現(xiàn)在的演繹,怎么樣用激光雷達(dá)來做成像。
我們cepton公司也是在這里面湊熱鬧,努力在基礎(chǔ)層面能跟上一層樓,剛才講到了我們選用了905納米的激光波長,為什么選905納米呢?非常簡(jiǎn)單,就是它是基于硅發(fā)光的,現(xiàn)在的汽車有很多硅的元器件,選擇它進(jìn)入汽車?yán)锩孢€有一段比較長的路,車輛的方式我們也選擇了簡(jiǎn)單的時(shí)間運(yùn)行方式,再簡(jiǎn)單不過了。但是我們把這個(gè)公司所有的技術(shù)都放在成像方面,就是紅色的,是一種mmt,一種微動(dòng)的技術(shù),是電池和成像的技術(shù),可以把汽車用的激光雷達(dá)性能提高的同時(shí),大幅度地減低成本。
這個(gè)視頻就是我們的激光雷達(dá)產(chǎn)生的點(diǎn)云圖,每一個(gè)點(diǎn)都是測(cè)量點(diǎn),你可以看到有些汽車、行人、路面、建筑物,沒有攝像頭那么清晰,但是它是一個(gè)三維的圖像,看起來還是挺有意思的。順便再加一句,這里面也不存在所謂16線、32線,多少條線的一個(gè)概念,我們成像是hy,橫向縱向成像率是等同的。
有了這些技術(shù),我們過去兩年推出了四款產(chǎn)品,有的是為了長距離探測(cè),有的是為了無人機(jī),在不同的場(chǎng)景和不同的市場(chǎng)上有不同的款式。拿著這幾個(gè)款式,有幾個(gè)不同的市場(chǎng)可以做一些探討,首先離不開的一定是自動(dòng)駕駛這個(gè)市場(chǎng),拿一個(gè)樣板就是我們合作的公司叫may mobility,封閉倉自動(dòng)駕駛,雖然l4也是讓人非常興奮的,我們同樣看好l3,如果每輛車都可以有一個(gè)基于激光雷達(dá)緊急剎車的制動(dòng)系統(tǒng),我們的產(chǎn)品就可以在自動(dòng)駕駛變成現(xiàn)實(shí)。以前,對(duì)那些開車看手機(jī)短信的人先救幾條命,這個(gè)意義并不亞于自動(dòng)駕駛,這就是我們?yōu)槭裁春椭鬈噺S和一些一級(jí)供應(yīng)商有一些合作的原因。
其中一個(gè)很重要的合作商就是中間這個(gè)koito,日本的一款汽車,右上面這張圖很貼切地講,沒有人會(huì)花錢買一個(gè)這樣的怪物,這個(gè)汽車是世界最大的車燈生產(chǎn)商,包括本田、豐田、尼桑都用它的車燈,這兩年led使得車燈的光源非常小了,空間變小使得傳感器不知不覺進(jìn)入到光源里。激光雷達(dá)產(chǎn)生的三維光還不夠,我們還需要智能加入到傳感器里面,這張典型圖上面好像也沒有太大的區(qū)別,有意義的一點(diǎn),它能把一些算法加入到傳感器里面,有一些汽車找不到尾巴,它對(duì)算法可以跟蹤,使得單純的傳感器變成了有一定智能的感知系統(tǒng),大家可以看這個(gè)車開到遠(yuǎn)處會(huì)一直看到它。
在軌道系統(tǒng)里面,激光雷達(dá)應(yīng)用也是很自然的,這張視頻是在地鐵上量的三維圖,應(yīng)用意義有兩種,第一種是對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的測(cè)試和檢察,如果有一根電纜,三維的激光雷達(dá)測(cè)量比單純的攝像頭測(cè)量要可靠很多。再有就是避障功能,橫的箭頭有一列車,這列車直接要撞到前面這列車上及測(cè)量障礙物距離252米,攝像頭,因?yàn)楣馕廴荆€有黑天的原因,實(shí)際上非常非常難看到前面這個(gè)障礙物的。把這個(gè)視頻再看一遍,現(xiàn)在大概能看到那個(gè)汽車了,我們的機(jī)車是停著的,前面那個(gè)機(jī)車慢慢地遠(yuǎn)離我們而去,等到150米的時(shí)候,基本上很難用攝像頭來分辨了。
我們cepton作為一個(gè)初創(chuàng)團(tuán)隊(duì),是來自五湖四海,我們有美國、中國最好的高等學(xué)府的畢業(yè)生,還有知名公司做出杰出貢獻(xiàn)的人員,我們沒有把每天的工作當(dāng)成自己的競(jìng)爭(zhēng),也沒有把每天的工作當(dāng)成自己的事業(yè),自己做自己喜歡的事,大家看看我們天天都在做什么。
(播放視頻)
來源:搜狐
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