汽车、机器人和其他机器正在变得越来越智能，归功于一些可以帮助智能机器更加自主地工作和导航的技术发展。激光雷达（LiDAR）就是自动驾驶变革的关键技术之一，而这个名词是光的检测与测距（Light Detection and Ranging）的缩写。

       激光雷达的工作原理是向物体表面发射激光脉冲。然后，传感器测量光线返回所需的时间。由于光速是已知且恒定的，因此机器可以精确地确定自身与目标间的距离。通过快速连续地重复这一过程，传感器便可以对周围环境或指定目标建立一个复杂完整的3D地图。

       通过激光雷达提供的密集点云数据可以对街道、大面积区域、山区和其他难以到达的地方创建一个准确可靠的3D图像。激光雷达起初被NASA用于执行外太空任务，如今已经非常适用在汽车行业、安全系统、测绘、农业和采矿等领域。

摄像头与雷达

       当下的汽车都使用摄像头和雷达传感器的组合来实现制动辅助、转向和其他导航应用。然而，摄像机和雷达都有固有的缺点，使得完全自主导航变得困难。

         摄像头在光照条件不好的时候，比如说在黑暗中行驶，并不能起到很大的作用，并且在潮湿的道路上导航也很困难，会导致眩光。而雷达可以很好地确定物体移动的速度，但它不能准确地分辨物体的位置；例如，一辆停下来的车到底是在车道上还是在路肩上。

激光雷达 + 摄像头 + 雷达 = 解决方案

       激光雷达可以在各种天气条件下提供有价值的3D感知数据，并可以平衡每种解决方案的优缺点。激光雷达，如果与摄像头和雷达结合，将会是开启自动驾驶汽车时代的关键。

       我们一开始将会看到激光雷达被融入当下主流的轿车中以达到3级安全功能；在之后的几年内，激光雷达将可以满足4级自动驾驶的能力，最后将达到5级。激光雷达目前已经在世界各地的自动驾驶汽车的初步试验中使用，而不仅仅是私人汽车。一家初创公司May Mobility一直在积极测试其自动驾驶车队，而这些车队都是利用Cepton的激光雷达传感器在美国各地的城市进行自主导航。

但是真的安全吗？

       安全性是激光雷达可以帮助补充传统解决方案以提供新的效率水平的另一个领域。同样，对于汽车来说，最佳的解决方案是包含激光雷达的传感器技术组合。对于电子安全应用，激光雷达可以与网络摄像机相结合，以提高目标检测精度，并自动进行PTZ跟踪。

       激光雷达可以识别何时有人闯入以及对物体进行分类，从而允许公司识别潜在的威胁并在需要的时候快速采取行动。对象分类显著减少了安全系统生成的误报数量，使公司能够更有效地利用其资源。

       激光雷达软件也可以被设置为根据不同的情况分别警报。例如，当一个人接近安全门时，可能会设定一种协议，而当车辆接近时，则会有另一种协议。这使得激光雷达在机场、企业园区、工业环境、政府设施等环境中成为了首选的安保方案。

单独飞行

       随着无人机的普及，3D传感技术将在测绘行业中发挥关键作用。如今，许多无人机都在使用地理参考装置，该装置由初始测量单元（IMU）和GNSS/GPS组成，以提供精确的地理定位。尽管如此，高性能的IMU非常昂贵，使其更加不大众化。

       激光雷达可以作为轻重量且低成本的地图测绘方案被集成到无人机（UAV）上，同时还能确保精准度。集成了激光雷达的无人机有很多作用，比方说地形测绘、城市测绘以及水管、电线和各种基础设施等公用设施的测绘。甚至考古学家和科学家也在使用激光雷达覆盖更大、更困难的地形，使他们能够在几分钟内绘制出整个城市的地图。

“食物链的下端”

       农业与采矿业也因为激光雷达技术的出现发生了革命性的变化。集成的激光雷达能快速、准确地绘制区域图，而区域图对农田等大面积区域或矿山内狭小区域来说显得尤其重要。在农业中，激光雷达可以为自主性和实时决策能力提供实时3D感知，因此可以被用于自动拖拉机转向的解决方案。

       激光雷达也可用于从高空用无人机勘测农田，为农民的精准农业计划提供有关农作物产量的宝贵信息。在矿业中，激光雷达可以用来对黑暗采矿地形生成更清晰的图像，并生成详细的调查报告，以检测洞穴是否不稳定或基础设施是否受损。带上配有激光雷达的装备有助于降低矿工受伤或失踪的风险，并大大提高整体安全性和效率。

       在激光雷达中最重要的参数包括探测范围、分辨率、功率效率、尺寸，当然还有价格。对于需要远距离能见度的应用，激光雷达传感器的理想范围是150到200米。分辨率决定了激光雷达传感器能看到多少，所以高分辨率传感器对于提供精准的3D地图很重要。

功率、大小和成本

       激光雷达的另外一项关键考虑因素就是功率效率。特别是对运动中的机器，比如说车辆和无人机。高功率效率就可以保证它们的续航时间更长。尽管早期的激光雷达都又大又沉，然而目前市面上的激光雷达传感器都已经更小更轻了。

       激光雷达的体积在无人机中至关重要，尤其是当轻重量的解决方案可以延长飞行时间时。汽车则是小型激光雷达传感器很有价值的另一个用例。集成到车身中的小型激光雷达将可以为车辆提供精确的感应能力并同时保持车辆美观性。一旦带有激光雷达的汽车进入大众市场，这点将非常重要。

       成本同样也是激光雷达的一项重要考虑因素。尽管企业巨头和政府能够使用传统并昂贵的激光雷达，但我们看到有一波更经济的解决方案正在出现。可靠性和可扩展性是另外两个关键考虑因素。激光雷达需要能够顶住恶劣的工作条件和长时间的工作以保证人们的安全，还需要为大规模生产的应用做好准备，比方说自动驾驶汽车。

       随着激光雷达的持续发展和能够以更长的距离、更低的成本、更小的体积提供高分辨率图像，激光雷达将继续改变更多行业并改善我们的日常生活。