思嵐科技—SLAMTEC對于激光雷達的執(zhí)著與堅持

2013年，思嵐科技對外發(fā)布了世面首款可單獨銷售的低成本激光雷達產(chǎn)品RPLIDAR A1，也正是這款產(chǎn)品，讓思嵐科技被行業(yè)和市場認知和認可。

思嵐科技是一家致力于提供機器人自主定位導航解決方案并致力于不斷對其進行革新和普及的技術型公司，激光雷達作為自主定位導航技術的核心傳感器，思嵐從來沒有停止或者是放緩對它的研發(fā)和改良。

自2014年RPLIDAR  A1上線作為世界上首個獨立銷售的低成本激光雷達為開端。2016年提升了內(nèi)部光學和算法系統(tǒng)發(fā)布了 RPLIDAR  A2，首次將三角測距雷達性能做到突破10Hz、4000次每秒采樣率，同時，結合思嵐自主研發(fā)的光磁融合、無刷電機技術，大幅提升了激光雷達的使用壽命，長達5年。

并且首次將三角測距激光雷達應用到對于性能和可靠性有著更高要求的商用、工業(yè)應用領域。

2017年，發(fā)布的A2M6系列，這是第一款可以實現(xiàn)16米測量半徑的三角測距激光雷達。在A2M6發(fā)布以前，行業(yè)內(nèi)都認為采用三角測距法則的激光雷達受制于視覺系統(tǒng)的限制，難以突破10m以上的測量距離。為此，商用和工業(yè)場合的機器人中仍舊是TOF技術激光雷達的天下，因為他們所處場合無法被10米以內(nèi)測距的雷達所駕馭。RPLIDAR A2M6的問世徹底改寫了這個“局面”。 此外，還將原本4000次每秒的采樣率提升到了8000次每秒。

思嵐科技并不是只是為了去爭這些所謂的行業(yè)第一，才要在這些指標上加以突破。激光雷達行業(yè)非常廣闊，每個細分方向都可以大有所為。而致力于解決好機器人的自主定位導航能力，能突破的道路只有一條：以實用性和可靠性作為第一考慮，而這，才是RPLIDAR產(chǎn)品的主要理念。

作為主要用途是距離測量的激光雷達，其測量的最大距離（量程）自然是其最核心的指標。大部分激光雷達都會直接以測量距離作為其主要指標。不過除了測距范圍外，相信你也了解下面這些指標數(shù)據(jù)：

較高的掃描頻率可以確保安裝激光雷達的機器人實現(xiàn)較快速度的運動，并且保證地圖構建的質量。但要提高掃描頻率并不只是簡單的加速激光雷達內(nèi)部掃描電機旋轉這么簡單，對應的需要提高測距采樣率。否則當采樣頻率固定的情況下，更快的掃描速度只會降低角分辨率。

除了測距距離、掃描頻率之外，測量分辨率和精度對于激光雷達性能來說同樣重要，并且對于三角測距激光雷達而言，也更具有挑戰(zhàn)。

由于測量原理的關系，雖然一般在10米以內(nèi)都可以實現(xiàn)很高的測距分辨率，但其分辨率亦會隨著探測物體距離增加而劇烈下降。

因此，為了實現(xiàn)更遠距離的探測，就不只是增加激光器功率這么簡單了，需要對于測距核心有本質的改良。同時為了可靠量產(chǎn)，也需要做很多的配套工作。

這些性能指標都是大家所知道的，自然也是思嵐科技長久以來一直不斷追求突破的。不過，思嵐并不盲目的追求這些指標的提高，正像前面說的，思嵐更加看重的是整體產(chǎn)品的實用和可靠性，更好的參數(shù)不一定能帶來更好的產(chǎn)品，可能還會帶來其他方面的缺失。就像采樣頻率，RPLIDAR A2在發(fā)布早期是使用4000次每秒采樣率，雖然的確可以提升更多，但只有在得到了更多的驗證后，才對外公布了8000次每秒的型號。

除了上述測距距離、采樣率、精度等大家都熟知的性能指標外，在雷達實際使用中還有兩個非常重要但往往不太被大家了解的性能指標：深色物體檢出率和環(huán)境光抗干擾能力。

在實際工作中，很多應用環(huán)境中的物體大多不是白色墻面，而是深色的，如家具，暗色的墻紙。此時，激光雷達本身是否對于暗色物體有很好的檢出效果就非常重要。一款號稱有10多米的激光雷達，如果對于深色物體只有幾米的檢出率，那就容易導致機器定位和建圖出現(xiàn)問題，對后期的定位導航工作也會產(chǎn)生很大的影響。

目前，激光雷達所標稱的距離大多以90%反光率的漫反射物體（如白紙）作為測試基準。但實際上，對于黑色數(shù)據(jù)的有效檢出也同樣是一個重要的性能指標。

深色物體吸收了絕大部分的光能量，要讓激光雷達對于深色物體具有和白色物體一樣的檢出能力是不現(xiàn)實的，對于以機器視覺為核心的三角測距遠離雷達而言更是如此。

不過，正因為這個指標的重要性，思嵐科技一直將提升對深色物體探測能力作為研發(fā)激光雷達的重點方向之一，對于RPLIDAR的全系列均如此，即使再難也力求突破。經(jīng)過這幾年來的多次迭代，目前，A2M6對于僅有10%以下反射率的黑色物體，也可實現(xiàn)10米的檢測距離，這基本與目前TOF原理激光雷達一致。（可訪問思嵐官網(wǎng)了解更多激光雷達關于反射率的情況）

要知道，對于不同反射率物體的最大檢出距離是RPLIDAR的一大檢驗指標，所有思嵐出品的激光雷達，都將經(jīng)受這道檢驗。目的只有一個，能讓激光雷達在實際工作中也同樣表現(xiàn)出色。

除了深色物體檢出能力外，實際工作環(huán)境也會受到各類環(huán)境光照的影響。從落地窗投射進來的陽光、各類室內(nèi)的人造光源甚至是直接暴露在室外工作，這些情況都有可能對于激光雷達產(chǎn)生干擾。

這對于采用三角測距法原理的激光雷達來說影響更加嚴重。因為需要能夠區(qū)分出環(huán)境光和激光信號，就需要有更優(yōu)異的處理算法和光學調(diào)校。傳統(tǒng)受限于原理，三角測距法的激光雷達都會給大家一種完全無法抗擊環(huán)境光照的印象，更不提在室外可以工作的可能性了。

不過，對于RPLIDAR而言并不是如此，環(huán)境光抗干擾能力從第一代RPLIDAR A1開始就是非常重視的指標。以至于對于A2M6系列來說，甚至已經(jīng)可以完成一定的室外工作任務。

要很好的實現(xiàn)抗擊光干擾對于三角測距激光雷達來說一直是一個很大的挑戰(zhàn)。良好的抗環(huán)境光能力很大程度上也和前面提到的深色物體檢出率很多時候也是矛盾的，除非對激光的安全性置之不理。

但這難不倒思嵐，這里，我們展示一些相關的測試效果。實際上，對于環(huán)境光干擾抗擊的能力是貫穿在我們RPLIDAR的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各類品質控制環(huán)節(jié)中的。

像是下圖中，RPLIDAR不但在5米處毫無壓力的檢測出了陽光直射的墻面，同時也順利的探測了環(huán)境周圍其他物體。

在思嵐，光干擾可靠性一直是激光雷達出品的很重要品質把控因素。在一定程度上，經(jīng)過這幾年的努力，RPLIDAR A2已經(jīng)具有相對優(yōu)異的環(huán)境光抗擊能力，甚至在完全室外的環(huán)境下，也可以承擔一系列工作。當然，思嵐科技也深知目前這一切還有很多工作要做并將一直致力于其性能的提升。

其實，任何一款好產(chǎn)品都不僅僅是它所標識的核心參數(shù)那么簡單。背后一定還存在著更多的邏輯，和相互之間的牽扯。雖然你未必熟悉過，但它們默默的守護著這款產(chǎn)品在實際工作中表現(xiàn)出色。技術細節(jié)有千千萬萬，但不變的都是思嵐科技對于一款產(chǎn)品的執(zhí)著。

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