汽车上那些你可能不知道的激光技术_金博·体育首页-官网(五星好评)APP入口

　　说到激光技术在汽车上的应用，大家或许对激光焊接、激光切割和激光打标等技术耳熟能详，得益于汽车厂家的卖力宣传，即便是普通的消费者都知道某个车型的车身激光焊接长度达到了多少米。的确，激光加工技术作为一项先进的制造技术在汽车上的应用大大提升了汽车的制造水平，提高了生产效率和生产质量。不过，随着技术的发展，激光在汽车上的应用并不仅限于这些加工领域。今天，且听小编细数激光技术在汽车上那些你可能不知道的应用。

　　激光大灯：更小、更亮、更节能汽车大灯作为汽车上一个重要的部件，在提供照明确保行车安全的同时，还起到了装饰和美观的作用。如今，随着技术的不断发展，人们还希望它可以更加明亮，同时还要能够更加节能和耐用。因此，在汽车工业发展的一百多年历史中，汽车大灯也经历了一系列的技术革新，从卤素大灯、氙气大灯到今天的LED大灯。然而，当汽车厂商还在大力宣传LED大灯的各种优势之时，激光大灯“半路杀出”，大有后来居上之势。

　　据了解，最早提出将激光技术用于汽车大灯想法的是宝马公司和美国桑迪亚国家实验室。他们利用蓝色、红色、绿色和黄色光源相结合，创造出了一个媲美普通发光器产生的白色光源，同时也较好的解决了激光二极管激光器所发的白光颜色渲染质量差的问题。2011年，宝马率先将激光大灯应用于i8概念车上，该车量产车型于2014年秋推向市场，成为全球第一款配备激光大灯的量产车型，之后宝马又将其应用到新一代7系车型上。与此同时，在汽车照明领域颇有建树而被车迷戏称为“灯厂”的奥迪公司自然也不甘落后，已经将其矩阵式激光大灯技术也应用于R8 LMX量产车上。

　　人们不禁要问：LED大灯已经具备节能、寿命长、体积小、亮度衰减低以及相应速度快等优点，为什么还需要激光大灯呢？事实上，激光光源不同于普通光源，它只是单色光源，光只有一种波长，因此这种特性可以使激光照明亮度更强，光型也能够精确、迅速并且安全地控制。得益于这些特点，激光大灯除了具有LED灯的优势外，其亮度更高，是LED大灯的一千倍，因此照射距离更远，宝马i8车型上的激光大灯有效照射距离可达600米；此外激光大灯总成的体积更小，这给汽车设计师留下了更多的设计空间；更为重要的是，激光大灯的照明效率更高，因此更节能，在未来依赖电池驱动的电动汽车上的优势将更加明显。

　　除了大灯，奥迪等厂家还将激光光源应用到了雾灯上，利用激光光源可控的特性，改进灯光的可视效果，提高行车安全。此外，利用激光二极管发光的特性，通过导光材料，激光在汽车内饰照明方面也有新的应用机会。正如宝马i8的广告词：now with laser headlights（现在是激光大灯时代），激光大灯或将开启汽车照明领域一个里程碑式的发展。

　　激光雷达：助力自动驾驶汽车发展如果说汽车照明即将进入一个新的时代，那么汽车工业中的另一个伟大时代也将来临，那就是自动驾驶汽车。自动驾驶汽车也就是利用传感器及车联网等技术收集有关车辆及车辆周遭环境的数据，车载电脑通过这些实时数据作为判断依据来控制车辆的加速、刹车及转向系统，从而实现在无人操控的情况下自行驾驶的一种技术。

　　在实时数据收集方面，安装在车辆上的传感器起着非常关键的作用，这些包括摄像头、雷达和超声波传感器等。事实上，这些技术已经在今天的车辆上得到了普遍的应用，用于提升行车安全，比如车道保持、紧急刹车系统和倒车辅助等。但是，这些传感器技术各有优缺点，在实现自动驾驶方面任何一种技术都无法满足需求。而另外一种用于探测和测距技术——激光雷达在汽车上的应用，与这些传感器互为补足，加快了自动驾驶汽车的实现。

　　激光雷达又称LIDAR（激光探测及测距），是以发射激光光束探测目标的位置、速度及距离等特征的系统。据了解，激光雷达最初用于军事领域，作为目标探测和跟踪系统，被认为是更难被敌军干扰和探测到的装置。有别于摄像头和超声传感器，激光雷达通过读取激光反射数据，可以精确判断出物体的形状和位置，甚至可以探测出车道的标记、坑洼和坡度，这些数据对于汽车实现自动驾驶来说非常重要。此外，由于激光光束射程远，它可以探测更远的物体，使汽车可以“看”得更远。

　　在谷歌的自动驾驶汽车上，其定位导航系统便采用了64级激光技术进行物体探测和测距，能够收集超过100万个数据点的信息，提供关键位置信息及导航功能。除了谷歌之外，包括丰田、大众、宝马、奥迪、日产等在内的OEM公司以及大陆、博世及德尔福等一级供应商，都在研发和测试自动驾驶汽车技术，此外，百度公司的无人驾驶汽车也已经上路测试，这些公司自然也都用到了激光雷达技术。在可预见的未来，自动驾驶汽车的发展将为激光雷达创造巨大的市场需求。

　　激光HUD：提高行车安全抬头显示器（HUD），也称平视显示器，近来年在汽车上受到了越来越多的关注。这种设备将车辆的行驶信息通过投影的方式投射到前挡风玻璃上，比如车速、发动机转速、导航信息、油量以及一些警告信息等。抬头显示器可以让驾驶员在车辆行驶过程中将目光保持在前方道路上，不必低下头去看这些信息，因此帮助提高了行车安全。

　　传统上，抬头显示器利用灯泡作为光源直接利用屏幕反射的方式显示数据，其显示效果与光源质量和明亮度有很大关系。如同投影仪一样，抬头显示器的光源也从经历了传统的灯泡逐渐转向LED，直至今天的激光技术。首款激光抬头显示器最早出现在2011年拉斯维加斯消费类电子展上，奥迪与先锋公司各自展出了这项技术。

　　以先锋公司的产品为例，它主要利用RGB激光技术，采用具有较高功率的红、绿、蓝单色激光器为光源，混合成全彩色，当扫描速度高于所成像的临界闪烁频率，就可以满足人眼“视觉残留”的要求，人眼就可清晰观察。与传统的抬头显示器相比，激光技术所显示出来的数据会更加清晰，即使在日光较强的室外也还可以看清楚，除此之外，其显示出的数据信息会比传统在主板上的焊接LED来显示的数据更加灵活。

　　率先将激光抬头显示器应用于量产车上的是捷豹公司，在其全新一代XE车型上首度搭载了激光抬头显示器。捷豹公司表示，这款抬头显示器是业界首次使用激光投影技术，与传统设备相比，激光投影至挡风玻璃上可以减少外界光影的干扰，显示的画面更加清晰，对比度更高。此外，除了同样可以提供有关车速、导航和地图等信息外，激光抬头显示器的体积比传统设备更小，重量也减轻了1/3。

　　据美国市场研究公司MarketsandMarkets预测，2020年全球抬头显示器市场需求将达90.2亿美元，年平均复合增长率达26.23%。激光抬头显示器得益于其独特的优势也将不断提高其市场渗透率。

　　激光大灯、激光雷达和激光HUD，这些都是已经在量产车型上得到了应用。但是，激光技术在汽车上的应用还不仅限于此，比如已经有研究机构和汽车制造商开始尝试将激光器用于发动机点火系统的火花塞上来提高燃烧效率；此外还有汽车制造商利用激光进行手势的探测和测距（原理等同于前文的激光雷达），用于手势控制系统，进行系统的操控。展望未来，随着技术的不断发展和新的需求的出现，激光将发挥更多的潜能，满足汽车对安全、环保和智能化的需求。

　　2016年3月15日至17日慕尼黑上海光博会期间，激光业界各路精英将齐聚上海，助力汽车制造业。众多激光设备供应商将携新品新技闪亮登场，令观众零距离见证激光在汽车领域的无尽创新应用。

　　东芝电子元件及存储装置株式会社已经开发了一种新的逻辑技术，通过实现远距离目标测量和高质量的3D图像，显著提高车载激光雷达的可靠性。结合东芝公司3月5日宣布的电路技术，与当前的方法相比，这项新技术对于99%的去噪结果提高了约1.8倍的最大可测范围。有关这项技术的细节将于4月20日在横滨举行的“COOL Chips 21”国际研讨会上公布。激光雷达系统使用基于激光的光探测和测距技术，能比任何其它传感器更为精确地探测周围车辆和行人，这是自动驾驶车辆的关键技术。若要实现有效性，车载激光雷达系统必须提供远距离测量和高分辨率图像。在明亮的阳光下的远距离测量对于激光雷达而言是一个特别具有挑战性的难题，因为在这种条件下会产生大量的噪声。采

　　的可靠性 /

　　“在2019年到2025年期间，全球HUD的复合增长率将达17%，总出货量可达1560万台。” 随着每年交通事故的增加，对于嵌入式抬头显示器（ Head-up display，HUD，又称平视显示器）的需求也在日益增长。HUD能够让驾驶员安全有效地读取行车过程中的重要信息，包括车速、警示信号、导航指示牌以及剩余燃料情况。我们估计，在2019年到2025年期间，全球HUD的复合增长率将达17%，总出货量可达1560万台。 2025年，电动汽车中HUD的销量将占HUD总销量的16% 电动汽车（EVs）要比内燃（ICE）汽车拥有更先进的技术，对于购买电动汽车的顾客来说，他们也十分愿意为HUD等高级功能额外付费。另外，“高级驾驶

　　)发展趋势 /

　　理想L9车顶前方的突出物就是禾赛的128线。除了理想，百度旗下的集度汽车也会使用这款激光雷达。禾赛科技早期生产与Velodyne近似的360度旋转激光雷达，但性能超越Velodyne，特别是独出心裁的40线激光雷达实测效果不逊于Velodyne老旧的64线激光雷达。禾赛早期的360度旋转激光雷达价格比较高，主要销往国外。但360度旋转激光雷达难以在量产车上落地，主要原因是体积太大，车辆外观造型无法满足其安装空间，同时价格也太高。360度旋转激光雷达硬件成本中大约80%来自激光二极管，车规级激光二极管大约20美元一个，128线度旋转激光雷达仅激光二极管一项就要2560美元，但硬件成本就超3000美元

　　2018年11月19日一笔早期投资交易事件引发媒体关注，美国科技新创企业AEye完成了B轮募资4,000万美元，约新台币12亿元。在全球早期投资仍相当热络之际，若只是一般的交易事件，恐还不足以吸引大众目光。但当发现这笔B轮募资的领投者是台杉基金时，确实给这笔交易带来不少的新闻性。除了这是台杉第一笔对外揭露的交易外，这家新创公司所做的产品更是值得进一步探讨。 AEye成立于2013年，2016年获得种子投资310万美元；2017年Intel Capital与Airbus Venture参与了1,600万美元的A轮募资；去年11月则是由台杉领投B轮。AEye是一家光学雷达(激光雷达，Light Detection And R

　　的趋势与挑战 /

　　日前，激光雷达供应商Velodyne发布2021年Q4及全年财报。数据显示，2021年Q4，Velodyne营收为1750万美元，环比Q3上升34.3%，与前年同期相比大致持平。而就全年情况来看，其2021年营收为6190万美元，相比前年的9540万美元，同比下滑35%。展望未来，该公司预计2022年第一季度的营收在1000万美元至1200万美元之间。 Velodyne Q4净亏损3750万美元，其去年全年净亏损从前年同期1.5亿扩大到2.1亿。Velodyne Q4和全年激光雷达出货量分别超过4900个、15000个。较乐观的数据是，相较于2020年，Velodyne去年激光雷达出货量增幅达到35%。另外，其资产

　　出货量增长35% /

　　本文是FMCW激光雷达科普系列的第二篇，点击超链接查阅上一篇：FMCW激光雷达科普（上）：基本概念、技术路线、优势及争议和误解。 FMCW激光雷达主要由激光器、探测器、相干光路及扫描部件构成。这些关键部分，最值得关注的是以下几点—— 一．激光器波长：1550 1.为什么是1550？目前，TOF激光雷达的激光器以905纳米为主，Luminar、图达通及一径科技等用的是1550纳米，而FMCW激光雷达的激光器，则全部都是清一色的1550纳米。那么，其中的缘由是？洛微CTO Andy Sun说：我们做任何一个产品，首先要看供应链的成熟度吧，因为你不可能所有零部件都自己造。具体到FMCW激光雷达，从原理上来

　　器、探测器与扫描 /

　　编者按：城市 NOA，即城市领航辅助驾驶，指的是用户在导航设定好目的地后，车辆在行驶过程中可以实现跟车、超车、变道、转弯与识别反应红绿灯等功能。发展城市 NOA 对提升用户辅助驾驶使用率非常重要。数据显示，在用车时长上，城市场景占比 90%。同时，每天仅有 25% 的用户出行会通过高速，而城市道路为 100%。从提高用户使用频率和用户体验角度看，车企之间的城市 NOA 竞争也将愈演愈烈。在这场迫在眉睫且考验技术储备的开城之战中，汽车之心将围绕「城市 NOA」这条主线，采访车企、智能驾驶产业链、技术专家、深度用户，通过文字与视频的形式，理性、客观地解构城市 NOA 的关键玩家与关键技术，为城市 NOA 的科普提供一

　　将迎来高光时刻 /

　　举个例子来说，在国际机场，大型的车队经常会出现上百辆出租车集结在同一片区域的情况。对于这些规模的车队来说，所谓的车辆周转，即从归还到新一轮的租赁这个过程非常耗时，需要高额的后勤和财务两方面的支出。智能基础设施让汽车租赁公司的车队管理变得更加高效：借助激光雷达传感器可以实现远程控制车辆和智能停车。车辆频繁移动导致效率降低我们大多数人可能租过车。因此，我们熟悉退租的流程，但是我们并不了解许多后续工作。租车归还后，租赁公司便开始进行“周转”这一项重要工作。租赁完毕经过初步检查后，工作人员会把车开到一个控制站。对车辆进行详细检查，并根据要求通过以下几个站点：损伤控制、机油油位或轮胎胎压等服务、外部清洗和内部清洗、加油和

　　在车队管理中的应用--出租车自动泊车 /

　　市场洞察报告

　　(李松法林佳毅)

　　与应用算法

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汽车上那些你可能不知道的激光技术(图1)