激光雷达在汽车上的应用史

前一篇文章了解了激光的发明以及激光在测距和雷达方面的优势。接下来聊聊激光雷达在自动驾驶汽车上的应用。最早在汽车上应用激光雷达的并不是小鹏、华为，也不是奥迪、宝马和谷歌，而是三菱。1992年三菱推出了第三代Debonair车型，这是和丰田皇冠、日产公爵等对标的三菱旗舰车型，配置上也体现了作为旗舰的豪华水准。第三代Debonair配备了一个激光雷达，可以显示跟车距离，并在距离过近时发出预警。不过显然激光雷达更适合这种需求，因为毫米波雷达在恶劣天气可靠性更高，可以同时探测距离和速度。很快毫米波雷达便取而代之，并且发展出如今的ACC（自适应巡航功能）。

进入21世纪，美国陷入了阿富汗和伊拉克两场战争泥潭，数不尽的路边炸弹给美军带来了严重的伤亡。美国国防部高级研究计划局（DARPA）展开了能应用在战场上的无人驾驶研究，但开展的十几个项目进展缓慢，生产出的十几台又笨又慢的样车根本无法使用，因此DARPA将目光转向了民间。2004年，第一届DARPA无人驾驶挑战赛在美国莫哈维沙漠地区举行。能够第一个完成240公里线路无人驾驶的队伍能够拿走100万美元的奖金。这次比赛吸引了106支队伍报名，但最终没有一支队伍完成比赛。显然，这是一次并不成功的比赛，但谁也没有想到这次比赛会对之后的无人驾驶发展产生巨大的影响。在参赛队伍中有一辆并不起眼的车来自一个音响品牌——Velodyne。1983年成立的Velodyne凭借优质的低音炮在音频行业发家，它的老板大卫霍尔是个闲不住的家伙，他小时候就自己动手组装过一辆摩托和吉他扩音器，创建Velodyne后也凭借自己的天赋打开了市场。2001年，他和电视台合作为机器人战争栏目制作战斗机器人，这让他和自动化结缘。闲不住的霍尔参加了第一届DARPA无人驾驶挑战赛，并在这里接触到了激光雷达。他敏锐的意识到了激光雷达的巨大潜力以及当时单线固定视线激光雷达的局限性。比赛结束后霍尔着手发明了一台64线机械旋转式激光雷达，一改之前激光雷达仅扫描单一固定视线的思路。通过360°旋转扫描得到的点云，还原周遭环境的三维信息。2005年，霍尔带着他的发明参加了第二届DARPA无人驾驶挑战赛。很可惜车辆因为机械故障停了下来，没能完成比赛。第三届DARPA无人驾驶挑战赛，直到2007年才再次举办，这一年霍尔没有再次参赛。但最终完赛的6支队伍中，有5支搭载了Velodyne生产的64线机械式激光雷达。Velodyne从此作为激光雷达专业生产商，名声大噪。同年，带领斯坦福大学车队拿下2005年DARPA冠军的塞巴斯蒂安特伦加盟了谷歌，创立了Google X实验室，两年后谷歌的第一辆无人驾驶汽车开始了路试。毫不意外这台车也配备了Velodyne研发的激光雷达。

很快，在DARPA无人驾驶挑战赛中大显身手的人才们开始加盟或自创公司。谷歌、优步、百度等企业的无人驾驶项目纷纷上马，同时也诞生了Cruise、Argo AI、Otto等无人驾驶初创公司。而除了特斯拉几乎所有的自动驾驶项目都将激光雷达列为发展重点。也是在这段时间Velodyne的竞争对手也开始涌现。2012年，17岁的天才少年罗素从斯坦福大学退学，成立了激光雷达另一个巨头Luminar，同年主打固态激光雷达技术的Quanergy在美国加利福尼亚州成立。此后几年间陆续诞生了AEye、Innoviz、Innovusion等上百家激光雷达公司。谷歌无人驾驶项目在2016年独立成为Waymo，并在2017年发布了自研的激光雷达。博世在2017年收购美国Tetravue入局激光雷达。蔡司也在2018年投资了激光雷达企业Bridger Photonics。2014年禾赛科技、速腾聚创、砝石激光在中国成立。2016年在测绘激光雷达领域默默耕耘了11年的北科天绘发布了中国第一台车载激光雷达。万集科技、镭神智能、北醒光子、欧镭激光、一径科技等数十家中国激光雷达企业如今已经成为全球车载激光雷达领域不容忽视的一股力量。而随后，更多势力加入激光雷达的竞争，再次推动激光雷达发展的进程。这次改变发生在中国，2016年，无人机霸主大疆投资了览沃科技，两年后华为宣布入局智能汽车领域，同年蔚来投资了激光雷达制造商图达通。这三家企业不约而同地在2020年年底推出了车规级混合固态激光雷达，并分别搭载在了小鹏P5、极狐阿尔法S HI版、蔚来ET7 3款即将量产的车型了。

最早在量产车上配备激光雷达的是2017年发布的奥迪A8，这也是号称全球首款L3级自动驾驶能力的量产车。不过，奥迪搭载的是来自法雷奥的4线混合固态激光雷达，与华为、大疆等如今推出的等效上百激光雷达，能力相去甚远。而奥迪最终放弃了L3级自动驾驶很多功能最终也没能激活。而小鹏P5、极狐阿尔法S HI版、蔚来ET7则凭借激光雷达等实现了城市道路的部分自动驾驶功能。虽然自动驾驶到目前为止还没能达到真正实用的程度，自动驾驶的发展路线也还存在变数，但至少激光雷达让我们看到了更多的可能。

在我们密切关注的乘用车自动驾驶领域之外，在一些特定领域内，自动驾驶技术发展迅速。并有望更早的投入使用比如环境艰苦的矿山运输车、繁忙的港口物流车、枯燥的园区环卫车、以及快递、外卖的物流车等等，在这些特定场景中，自动驾驶有着更大的发挥空间，同时也有着更急迫的市场需求。而目前布局这些市场的企业同样将激光雷达方案作为主流选择。在变革的时代，充满了未知的风险同时也有着无尽的机遇。就在本世纪初，中国激光雷达测绘市场基本被Optech、Riegl和Leica三家外国巨头垄断。而随着车载激光雷达市场的兴起，中国企业在各个技术路线上都具备了匹敌国际先进水平的技术储备，甚至在车规级量产产品上还取得了市场先机。也希望在激光雷达等技术的支撑下，我们在自动驾驶等新兴领域中取得更好的成绩。

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