3D 激光雷達(dá)SLAM軟硬件技術(shù)結(jié)合，感知定位更全面
電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）SLAM，simultaneous localization and mapping，稱為即時(shí)定位與地圖構(gòu)建，主要的作用是自動駕駛車輛或機(jī)器人從未知環(huán)境的未知地點(diǎn)出發(fā)，在運(yùn)動過程中通過重復(fù)觀測到的地圖特征定位自身位置和姿態(tài)，再根據(jù)自身位置增量式的構(gòu)建地圖，從而達(dá)到同時(shí)定位和地圖構(gòu)建的目的。SLAM重要的理論與應(yīng)用價(jià)值被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)自動駕駛和全自主移動機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)。
無人設(shè)備的迅速普及加速了SLAM行業(yè)發(fā)展，為了利用這些機(jī)會，技術(shù)供應(yīng)商正在整合SLAM先進(jìn)3D技術(shù)進(jìn)行行業(yè)布局。作為國內(nèi)激光雷達(dá)頭部企業(yè)，鐳神智能在SLAM技術(shù)和產(chǎn)品上布局已久。鐳神智能受邀接受電子發(fā)燒友網(wǎng)采訪，就SLAM技術(shù)相關(guān)問題交流分享了他們在SLAM技術(shù)和產(chǎn)品上的布局以及對SLAM行業(yè)的展望。
從3D激光雷達(dá)切入市場，革新2D激光雷達(dá)SLAM
粗略來說，實(shí)現(xiàn) SLAM 需要兩類技術(shù)。一類技術(shù)是傳感器信號處理（包括前端處理），這類技術(shù)在很大程度上取決于所用的傳感器。另一類技術(shù)是位姿圖優(yōu)化（包括后端處理），這類技術(shù)與傳感器無關(guān)。所以說SLAM雖然是一項(xiàng)算法技術(shù)，但是應(yīng)用SLAM的基礎(chǔ)是性能優(yōu)異的傳感器（激光雷達(dá)或圖像傳感器）。根據(jù)傳感器選擇不同，目前有兩個(gè)技術(shù)流派：視覺V-SLAM與激光雷達(dá)SLAM。
LX-3D SLAM盒子，鐳神智能
激光雷達(dá)SLAM技術(shù)目前有2D激光SLAM和3D激光SLAM技術(shù)兩種，2D激光SLAM受限于傳感器性能，只能識別二維平面，不能適用于復(fù)雜的三維環(huán)境。基于多線激光雷達(dá)的3D SLAM定位技術(shù)，是目前全球最領(lǐng)先的3D SLAM定位導(dǎo)航技術(shù)，鐳神智能布局的就是3D激光雷達(dá)SLAM。據(jù)鐳神智能介紹，鐳神智能多線激光雷達(dá)3D SLAM定位技術(shù)是以 3D 激光雷達(dá)為主傳感器，通過對激光雷達(dá)、IMU、里程計(jì)、GPS等各類傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，配置高性能處理器實(shí)現(xiàn)對無人車環(huán)境的建圖以及匹配定位功能。
3D激光雷達(dá)SLAM結(jié)合配套的以太網(wǎng)通信開發(fā)接口，可以使各種應(yīng)用場景類的低速無人車、機(jī)器人、無人叉車、AGV等低速智能移動載體在復(fù)雜的三維環(huán)境中達(dá)到精確定位需求。
軟硬件相結(jié)合，凸顯SLAM技術(shù)優(yōu)勢
相較于大部分廠商只能從激光SLAM算法上切入市場，傳感器廠商自己做SLAM優(yōu)勢往往會更大一些，這樣不僅能提供導(dǎo)航算法還有與之匹配的高性能硬件。目前很多視覺傳感器廠商、激光雷達(dá)廠商都自研SLAM，集合傳感器向中游廠商提供整體方案，做差異化競爭。軟硬件兩手抓的廠商在SLAM技術(shù)上會更具優(yōu)勢。
SLAM技術(shù)最直觀地體現(xiàn)在點(diǎn)云建圖上，一般來說，首先通過點(diǎn)云匹配來連續(xù)估計(jì)移動。然后，使用計(jì)算得出的移動數(shù)據(jù)（移動距離）進(jìn)行車輛定位。對于激光點(diǎn)云匹配，會使用迭代最近點(diǎn)和正態(tài)分布變換等配準(zhǔn)算法。二維或三維點(diǎn)云地圖可以用柵格地圖或體素地圖表示。多線激光雷達(dá)3D SLAM技術(shù)理論上可以構(gòu)建百萬平米的超大場景3D點(diǎn)云地圖，且感知的環(huán)境信息特征豐富，定位匹配穩(wěn)定，適用于絕大部分場景。為什么說是理論上呢，因?yàn)榍疤崾莻鞲衅餍阅茏銐蚝媚軌蛏擅芗c(diǎn)云。
根據(jù)鐳神智能給出的傳感器配置，16線3D激光雷達(dá)，采用了領(lǐng)先的核心信號處理ASIC芯片和先進(jìn)的多次回波檢測技術(shù)、數(shù)據(jù)校準(zhǔn)技術(shù)，點(diǎn)云輸出能到32萬點(diǎn)/秒，這是目前整個(gè)行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的點(diǎn)云性能。這種級別的構(gòu)圖在算法加持下室外測量精度能到±3cm，室內(nèi)測量精度到±2cm。
3D SLAM算法加融合定位，鐳神智能
從傳感器角度來說，就密度而言激光點(diǎn)云是不如圖像精細(xì)的，不能保證足夠的特征用于匹配，這也是為什么會額外搭載IMU、里程計(jì)、GPS等各類傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理。
鐳神智能也分析了終端用戶在SLAM上的投入產(chǎn)出比，“搭載鐳神智能多線激光雷達(dá)3D SLAM技術(shù)的整套無人叉車系統(tǒng)，其中3D激光雷達(dá)傳感器套件+3D SLAM算法系統(tǒng)僅需2.8萬元，整套3D SLAM無人叉車成本僅需十幾萬”。成本問題一直是困擾激光雷達(dá)SLAM大規(guī)模應(yīng)用的阻礙，這也是很多激光雷達(dá)廠商自研SLAM的原因之一。
主控芯片從FPGA、MCU逐漸轉(zhuǎn)向激光雷達(dá)廠商自研SoC，以SoC＋SLAM算法整體打包給下游廠商，這會讓廠商在成本控制上更有優(yōu)勢。而且像鐳神智能這樣的激光雷達(dá)廠商已具備激光雷達(dá)專用芯片、激光雷達(dá)光纖激光器及核心關(guān)鍵器件自研自產(chǎn)能力，并掌握了半導(dǎo)體封裝技術(shù)，更有助于激光雷達(dá)整機(jī)價(jià)格下探。
激光雷達(dá)SLAM VS V-SLAM
有關(guān)激光雷達(dá)SLAM和V-SLAM兩種流派的爭論已經(jīng)持續(xù)了很多年，每個(gè)技術(shù)路線的擁躉都認(rèn)為各自堅(jiān)持的技術(shù)路線有不可替代的優(yōu)勢。但目前不可否認(rèn)的事實(shí)是V-SLAM盡管話題度很熱，但事實(shí)上真正落地應(yīng)用的視覺方案，并沒有激光SLAM落地的數(shù)量多。以機(jī)器人公司為例，大多數(shù)公司采取的是多種類型的混合導(dǎo)航技術(shù)，例如視覺傳感搭配激光SLAM進(jìn)行工作，以此進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，但混合導(dǎo)航中的視覺SLAM的實(shí)際作用難以考證。
從軟件算法和硬件層面來看，目前激光雷達(dá)3D SLAM都比V-SLAM更成熟，激光雷達(dá)3D SLAM對于環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，不受光線影響，室內(nèi)室外均可使用，具備規(guī)模化應(yīng)用基礎(chǔ)。而V-SLAM要依托于攝像頭，受限于視覺傳感器對環(huán)境光線干擾大，白天光線太強(qiáng)或者晚上黑暗環(huán)境都無法使用，也很難提取環(huán)境特征，對算法要求高，處理器資源難以滿足，探測距離相比之下更短。
鐳神智能認(rèn)為“激光雷達(dá)3D SLAM技術(shù)必然是未來的發(fā)展趨勢，大部分場景下多線激光slam 融合RTk IMU里程計(jì)已經(jīng)足夠，加視覺反而累贅。此前會有V-SLAM的技術(shù)方向是因?yàn)閿z像頭成本低，但是隨著激光雷達(dá)成本的優(yōu)化和價(jià)格逐步下探，以及算法和應(yīng)用更成熟，V-SLAM成本優(yōu)勢也不會再那么明顯”。
寫在最后
無人設(shè)備的迅速普及推動了SLAM市場的快速增長，3D SLAM的崛起也成了全球SLAM技術(shù)的重要發(fā)展趨勢，成本不斷下探的3D激光雷達(dá)SLAM正迅速成為定位導(dǎo)航的主流方向。隨著計(jì)算機(jī)處理速度的顯著提高，以及更低成本傳感器的應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)正被廣泛應(yīng)用于從AR到機(jī)器人到自動駕駛各個(gè)領(lǐng)域，并更新2D SLAM技術(shù)相關(guān)應(yīng)用。
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發(fā)表于 04-11 10:28
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