1638年,伽利略想計(jì)算出光的速度。于是他想到了一個(gè)辦法,他提著一盞燈站在山頭上并蓋了起來,此時(shí),他的助理站在另外一個(gè)山頭上,在看到伽利略燈滅的瞬間也把燈蓋了起來。可惜光速實(shí)在太快了,當(dāng)時(shí)的技術(shù)手段沒能測出光速,甚至沒能判斷出光速是不是無限的。伽利略的想法也就是測量光的“飛行時(shí)間”,簡稱TOF。
1916年,愛因斯坦提出了光的受激發(fā)射理論,人類對(duì)激光開始有了認(rèn)知。激光有著精確的單一顏色和單一波長,相比自然光,激光有著亮度高、能量大、方向性好等特點(diǎn)。
1960年,人類研制出了第一臺(tái)激光發(fā)生器,終于揭開了利用激光的序幕。根據(jù)發(fā)生器材料的不同,可以生成從紫外線(10-400nm)到可見光(390-780nm)到紅外線(760-1000000nm)波段內(nèi)的不同激光。
激光誕生之后便廣泛應(yīng)用在軍事、醫(yī)療、通訊、工業(yè)、航空等各個(gè)領(lǐng)域,被認(rèn)為是繼核能、電腦、半導(dǎo)體之后人類最重要的發(fā)明之一。
1961年,科學(xué)家們提出了激光雷達(dá)的設(shè)想。
1969年7月美國第一次登月并在月球表面安裝了一個(gè)類似鏡子的后向反射器裝置,在地球上向該裝置發(fā)射激光,人類利用激光雷達(dá)測得了精確的地月距離。
激光的用途并沒有停留在測距上,密集的激光束可以將被測物體的細(xì)節(jié)精確地建模還原,很快便被應(yīng)用在了測繪、文物保護(hù)、3D建模等領(lǐng)域。在測繪領(lǐng)域,將高精度的激光雷達(dá)安置在汽車、飛機(jī)甚至衛(wèi)星上可以對(duì)大范圍的地形地貌進(jìn)行精確地還原,且激光可以穿過狹窄的縫隙,在植被覆蓋的地表也能夠探測到植被下方的詳細(xì)地貌,這是其他測繪雷達(dá)等無法比擬的優(yōu)勢。
鑒于激光的特性,在軍事上為炸彈定位。飛機(jī)發(fā)射激光照射目標(biāo),同時(shí)投擲激光制導(dǎo)炸彈對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)飛行,用激光隨時(shí)修正自己的飛行路線,精確度非常高。
1972年4月的越南戰(zhàn)爭,美軍用激光制導(dǎo)炸彈,僅僅經(jīng)過兩次轟炸就炸掉了清化大橋,此前,美軍花費(fèi)了七年時(shí)間都沒能炸掉。相對(duì)普通航彈,激光制導(dǎo)炸彈顯示了極高的費(fèi)效比。
1997年卡爾·蔡司公司造出了第一臺(tái)OCT,用激光雷達(dá)抵近患者眼球進(jìn)行掃描建模,因激光雷達(dá)對(duì)于近距離的物體掃描精度很高,因此這個(gè)應(yīng)用非常成功,在眼科的一線醫(yī)療上得到了迅速的普及,目前已經(jīng)成為眼科的常規(guī)檢查方式之一。
二十世紀(jì)九十年代末,隨著人工智能的發(fā)展,自動(dòng)駕駛概念飛速進(jìn)步。
2004年,美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局為找到無人駕駛汽車的解決方案發(fā)起了DARPA第一屆無人駕駛車挑戰(zhàn)賽。Velodyne參加了比賽并對(duì)激光雷達(dá)產(chǎn)生了興趣,賽后制造一款360°旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)。
2007年,第四屆DARPA舉辦,總共有7支車隊(duì)跑完了全程,其中6支搭載了激光雷達(dá)。此時(shí)的Velodyne已經(jīng)成為了專業(yè)的激光雷達(dá)制造商,并推出了其知名的64線激光雷達(dá)產(chǎn)品。
隨著Velodyne的崛起和無人駕駛汽車配備激光雷達(dá)的前景被看好,越來越多的企業(yè)開始了車載激光雷達(dá)的研發(fā),激光雷達(dá)的成本也開始大幅度降低。
在谷歌開始自動(dòng)駕駛項(xiàng)目后,全球涌現(xiàn)出了大量的自動(dòng)駕駛研發(fā)的企業(yè),他們大都從L4級(jí)無人駕駛開始著手,自己打造測試車在法規(guī)限定的區(qū)域進(jìn)行測試。
2010年,Neato公司把激光雷達(dá)安在了掃地機(jī)器人上面,推出了Neato XV-11,這個(gè)革命性的突破,正式拉開了掃地機(jī)器人普及的序幕。掃地機(jī)器人,可以看成低配版的自動(dòng)駕駛。
2015年,特斯拉宣布推出AutoPilot,率先拉開了L2+、L3級(jí)自動(dòng)駕駛在量產(chǎn)車型上的大規(guī)模普及進(jìn)程。由于當(dāng)時(shí)激光雷達(dá)仍然價(jià)格高昂,馬斯克提出了純視覺的自動(dòng)駕駛方案,摒棄了昂貴的激光雷達(dá)。
2018年,全球領(lǐng)先的汽車零部件供應(yīng)商法雷奧發(fā)布全球首款車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)——Valeo SCALA,隨后率先搭載在全新一代奧迪A8上。激光雷達(dá)搭載上車對(duì)汽車行業(yè)來說無疑是一場“技術(shù)革命”。
自動(dòng)駕駛時(shí)代的到來,更是讓激光雷達(dá)站到了舞臺(tái)的正中央。
在消費(fèi)電子領(lǐng)域,激光雷達(dá)作為一種模式創(chuàng)新的鑰匙,也逐漸被應(yīng)用。
2018年8月,OPPO發(fā)布了最新的R17Pro手機(jī),搭載了一顆TOF 3D立體攝像頭,能夠?qū)崿F(xiàn)三維建模、測距以及AR尺子等功能,本質(zhì)就是一顆簡單的激光雷達(dá)。
2020年3月,蘋果在2020版iPad Pro上,也安裝了一顆激光雷達(dá),即DTOF攝像頭,在車載激光雷達(dá)性能平平的一顆激光雷達(dá)。
大疆也把激光雷達(dá)安在了無人機(jī)上,用極低的成本,實(shí)現(xiàn)了人類對(duì)這個(gè)世界最初步的建模。
隨著激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟,激光雷達(dá)慢慢出現(xiàn)在了更多的領(lǐng)域,未來有望發(fā)揮更大的作用。
參考文獻(xiàn):
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1695623605879568901&wfr=spider&for=pc
https://zhuanlan.zhihu.com/p/370264118