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为什么专家们相信更便宜 更好的激光雷达就在眼前

2007年11月3日,六辆车在没有司机驾驶的情况下,成功通过了模拟城市环境,并遵守了加州的交通法规,创造了历史。其中五人炫耀的是一种革命性的新型激光雷达传感器,该传感器最近由一家名为Velodyne的音频设备制造商推出。

十年后,Velodyne的激光雷达仍然是自动驾驶汽车的关键技术。激光雷达的成本正在下降,但仍然相当昂贵。维洛戴恩和一群初创公司正试图改变这一现状。

在本文中,我们将深入研究激光雷达技术。我们将解释这项技术是如何工作的,以及技术人员在试图建造满足商业自动驾驶汽车苛刻要求的激光雷达传感器时所面临的挑战。

一些专家认为,建造耗资数百美元而不是数千美元的激光雷达的关键是放弃Velodyne的机械设计——激光在物理上以每秒几次的速度旋转360度——转而采用几乎没有移动部件的固态设计。这将使这种装置更简单、更便宜、更容易批量生产。

没有人知道要多久才能制造出具有成本效益的汽车级激光雷达。但我们采访的所有专家都很乐观。他们指出,前几代技术——从手持计算器到防抱死制动装置——在大规模生产后变得非常便宜。激光雷达似乎也处于类似的轨道上,这表明从长远来看,激光雷达的成本不会成为无人驾驶汽车成为主流的障碍。

自20世纪60年代以来,科学家们一直使用激光来测量距离,当时麻省理工学院的一个团队通过反射激光精确地测量了到月球的距离。但无人驾驶汽车激光雷达的故事始于企业家、发明家戴维•霍尔(David Hall)。

21世纪初,霍尔是一家成功的音频设备制造商Velodyne的创始人兼首席执行官。霍尔也是一个机器人爱好者。

“当时我们正在参加《太空堡垒》和《机器人战争》,这基本上是我们宣传Velodyne扬声器的借口,”霍尔在最近接受《连线》杂志采访时表示。

因此,当互联网诞生的研究机构美国国防部高级研究计划局(DARPA)宣布举办一场名为“大挑战”(Grand Challenge)的机器人汽车竞赛时,霍尔决定参赛。在2004年的比赛中,霍尔和他的兄弟建造了一辆由一对摄像机引导的机器人卡车。这种方法并没有很好地完成比赛,但是其他人的机器人也没有。

在2005年的第二届DARPA竞赛中,霍尔兄弟放弃了摄像机,转而专注于激光雷达。其他团队也在使用激光雷达,但市场上的激光雷达传感器很原始。当时流行的激光雷达是有病的LMS-291。这是一个二维激光雷达系统,意味着它只能扫描世界的一个水平切片。

这有助于汽车探测墙壁和从地面直上的树干等物体。但如果遇到像铁路交叉臂那样形状更不规则的障碍物,可能会给团队带来麻烦。而且,如果汽车想要真正识别物体——例如,将行人与路牌区分开——而不仅仅是避开障碍物,那是毫无用处的。

因此,霍尔兄弟发明了一种新型的激光雷达。他们在一个旋转的框架上安装了64束激光,这个框架可以360度旋转。这使得该单元能够收集到一个真正的三维视图的世界周围的车辆。

霍尔兄弟没有赢得2005年的比赛,但是他们出众的激光雷达传感器引起了其他车队的兴趣。到2007年美国国防部高级研究计划局的第三次也是最后一次竞赛时,Velodyne已经开始生产激光雷达并开始销售。霍尔没有参加2007年的比赛,但大多数顶尖的队伍——包括最终的六名获胜者中的五名——都在使用维洛戴恩激光雷达。

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