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2020-02-19 0人读过

大家好,我叫裴军,我是cepton的负责人,我们是做激光雷达的,在美国加州硅谷的一个初创公司,我想用今天最后这20分钟的时间跟大家探讨一下激光雷达的演变和未来。

说到激光雷达的前身是雷达,雷达像爱迪生的灯泡有一天突然被发明了,它是从一个预言开始的,19世纪初,伟大的意大利科学家马可尼提出如果有一个激光发射器,在海面上能探知,中间是他100多年前申请的一个专利,他当时说这个话的时候呢,并没有很强大的无线电发射器。后来罗伯特·沃森瓦特制造出一个雷达,它的用途是第二次世界大战时候的军事用途,尤其对英国本土的防空意义是可想而知的。

我本来以为现在的高科技的发展是真的很猛,其实要回顾一下半个多世纪以前,战争时期,当时的科技进步,由于战争,完全不亚于现在,短短的几年里,英国空军就把一个像房子一样的庞大的雷达系统,小型化到可以装到轰炸机里面了,左边这张图是德国的科隆城市的地图,左下角是一个一个科隆市的雷达地图,这是历史上第一张雷达成像的地图,隐隐约约看到莱茵河穿过城市中心拐弯的样子,盟军就是用这样的探测能力,英国空军可以在白天在高射炮手看不见的地方实行轰炸,这个意义是非常重大的。

战后雷达的发展也不慢,50年代发生了合成孔径的雷达,上地面这张图变得这么清晰的,70、80年代,到冷战年代呢,相控阵雷达的发布是美国导弹系统做的相控雷达已经非常复杂、非常庞大了。当代的雷达系统呢,右下角是近些年加州理工学院生产的亚毫米光雷达,一个不到一个硬币那么大了,其实现在无论是驾驶飞机的飞行员还是普通的司机,听到雷达这件事情已经是家常便饭了,没啥新鲜的。

激光雷达历史就短多了,也没有那么热闹,应该是没有经过战争,它的发明是1960年代,激光发明之后很短的一段时间,左边这个人是发明红宝石激光雷达的发明人,他因为发明激光也得到了诺贝尔奖。在他后面的人很快利用原理造出了脉冲激光,脉冲激光第一个应用就是激光雷达。人发现激光的脉冲和蝙蝠的叫喊很类似,可以发出去,如果有障碍物可以接接到就可以通过发售和接收时间差来测定障碍物的距离,这就是激光雷达最基本的工作原理。上个世纪60年代末,美国宇航局发射的阿波罗十一号,把一个反射镜放到了月球表面,地球可以接收到月球反射回来的信号,这就是人类第一次用这种手法精确地测算地球和月球之间的距离,而且很惊讶的发现,月球以每年 厘米的速度远离我们而去,我们倒是不用为这个月球的慢慢逃跑在担忧,我们以毫米的精确度来测量无疑是一个非常高的技术成就。

在过去的50多年里,激光雷达层出不穷,左边的图是一个早期的气象激光雷达,用于测量大气的温度、湿度、气流变化等等,右边是一大堆各式各样的激光雷达,用于测绘的、航天的、探伤的,以及自动驾驶的。

也许激光雷达能吸引人眼球的应用就是在航天上的应用,这是一个闪光式激光雷达图,它是装在航天飞机上,用于对空间站对接的过程做的实时的测量。这样的激光雷达可以准确地在几公里到几厘米的范围内做三维的测量,看起来真的很酷,要是我们每个人的汽车上都有这么一个东西就好了。可是这种闪光式激光雷达的价钱是数百万元,所以对于超豪华的车也不算太合适。

激光雷达真正意义上开始进入汽车和自动驾驶是在2000年中期,美国农业部主办的自动驾驶的大会上,当时的概念还是它可以实时地呈现三维的世界,成为定位故障的基础依据,以后的十几年里,激光雷达已经变成了l 以上的一个必需了。

有一个非常重要的场景,为什么我们需要激光雷达?这个场景基本上可以解释我们为什么需要激光雷达进行自动驾驶。在高速路上,每小时开100公里,也就是一秒钟开 0多米,这时候发现前面100、200米有一辆车停下来的,它是停在你的车道里和旁边的车道里,对你下一步决策有影响,如果停在你的车道里你要马上刹车了,如果停在路边你就不需要停车,你就可以直接开过去。目前为止包括雷达、摄像头这些东西、传感器都放在那里,我刚才说的场景只有激光雷达能给你一个非常可靠的信息。

说到激光雷达的一些基础细节呢,激光雷达有基础的三个部分组成,发光和测量这两个部分几十年前都已经定型了,只有那么几个激光的波长可以选,只有那么两种测量的方式可以用,大家都已经学过了,没啥可以变的,但是成像的方式,也就是目前大大小小的各种激光公司不断地在创新、竞争的地方,这个就是现在的演绎,怎么样用激光雷达来做成像。

我们cepton公司也是在这里面凑热闹,努力在基础层面能跟上一层楼,刚才讲到了我们选用了905纳米的激光波长,为什么选905纳米呢?非常简单,就是它是基于硅发光的,现在的汽车有很多硅的元器件,选择它进入汽车里面还有一段比较长的路,车辆的方式我们也选择了简单的时间运行方式,再简单不过了。但是我们把这个公司所有的技术都放在成像方面,就是红色的,是一种mmt,一种微动的技术,是电池和成像的技术,可以把汽车用的激光雷达性能提高的同时,大幅度地减低成本。

这个视频就是我们的激光雷达产生的点云图,每一个点都是测量点,你可以看到有些汽车、行人、路面、建筑物,没有摄像头那么清晰,但是它是一个三维的图像,看起来还是挺有意思的。顺便再加一句,这里面也不存在所谓16线、 2线,多少条线的一个概念,我们成像是hy,横向纵向成像率是等同的。

有了这些技术,我们过去两年推出了四款产品,有的是为了长距离探测,有的是为了无人机,在不同的场景和不同的市场上有不同的款式。拿着这几个款式,有几个不同的市场可以做一些探讨,首先离不开的一定是自动驾驶这个市场,拿一个样板就是我们合作的公司叫may mobility,封闭仓自动驾驶,虽然l4也是让人非常兴奋的,我们同样看好l ,如果每辆车都可以有一个基于激光雷达紧急刹车的制动系统,我们的产品就可以在自动驾驶变成现实。以前,对那些开车看手机短信的人先救几条命,这个意义并不亚于自动驾驶,这就是我们为什么和主车厂和一些一级供应商有一些合作的原因。

其中一个很重要的合作商就是中间这个koito,日本的一款汽车,右上面这张图很贴切地讲,没有人会花钱买一个这样的怪物,这个汽车是世界最大的车灯生产商,包括本田、丰田、尼桑都用它的车灯,这两年led使得车灯的光源非常小了,空间变小使得传感器不知不觉进入到光源里。激光雷达产生的三维光还不够,我们还需要智能加入到传感器里面,这张典型图上面好像也没有太大的区别,有意义的一点,它能把一些算法加入到传感器里面,有一些汽车找不到尾巴,它对算法可以跟踪,使得单纯的传感器变成了有一定智能的感知系统,大家可以看这个车开到远处会一直看到它。

在轨道系统里面,激光雷达应用也是很自然的,这张视频是在地铁上量的三维图,应用意义有两种,第一种是对基础设施的测试和检察,如果有一根电缆,三维的激光雷达测量比单纯的摄像头测量要可靠很多。再有就是避障功能,横的箭头有一列车,这列车直接要撞到前面这列车上及测量障碍物距离252米,摄像头,因为光污染,还有黑天的原因,实际上非常非常难看到前面这个障碍物的。把这个视频再看一遍,现在大概能看到那个汽车了,我们的机车是停着的,前面那个机车慢慢地远离我们而去,等到150米的时候,基本上很难用摄像头来分辨了。

我们cepton作为一个初创团队,是来自五湖四海,我们有美国、中国最好的高等学府的毕业生,还有知名公司做出杰出贡献的人员,我们没有把每天的工作当成自己的竞争,也没有把每天的工作当成自己的事业,自己做自己喜欢的事,大家看看我们天天都在做什么。

(播放视频)

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