激光雷達技術從最簡單的激光測距技術開始，逐步發(fā)展了激光跟蹤、激光測速、激光掃描成像、激光多普勒成像等技術，進而研發(fā)出不同用途的激光雷達。目前，激光雷達在低空飛行直升機障礙物規(guī)避、化學和生物戰(zhàn)劑探測和水下目標探測等軍事領域方面已進入實用階段，其它應用研究亦日趨成熟，使得激光雷達的商用價值也日益顯現(xiàn)出來。
“激光雷達簡單的來說，它是一種反射成像。”北科天繪CEO張智武表示，“一束光發(fā)出去在空氣中飛行，是存在一定的時間、角度和位置的，將這三組數(shù)據(jù)記錄下來，我們就有了空間的相對關系的點，這樣的一個個點就形成像云彩一樣的圖形，用于描述其他物體，這樣的點云集合就是激光雷達的成像。”
張智武表示，應該從用戶的角度對激光雷達進行分類，依據(jù)它的特點進行應用，這樣也就可以判斷出其商業(yè)前景蘊藏在上下游體系中。
3D激光成像/圖 來源網(wǎng)絡
實現(xiàn)不間斷高精度測繪
受惠于近年來無人機市場的迅速發(fā)展，激光雷達測繪系統(tǒng)也迎來“井噴”。據(jù)了解，激光雷達系統(tǒng)可以和定位技術相結合，然后后對地表的三維信息進行高精度的獲取，以此方式在城市道路、堤壩以及隧道等方面進行隨時的監(jiān)控以及模型化。目前，最小的激光雷達測繪系統(tǒng)只有3kg，可以搭載在無人旋翼機上，按照建設三維城市的要求，機載測量系統(tǒng)可對大面積的三維地形數(shù)據(jù)進行快速的獲得，而地面的激光掃描系統(tǒng)則是在空間目標三維重建中有著很大的作用。
張智武還向記者補充到，“可實現(xiàn)遠距離高時效高精度成像 這是測繪型雷達的特點，多回波可以實現(xiàn)多層次的成像；多傳感器諸如紅外線或者GPS，可以相互融合，進行全天24小時不間斷的監(jiān)測，對實現(xiàn)測繪有不可替代作用。”
而目前，土木工程和規(guī)劃是激光探測與測量系統(tǒng)的最主要收益來源，低成本的手持激光雷達的引入有望在未來五年內(nèi)改革測繪行業(yè)。特別是隨著技術的進步，激光雷達在農(nóng)業(yè)領域的測繪應用被發(fā)掘出來，包括建立包含坡度和日照指數(shù)的農(nóng)田地形圖，這項技術幫助農(nóng)民通過指出需要昂貴化肥的關鍵領域來實現(xiàn)產(chǎn)量的最高化。由此可見無論是相對傳統(tǒng)的地形、地理信息測繪領域，還是延伸出來的新的應用領域，都是不容小覷的激光雷達商機所在。
自動駕駛車輛/圖 來源網(wǎng)絡
導航避障型雷達對無人駕駛意義重大
業(yè)內(nèi)人士表示，3D激光雷達是無人駕駛的核心技術之一，被視為現(xiàn)階段實現(xiàn)無人駕駛最有效的路徑。
目前，谷歌、百度等主流無人駕駛汽車研發(fā)企業(yè)，都選擇激光雷達這一技術路徑。在國際上的很多公司以及研究機構，已經(jīng)對激光雷達的有關技術投入了很多的資金和人力進行研究。很多商業(yè)化的公司也陸續(xù)的推出了機載激光雷達系統(tǒng)，用于機器人和無人駕駛車輛的使用。
據(jù)張智武介紹，三維成像激光雷達可以分為兩大類。第一種是測量型的三維激光雷達；另一種就是現(xiàn)在備受推崇的，用在無人駕駛、機器人等方面，用來實現(xiàn)避障的導航避障型的激光雷達。
“我們即將迎來一個新的爆炸點，就是高精度的三維地圖。我們做自動駕駛是需要高精度的三圍圖來做底層數(shù)據(jù)。”張智武說，“世界上最早進行自動駕駛實驗的是谷歌。它之所以選擇加州這個地方就是依賴著當?shù)氐木_的三維地圖數(shù)據(jù)。在車安裝的雷達系統(tǒng)測量到周圍的靜態(tài)物體，避讓開地圖上沒有的數(shù)據(jù)，以減少及時計算的速度壓力。也就是意味著未來可以應用于自動駕駛機器人以及基于位置的服務 和高精度定位密切相關，可能會滋生出來一個千億級的市場。”
這一說法剛好和一些機構的調研數(shù)據(jù)相吻合，據(jù)說目前無人駕駛汽車單臺汽車需用4個16線3D激光雷達，單價5000美元，加系統(tǒng)全套2.5萬美元。隨著無人駕駛汽車的銷售增長，到2025年激光雷達市場空間將超百億美元。
無人機進行電力巡檢/圖 來源網(wǎng)絡
通過無人機實現(xiàn)電力巡線與風險排查
隨著激光雷達技術的發(fā)展，激光雷達現(xiàn)在可用于電力巡查，不僅可以很好地解決人力巡檢的弊端，從激光雷達數(shù)據(jù)中完整提取電力線點，三維重建電力線走廊；并且，機載激光雷達技術還可以通過激光測量多次回波在一次測量時同時獲取電力線、電力設施、植被、地表構造物的三維坐標，在數(shù)字地面模型和高分辨影像支持下，實現(xiàn)高效率、高精度巡線應用。
在風險排查方面，通過無人機激光雷達系統(tǒng)LiAir和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，為輸電線路監(jiān)護人員提供數(shù)據(jù)基礎，發(fā)現(xiàn)輸電線路設施設備異常和隱患，以及線路走廊中被跨越物對線路的威脅。利用機載激光雷達測量系統(tǒng)獲取的高精度點云可以檢測建筑物、植被、交叉跨越等對線路的距離是否符合運行規(guī)范。
“中國有全世界最長的電力巡線，激光雷達巡線可以實現(xiàn)即時的報警。如果說超高壓底下的植被過高，就會影響到他的磁場。激光雷達成像之后會告訴你，這一問題具體在哪個坐標系。我國目前激光雷達巡線，還沒有做到電力巡線市場的十分之一，所以說這個領域的容量和前景是非常大的。”張智武分析到。所以致力于激光雷達電力巡檢方面的企業(yè)可在未來獲得不小的發(fā)展機遇。
激光雷達相對來說具備了很多不可替代的優(yōu)勢，在很多的基礎經(jīng)濟建設中，比如農(nóng)林業(yè)、水力電力勘察、道路設計以及城市規(guī)劃等各種領域，已經(jīng)被普遍的使用。隨著激光雷達的技術變得愈加成熟，通過無人機、機器人、自動駕駛車輛對其的應用，也在不斷突出它體積小、質量輕以及激光波長等優(yōu)點，這也是今后發(fā)展的主要趨向，特別是當前國內(nèi)涉足這個領域的企業(yè)并不多，也給大家提供了發(fā)展的新思路。
當然與此同時，還需要有更多的研究者進行深入的分析，了解其工作的原理，解決激光雷達市場仍面臨的諸多挑戰(zhàn)，比如成本仍然偏高，有些政府及研究機構預算無法支付;數(shù)據(jù)采集手段有限，僅限于集中一次飛行采集方式，不靈活;僅限專業(yè)用戶使用，數(shù)據(jù)量太大，非專業(yè)用戶根本無法使用等問題。只有實現(xiàn)突破，才能夠把激光雷達技術發(fā)展得更加成熟和實用，探索出更多有意義的商機。
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