裴軍：從照明走向感知-激光雷達的演變和未來

大家好，我叫裴軍，我是cepton的負責人，我們是做激光雷達的，在美國加州硅谷的一個初創(chuàng)公司，我想用今天最后這20分鐘的時間跟大家探討一下激光雷達的演變和未來。

說到激光雷達的前身是雷達，雷達像愛迪生的燈泡有一天突然被發(fā)明了，它是從一個預言開始的，19世紀初，偉大的意大利科學家馬可尼提出如果有一個激光發(fā)射器，在海面上能探知，中間是他100多年前申請的一個專利，他當時說這個話的時候呢，并沒有很強大的無線電發(fā)射器。后來羅伯特·沃森瓦特制造出一個雷達，它的用途是第二次世界大戰(zhàn)時候的軍事用途，尤其對英國本土的防空意義是可想而知的。

我本來以為現(xiàn)在的高科技的發(fā)展是真的很猛，其實要回顧一下半個多世紀以前，戰(zhàn)爭時期，當時的科技進步，由于戰(zhàn)爭，完全不亞于現(xiàn)在，短短的幾年里，英國空軍就把一個像房子一樣的龐大的雷達系統(tǒng)，小型化到可以裝到轟炸機里面了，左邊這張圖是德國的科隆城市的地圖，左下角是一個一個科隆市的雷達地圖，這是歷史上第一張雷達成像的地圖，隱隱約約看到萊茵河穿過城市中心拐彎的樣子，盟軍就是用這樣的探測能力，英國空軍可以在白天在高射炮手看不見的地方實行轟炸，這個意義是非常重大的。

戰(zhàn)后雷達的發(fā)展也不慢，50年代發(fā)生了合成孔徑的雷達，上地面這張圖變得這么清晰的，70、80年代，到冷戰(zhàn)年代呢，相控陣雷達的發(fā)布是美國導彈系統(tǒng)做的相控雷達已經(jīng)非常復雜、非常龐大了。當代的雷達系統(tǒng)呢，右下角是近些年加州理工學院生產(chǎn)的亞毫米光雷達，一個不到一個硬幣那么大了，其實現(xiàn)在無論是駕駛飛機的飛行員還是普通的司機，聽到雷達這件事情已經(jīng)是家常便飯了，沒啥新鮮的。

激光雷達歷史就短多了，也沒有那么熱鬧，應該是沒有經(jīng)過戰(zhàn)爭，它的發(fā)明是1960年代，激光發(fā)明之后很短的一段時間，左邊這個人是發(fā)明紅寶石激光雷達的發(fā)明人，他因為發(fā)明激光也得到了諾貝爾獎。在他后面的人很快利用原理造出了脈沖激光，脈沖激光第一個應用就是激光雷達。人發(fā)現(xiàn)激光的脈沖和蝙蝠的叫喊很類似，可以發(fā)出去，如果有障礙物可以接接到就可以通過發(fā)售和接收時間差來測定障礙物的距離，這就是激光雷達最基本的工作原理。上個世紀60年代末，美國宇航局發(fā)射的阿波羅十一號，把一個反射鏡放到了月球表面，地球可以接收到月球反射回來的信號，這就是人類第一次用這種手法精確地測算地球和月球之間的距離，而且很驚訝的發(fā)現(xiàn)，月球以每年3厘米的速度遠離我們而去，我們倒是不用為這個月球的慢慢逃跑在擔憂，我們以毫米的精確度來測量無疑是一個非常高的技術(shù)成就。

在過去的50多年里，激光雷達層出不窮，左邊的圖是一個早期的氣象激光雷達，用于測量大氣的溫度、濕度、氣流變化等等，右邊是一大堆各式各樣的激光雷達，用于測繪的、航天的、探傷的，以及自動駕駛的。

也許激光雷達能吸引人眼球的應用就是在航天上的應用，這是一個閃光式激光雷達圖，它是裝在航天飛機上，用于對空間站對接的過程做的實時的測量。這樣的激光雷達可以準確地在幾公里到幾厘米的范圍內(nèi)做三維的測量，看起來真的很酷，要是我們每個人的汽車上都有這么一個東西就好了。可是這種閃光式激光雷達的價錢是數(shù)百萬元，所以對于超豪華的車也不算太合適。

激光雷達真正意義上開始進入汽車和自動駕駛是在2000年中期，美國農(nóng)業(yè)部主辦的自動駕駛的大會上，當時的概念還是它可以實時地呈現(xiàn)三維的世界，成為定位故障的基礎依據(jù)，以后的十幾年里，激光雷達已經(jīng)變成了l3以上的一個必需了。

有一個非常重要的場景，為什么我們需要激光雷達？這個場景基本上可以解釋我們?yōu)槭裁葱枰す饫走_進行自動駕駛。在高速路上，每小時開100公里，也就是一秒鐘開30多米，這時候發(fā)現(xiàn)前面100、200米有一輛車停下來的，它是停在你的車道里和旁邊的車道里，對你下一步?jīng)Q策有影響，如果停在你的車道里你要馬上剎車了，如果停在路邊你就不需要停車，你就可以直接開過去。目前為止包括雷達、攝像頭這些東西、傳感器都放在那里，我剛才說的場景只有激光雷達能給你一個非?？煽康男畔?。

說到激光雷達的一些基礎細節(jié)呢，激光雷達有基礎的三個部分組成，發(fā)光和測量這兩個部分幾十年前都已經(jīng)定型了，只有那么幾個激光的波長可以選，只有那么兩種測量的方式可以用，大家都已經(jīng)學過了，沒啥可以變的，但是成像的方式，也就是目前大大小小的各種激光公司不斷地在創(chuàng)新、競爭的地方，這個就是現(xiàn)在的演繹，怎么樣用激光雷達來做成像。

我們cepton公司也是在這里面湊熱鬧，努力在基礎層面能跟上一層樓，剛才講到了我們選用了905納米的激光波長，為什么選905納米呢？非常簡單，就是它是基于硅發(fā)光的，現(xiàn)在的汽車有很多硅的元器件，選擇它進入汽車里面還有一段比較長的路，車輛的方式我們也選擇了簡單的時間運行方式，再簡單不過了。但是我們把這個公司所有的技術(shù)都放在成像方面，就是紅色的，是一種mmt，一種微動的技術(shù)，是電池和成像的技術(shù)，可以把汽車用的激光雷達性能提高的同時，大幅度地減低成本。

這個視頻就是我們的激光雷達產(chǎn)生的點云圖，每一個點都是測量點，你可以看到有些汽車、行人、路面、建筑物，沒有攝像頭那么清晰，但是它是一個三維的圖像，看起來還是挺有意思的。順便再加一句，這里面也不存在所謂16線、32線，多少條線的一個概念，我們成像是hy，橫向縱向成像率是等同的。

有了這些技術(shù)，我們過去兩年推出了四款產(chǎn)品，有的是為了長距離探測，有的是為了無人機，在不同的場景和不同的市場上有不同的款式。拿著這幾個款式，有幾個不同的市場可以做一些探討，首先離不開的一定是自動駕駛這個市場，拿一個樣板就是我們合作的公司叫may mobility，封閉倉自動駕駛，雖然l4也是讓人非常興奮的，我們同樣看好l3，如果每輛車都可以有一個基于激光雷達緊急剎車的制動系統(tǒng)，我們的產(chǎn)品就可以在自動駕駛變成現(xiàn)實。以前，對那些開車看手機短信的人先救幾條命，這個意義并不亞于自動駕駛，這就是我們?yōu)槭裁春椭鬈噺S和一些一級供應商有一些合作的原因。

其中一個很重要的合作商就是中間這個koito，日本的一款汽車，右上面這張圖很貼切地講，沒有人會花錢買一個這樣的怪物，這個汽車是世界最大的車燈生產(chǎn)商，包括本田、豐田、尼桑都用它的車燈，這兩年led使得車燈的光源非常小了，空間變小使得傳感器不知不覺進入到光源里。激光雷達產(chǎn)生的三維光還不夠，我們還需要智能加入到傳感器里面，這張典型圖上面好像也沒有太大的區(qū)別，有意義的一點，它能把一些算法加入到傳感器里面，有一些汽車找不到尾巴，它對算法可以跟蹤，使得單純的傳感器變成了有一定智能的感知系統(tǒng)，大家可以看這個車開到遠處會一直看到它。

在軌道系統(tǒng)里面，激光雷達應用也是很自然的，這張視頻是在地鐵上量的三維圖，應用意義有兩種，第一種是對基礎設施的測試和檢察，如果有一根電纜，三維的激光雷達測量比單純的攝像頭測量要可靠很多。再有就是避障功能，橫的箭頭有一列車，這列車直接要撞到前面這列車上及測量障礙物距離252米，攝像頭，因為光污染，還有黑天的原因，實際上非常非常難看到前面這個障礙物的。把這個視頻再看一遍，現(xiàn)在大概能看到那個汽車了，我們的機車是停著的，前面那個機車慢慢地遠離我們而去，等到150米的時候，基本上很難用攝像頭來分辨了。

我們cepton作為一個初創(chuàng)團隊，是來自五湖四海，我們有美國、中國最好的高等學府的畢業(yè)生，還有知名公司做出杰出貢獻的人員，我們沒有把每天的工作當成自己的競爭，也沒有把每天的工作當成自己的事業(yè)，自己做自己喜歡的事，大家看看我們天天都在做什么。

（播放視頻）

謝謝！