不知不觉间，从1960年第一台激光器到现在，六十年弹指一挥间，激光雷达从最初的远程测距到眼科检查，再到推动扫地赢咖4进入千家万户。赢咖4注册时代的到来，激光雷达更是站到了舞台的正中央。芯团网
在赢咖4注册需求的推动下，激光雷达技术将出现指数性的进步。
谁也不知道将来会有什么样的杀手级应用。我们唯一能确定的就是，高性价比的激光雷达，将会提升我们感知这个世界的能力，让这个世界变得更美好。
01
原理
所谓雷达，就是用电磁波探测目标的电子设备。激光雷达，顾名思义就是以激光来探测目标的雷达。
谈到激光雷达，当然首先离不开激光的历史。
早在1916年，爱因斯坦就发现了激光的原理。简单的说，就是原子中的电子从高能级落到低能级的时候，就会以光子的形式释放能量。从某种意义上说，这可以理解成一种形式的“燃烧”。
理论上并不复杂，但第一台真正意义上的激光器，却要到1960年，也就是44年后才出现。因为这种形式的“燃烧”，需要的材料和触发条件，都不好实现。
1960年7月，美国休斯实验室的西奥多·梅曼，发明了人类历史上第一台激光器。为了达到“燃烧”所需要的条件，他用高强闪光灯管，来激发红宝石，最终促成了真正意义上的激光的出现。芯团网
激光器发明后的第二年，也就是1961年，科学家们就提出了激光雷达的设想。因为激光跟雷达，处于同一个图谱上，正常人都会往这边想。
根据我们高中毕业之后仅剩不多的物理记忆，我们知道光速=3*108米/秒，我们还知道，无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线这些，本质上都是一种电磁波，那么就有下面的公式：
波长*频率=光速
波长越长，频率越低，这两者反方向变化。从实际应用的角度出发，波长越长，绕射的能力越强，但是因为频率低，贯穿的能力就弱。
比如我们在北京，打开收音机就能听到的北京交通广播FM103. 9MHz，代表的就是波长约3米的电磁波（光速除以频率就是波长），属于短波电台，传播覆盖区域一般，主要覆盖北京；而中央人民广播电台的频率是1.008MHz，波长就延伸到300米左右，绕射能力更强，可以对整个大中华地区进行广播。芯团网
波长的另一个极端是X射线γ射线，传播能力很弱，但贯穿力极强，X光射线可以用来做胸透，γ射线威力最大，可以直接杀伤细胞，通常用于工业探伤。
利益是最好的老师，一二次世界大战催生了雷达的发明和快速进化，最早的雷达波长是23厘米，后来火控雷达出现，波长降到1-5厘米，一直到今天，该区段都是雷达波长的主流区域。
并不是所有的电磁波都可以产生激光。沿着电磁波的频率图往右走，与雷达波相邻的红外线、可见光和紫外线，都可以发出激光。既然我们用厘米波制作雷达，那么顺理成章的激光也可以做雷达，这就是激光雷达的理论依据。
而且，雷达就是发出电磁波，同时接收反射回的电磁波，通过两者的时间和波形变化来对周边环境建模。激光雷达无非就是把原来的厘米波换成激光，各种算法都是现成的。
从这里你就可以发现，激光雷达的技术基本上就是从军用雷达技术上平移过来的。没有军用雷达技术的国家，激光雷达技术必然也不会高，因为二者的原理和算法大差不差，没有军用雷达技术做底子，激光雷达想都不用想。
激光器已经发明，雷达的算法都是现成的，我们看到了激光雷达摩拳擦掌，就要在这个世界大展拳脚了。
02
第一束光
凡事都怕但是。
稍有姿色，稍有才华，都是蛮尴尬的事情。会在无数个时刻，你站在一级台阶上，自以为窥见了天光。
激光雷达也是这样。
直来直去的激光指向性强，在150米范围内可以很清晰的对外在环境进行二维和三维建模，但是超过300米以上，还有在大雾雨雪等极端天气下，激光雷达就变得精确度感人。
所以，激光雷达很长一段时间，干的都是直来直去一竿子捅到底的活，那就是测距。1967年7月，美国人进行了第一次载人登月飞行，就在月球上安装了一个发射装置用于测算地球和月球的距离。
因为激光的特性，激光雷达发展了自己的副业，那就是在军事上为炸弹定位。飞机发射激光照射目标，同时投掷激光制导炸弹对准目标飞行，用激光随时修正自己的飞行路线，精确度非常高。
激光制导炸弹最早亮相于1972年4月的越南战争，美军用了七年，损失了十数架飞机，都没有炸掉的清化大桥，仅仅经过两次轰炸，耗费20枚激光制导炸弹，就将清化大桥从地图上抹掉。相对普通航弹，激光制导炸弹显示了极高的费效比。
副业挤掉了主业，小三上位。但时间之长谁也想不到，这个副业，激光雷达一干就是二十多年。
我们常说，万物皆有裂痕，那是光照进来的地方。
对激光雷达来说，漫漫黑夜里的第一束光，来自于意想不到的地方，那就是眼科。
很久以来，眼科医生一直希望能对患者的眼球做一个清晰的三维模型，从中发现可能的病变。但是传统的B超、X光都有自己的缺点。由于眼球本身的特殊结构，从眼角膜一直到最后的视网膜，都是透明的，可见光可以无阻碍的进入。这就为激光雷达的使用奠定了基础。
这个技术的名字听起来让人一头雾水，叫光学相干断层扫描，英文简称OCT，核心原理就是用激光雷达抵近患者眼球进行扫描建模。
第一台OCT是由卡尔·蔡司公司在1997年推向市场的，发展到现在已经进化到第3-5代，具体来说，就是利用波长从900纳米到1325纳米的红外激光，对患者的眼球进行扫描，根据反射光线对眼球进行三维建模。
因为激光雷达对于近距离的物体扫描精度很高，因此这个应用非常成功，在眼科的一线医疗上得到了迅速的普及，目前已经成为眼科的常规检查方式之一。
但OCT这个应用毕竟很小众，市场也不大，直到今天，中国OCT市场规模都不到10亿人民币这个数量级。激光雷达市场，迫切需要杀手级的应用出现。
03
走入寻常百姓家
时间顺流而下，又是十年过去了。
转机出现在一个意想不到的小家电上，那就是现在已经很常见的扫地赢咖4。
第一款真正意义上的扫地赢咖4其实在1996年就已经出现了，伊莱克斯公司推出了世界第一款扫地赢咖4三叶虫，价格昂贵，问题多多，面世之后市场一直反响平平，远远没有达到可以量产的规模。
直到2002年，美国的军用赢咖4公司iRobot尝试将赢咖4技术与扫地功能相结合，第一款量产的扫地赢咖4Roomba 400就这么出现了。一经投入市场之后即大受欢迎，当年就销售出去将近10万台。但哪怕是iRobot这种，在军用赢咖4技术方面顶尖的老鸟，尝试进入小家电这种民用产品时也是踩了不少坑。芯团网
虽然一开始推出的扫地赢咖4很受欢迎，但离大部分人认为的“好用”，还有相当的距离。最常见的抱怨就是，“经常扫的地方来回走，有的地方又干脆不扫”，“我家的扫地机走位风骚，扑朔迷离”。这造成了iRobot足足用了8年，年销量才从2002年的10万台左右，提升到2010年的100万台。大量的扫地赢咖4买来之后就被放在墙角吃灰。
痛点就是需求，需求就意味着市场。为了解决赢咖4的扫地效率问题，2010年，Neato公司把激光雷达安在了扫地赢咖4上面，推出了Neato XV-11，这个革命性的突破，正式拉开了扫地赢咖4普及的序幕。
上面这个凸起，就是激光雷达。激光雷达通过一个可以360度旋转的激光发射装置对地面障碍物进行测距，从而完成地面建模，配合SLAM（simultaneous localization and mapping，同步定位与建图）算法，可以实现对地面的“全局规划式”清扫，首次实现了大部分人理解的“好用”。
以往的扫地赢咖4采取的是随机式清扫模式，既然是随机，那效率和结果当然也是随机的，正如上面左图，存在着多处折返，还有盲区，效率比较低，而加装了激光雷达采取了全局规划式清扫模式后，不但不存在盲区，由于知道自己的位置，不会重复清扫，效率也大大提升，所用的时间大约只有随机式清扫的四分之一左右。
Neato公司的独创性除了把激光雷达安在扫地赢咖4上，最关键的突破是在量产上。当时的激光雷达应用很少，价格很高，一个激光雷达比一个扫地赢咖4还贵。Neato公司从简单够用出发，剔除一切不必要的结构，将单个激光雷达的成本控制在30美元以内，为激光雷达扫地赢咖4快速推广做出了最重要的贡献。
第一个吃螃蟹总是值得尊重，Neato公司的成功向大家展示了这个市场巨大的潜力和肉眼可见的突破门槛的路径，各个企业一拥而上，各类创新层出不穷，扫地赢咖4这个果子，已经熟透，可以摘了。
如果我们用今天的眼光来看，扫地赢咖4，就是低配版的赢咖4注册。今天的扫地赢咖4，超声波雷达、摄像头、激光雷达都已经出现，就连毫米波雷达，也已经有厂商在导入。扫地赢咖4，跟赢咖4注册，无非是路径规划的不同，要解决的问题都是一样的。
04
赢咖4注册时代
如果说扫地赢咖4让激光雷达看到了黎明的希望，那赢咖4注册，就是激光雷达冉冉升起的一轮朝阳。
自从1995年，卡内基梅隆大学的两名研究员初步实现了人类历史上的第一次半赢咖4注册之后，赢咖4注册就一直作为美国顶级黑科技的代表，活跃在各类研究所和大学实验室里。直到2014年10月，特斯拉推出了Autopilot，才正式拉开了赢咖4注册产业化的序幕。
但激光雷达作为核心传感器，在赢咖4注册的出场，却充满争议性。
赢咖4注册刚刚崭露头角的2004年，现在赢咖4注册所依赖的传感器四件套——激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、摄像头都已经出现。尤其是激光雷达，得到了广泛的倚重，但激光雷达的争议也最大。芯团网
因为现在赢咖4注册的带头大哥，特斯拉(NASDAQ:TSLA)从一开始就坚持不用激光雷达。甚至特斯拉的CEO埃隆·马斯克在特斯拉赢咖4注册开放日放言：“傻瓜才用激光雷达，任何依赖激光雷达的人都注定要失败！”
我们这里引用Michael Barnard 2016年7月写的一篇博客的主要数据，来探究这场冲突的根源。
衡量赢咖4注册传感器的性能，总共有十个特征，这就是：近地探测、探测距离、分辨率、夜间工作能力、日间工作能力，雪/雾/雨工作能力、色彩对比度、探测速度、传感器大小、传感器成本。
如果用5分作为满分，那激光雷达的只在夜间和日间工作能力这两项上，做到了满分。这两项满分的，除了激光雷达，超声波雷达和毫米波雷达也都能做到，那为什么非要激光雷达呢？
特斯拉采用了视觉为主，超声波雷达为辅的解决方案。一辆Model 3上，共有8个摄像头，1个毫米波雷达，12个超声波雷达，在这个组合下，从理论上说，如上图，也能做到十个特征全部满分。
当然，激光雷达的并不是没有用，同属于光学传感器，摄像头和激光雷达在大雨雪雾等极端天气肯定都无计可施，但是在清晰的环境下，激光雷达无论在白天还是黑夜，在中等距离，也就是150米左右，精确度要超过毫米波雷达。
赢咖4注册作为新生事物，肯定需要足够的技术冗余。既然是实验室开发，技术路径验证，那一定是拿到所有技能点然后赶紧升级，因此所有几乎所有的赢咖4注册企业都选择采用激光雷达。
