激光雷达技术在自动驾驶领域应用前景广阔,主要体现在以下方面:
高精度环境感知保障行车安全
- 精确探测障碍物:通过发射激光束并接收反射信号,生成厘米级精度三维点云数据,精确感知车辆周围环境,识别行人、车辆、道路标志、障碍物等各类物体的位置、形状和距离 。在复杂城市道路场景中,能提前精准探测突然出现的行人或车辆,为自动驾驶车辆决策和制动留出充足时间,降低碰撞风险。
- 恶劣天气稳定工作:主动探测能力不受暴雨、大雪、浓雾、黑夜等恶劣天气及光线条件影响,相比摄像头和毫米波雷达在恶劣条件下性能更稳定 。测试显示,搭载激光雷达的车辆在浓雾中避障成功率比纯视觉方案高出40% ,确保自动驾驶车辆全天候安全行驶。
助力自动驾驶等级提升
- L3及更高级别关键:在自动驾驶从低级别向L3、L4级别发展过程中作用关键。L3级及以上自动驾驶要求车辆在特定场景下具备高度自动化能力,激光雷达高精度环境感知可为其提供可靠安全冗余 。如极氪9X光辉、尊界S800等车型已搭载4 - 5颗激光雷达满足高阶自动驾驶需求。
- 推动无人驾驶实现:为无人驾驶提供不可或缺的环境感知信息,构建车辆周围精确三维地图,支持车辆实时定位与路径规划,是实现完全自动驾驶的核心传感器之一 。
市场需求与规模增长可期
- 装机量快速攀升:市场需求显著增长,2024年激光雷达装机量达152.9万颗,同比增长245.4% 。随着技术进步和成本降低,上车搭载率将进一步提升,预计到2025年,全球乘用车新车市场中L3级自动驾驶渗透率将达约6%,激光雷达市场规模将显著增长 。
- 成本降低促进普及:过去十年,激光雷达价格从七八万美元降至200美元以下 。如速腾聚创推出200美元激光雷达,目标应用于15万元级车型,推动激光雷达在更多车型上普及,加速自动驾驶技术推广。
多领域拓展应用潜力大
- 智能交通系统优化:用于交通流量监测,精确获取车流量、车速、车型等信息,为交通管理部门优化信号灯配时、疏导交通提供数据支持;还可检测道路状况,辅助道路规划、建设与维护 。
- 物流与配送变革:在物流和运输行业,助力货车和物流车辆精确测量距离、检测障碍物,提高货物运输安全性和效率;也可用于无人驾驶物流车辆,实现自动化货物运输 。
- 与其他行业融合:应用领域不断向人形机器人等领域扩展,为机器人提供精准环境感知,助力其自主导航、避障及路径规划 。
不过,激光雷达在自动驾驶领域应用也面临挑战,如部分企业坚持纯视觉方案、技术路线存在争议等,但随着技术持续进步、成本进一步降低以及法规完善,其在自动驾驶领域前景依旧光明。
激光雷达成本已在快速下降并逐渐具备竞争力,部分产品已达与其他传感器相竞争水平,未来还会持续降低:
- 当前进展:技术进步与规模化效应促使激光雷达成本大幅下降。速腾聚创量产激光雷达成本已降至500美元以内,预计2025年部分新产品成本降至200美元以内 ;禾赛科技计划2025年将主要产品价格降低一半,下一代用于ADAS的激光雷达产品ATX预计售价低于200美元 ;比亚迪自研低线束激光雷达成本有望压缩至900元人民币。零跑C10等10万级车型已开始标配单激光雷达 。
- 未来趋势:随着固态化设计、芯片化集成等技术发展,以及生产工艺优化、规模效应进一步显现,成本会持续降低。长期看,固态激光雷达因无活动部件,在成本控制上潜力更大。不过,受技术研发瓶颈、供应链成熟度等因素影响,成本下降速度存在不确定性 。
- 雷达在预警时主要通过敌我识别系统(IFF,Identification Friend or Foe)来区分敌我。以下是其主要原理和方法:
1. 询问-应答机制
雷达敌我识别系统由询问机和应答机组成。当雷达发现目标时,询问机会向目标发送一组加密的询问信号。如果目标是己方单位,其上的应答机将接收并解码询问信号,然后发送一个特定的应答信号。询问机接收到应答信号后,将其解码并确认目标的敌我属性。如果目标未返回正确的应答信号,则被认定为敌方或未知目标。
2. 基于特征识别
除了主动的询问-应答机制,雷达还可以通过分析目标的特征来辅助判断敌我。例如,通过目标的飞行路径、速度、高度等特征,结合己方作战计划和任务指令,判断目标是否符合己方单位的行为模式。此外,一些先进的雷达系统还可以利用目标的电磁信号特征(如雷达反射截面积、信号频率等)来区分敌我。
3. 多传感器融合
在复杂战场环境中,单一雷达系统可能难以准确区分敌我。因此,现代军事系统通常采用多传感器融合的方式,结合雷达、光电传感器、电子战设备等,综合判断目标属性。例如,通过将雷达数据与卫星图像、无人机侦察信息等结合,提高敌我识别的准确性。
4. 程序性识别
程序性识别是通过分析目标的地理位置、航向、飞行路径等信息,结合己方作战计划和空中任务指令,判断目标是否为己方单位。这种方法通常与主动询问-应答机制结合使用,以提高识别的可靠性。
5. 人工智能与大数据
随着人工智能技术的发展,一些新型雷达系统开始利用机器学习算法,通过分析大量历史数据和实时传感器数据,自动识别目标的敌我属性。这种方法可以提高识别速度和准确性,尤其是在复杂电磁环境中。
6. 激光与毫米波技术
除了传统的雷达敌我识别系统,一些新型技术如激光敌我识别系统和毫米波敌我识别系统也在研发中。激光系统具有高分辨率和抗干扰能力强的特点,而毫米波系统则适用于复杂战场环境。
通过上述多种技术手段,雷达在预警时能够较为准确地区分敌我,从而提高作战效率和安全性。