在自動駕駛技術(shù)飛速發(fā)展的今天,激光雷達(dá)成為了提升飛行安全的關(guān)鍵設(shè)備。激光雷達(dá)系統(tǒng)能夠?yàn)?/span>低空飛行器,如直升機(jī),提供精確的環(huán)境感知能力,從而在很大程度上避免一些悲劇的發(fā)生。
直升機(jī),作為一種高端的交通工具,長期以來一直吸引著社會上層人士的目光。它們在低空領(lǐng)域(通常指150米以下)展現(xiàn)出卓越的靈活性和快速的移動速度(一般地速約為300km/h),為那些急需高效交通方式的“重要人物”提供了便捷。簡而言之,直升機(jī)可以有效地避開地面的交通擁堵,實(shí)現(xiàn)快速出行。
盡管如此,直升機(jī)在安全性方面的記錄并不盡如人意。過去發(fā)生的多起直升機(jī)墜毀事件,造成了包括退役NBA球星科比·布萊恩特在內(nèi)的眾多人員傷亡,震驚世界。2020年5月20日,伊朗總統(tǒng)萊西的直升機(jī)在一次疑似出現(xiàn)故障的“硬著陸”后撞上山體,造成機(jī)上所有人遇難。這一事件在全球范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注和熱議。
如今,自動駕駛技術(shù)和激光雷達(dá)的結(jié)合為直升機(jī)安全飛行帶來了新的希望。激光雷達(dá)系統(tǒng)能夠提供高精度的三維環(huán)境掃描,幫助飛行器識別潛在的障礙物和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域,從而顯著降低事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。通過這樣的技術(shù)升級,未來的直升機(jī)有望在確保安全的前提下,繼續(xù)為高層社會人士提供快速、便捷的出行選擇。
盡管固定翼飛機(jī)以其低事故率而被視為一種安全的飛行方式,但直升機(jī)的記錄卻并不如此樂觀,它被認(rèn)為是民用航空中事故率最高的類型。根據(jù)全球直升機(jī)安全小組(IHST)的報(bào)告,2005年,全球直升機(jī)每10萬飛行小時(shí)的事故率為9.4次。該組織曾設(shè)定了到2016年底將事故率降低80%的目標(biāo),但最終僅實(shí)現(xiàn)了40%的降幅。 針對伊朗總統(tǒng)易卜拉欣·萊西直升機(jī)事故的原因,新京報(bào)引用專家觀點(diǎn)指出,當(dāng)時(shí)的大霧可能是導(dǎo)致事故的關(guān)鍵因素。駕駛員可能因?yàn)橐暰€受阻而以過快的速度撞擊了山坡,這也解釋了為何最初的報(bào)道中使用了“硬著陸”這一術(shù)語。實(shí)際上,為了應(yīng)對低空飛行中可能遇到的障礙,如建筑物、電線桿和高壓線,一些直升機(jī)已經(jīng)裝備了防碰撞系統(tǒng)。而作為低空交通工具的代表,飛行汽車更是聲稱配備了先進(jìn)的環(huán)境感知系統(tǒng),并利用自動駕駛技術(shù)來輔助駕駛員避開障礙物。在這些高科技設(shè)備的輔助下,理論上飛行員應(yīng)能避免發(fā)生致命事故。 然而,近期的事件表明,低空飛行器的主動安全系統(tǒng)仍有待完善,尤其是對于那些正計(jì)劃涉足低空飛行器領(lǐng)域和推出飛行汽車的企業(yè)而言,伊朗總統(tǒng)萊西的直升機(jī)事故無疑是一次警示。 1 防撞系統(tǒng)不是萬能 現(xiàn)代民用直升機(jī)作為社會精英的主要交通方式,其安全性能自然不容忽視。事實(shí)上,現(xiàn)代民用直升機(jī)已經(jīng)配備了多種主被動安全技術(shù),包括用于應(yīng)對低空障礙物和惡劣天氣環(huán)境的防撞系統(tǒng),這些技術(shù)在一定程度上確保了飛行的安全。 直升機(jī)的防撞系統(tǒng)通常是為了應(yīng)對特定場景而設(shè)計(jì)的。例如,為防止飛機(jī)間的相撞,直升飛機(jī)配備了TCAS系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠監(jiān)測附近飛機(jī)的位置并向駕駛員發(fā)出警告,以引導(dǎo)其避開危險(xiǎn)。針對高壓線纜這一常見的危險(xiǎn)因素,直升機(jī)配備了專門的檢測系統(tǒng),某些機(jī)型甚至還裝備了線纜切割系統(tǒng),以在緊急情況下確保飛機(jī)的安全。 對于其他障礙物的檢測,一些直升機(jī)配備了防碰撞系統(tǒng),這些系統(tǒng)配合專用的防撞雷達(dá)能夠掃描并生成3D點(diǎn)云,隨后通過機(jī)載計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析,從而幫助飛行員規(guī)避潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。 直升機(jī)的防撞系統(tǒng)與新能源汽車所搭載的“主動安全”技術(shù)在原理上有著驚人的相似之處。它們都依賴于一些熟悉的元件,如毫米波防撞雷達(dá)和激光防撞雷達(dá)。在直升機(jī)領(lǐng)域,這兩種雷達(dá)元件相互補(bǔ)充。盡管毫米波雷達(dá)能夠在各種天氣條件下工作,掃描范圍廣泛,但其生成的圖像分辨率較低,難以檢測到如電線等細(xì)微障礙物,因此存在一定的盲區(qū)。而激光防撞雷達(dá)的探測距離超過400米,圖像分辨率較高,除了在大霧等特定條件下可能無法正常工作外,基本上能夠滿足主動安全的需求。 然而,伊朗總統(tǒng)易卜拉欣·萊西所乘坐的貝爾212型直升機(jī)是一款于1968年推出的老舊機(jī)型,目前尚不清楚該直升機(jī)是否配備了當(dāng)時(shí)較為先進(jìn)的機(jī)載防撞系統(tǒng)。此外,那些對智能駕駛系統(tǒng)有所了解的人都知道,基于雷達(dá)的主動安全系統(tǒng)并非在任何情況下都能發(fā)揮作用,尤其是在大霧、大雨等惡劣天氣條件下,傳感器可能會失效,導(dǎo)致系統(tǒng)失靈。 總體來說,直升機(jī)的飛行安全記錄并不理想,這不僅是因?yàn)橄嚓P(guān)的主動安全技術(shù)尚有缺陷,還因?yàn)橹鄙龣C(jī)本身所處的復(fù)雜而危險(xiǎn)的工作環(huán)境,這使得直升機(jī)面臨更多的飛行挑戰(zhàn)。這一問題引發(fā)了人們對飛行汽車等低空飛行器安全性的關(guān)注。隨著飛行汽車預(yù)計(jì)在今年晚些時(shí)候正式上市,企業(yè)們需要展示何種技術(shù)實(shí)力,以說服消費(fèi)者相信它們產(chǎn)品的安全性? 2 智駕防撞有妙招? 在中國,小鵬汽車是飛行汽車領(lǐng)域最為積極的參與者之一。其旗下的飛行汽車產(chǎn)品“陸地航母”計(jì)劃在今年年底開始接受預(yù)訂,并預(yù)計(jì)在明年第四季度開始交付。實(shí)際上,所謂的“飛行汽車”是汽車與直升機(jī)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物,大部分飛行汽車設(shè)計(jì)方案都包括一對或多對旋翼,能夠執(zhí)行垂直起降等飛行操作。 鑒于低空飛行器的潛在風(fēng)險(xiǎn),小鵬汽車始終將安全性能作為重中之重。公司創(chuàng)始人何小鵬曾表示,高管必須親自試飛5000公里,以確保產(chǎn)品的可靠性。小鵬飛行汽車的安全技術(shù)核心是基于公司先進(jìn)的智能駕駛系統(tǒng),該系統(tǒng)集成了多傳感器數(shù)據(jù)融合、智能環(huán)境感知算法等先進(jìn)技術(shù),并計(jì)劃支持高級輔助駕駛乃至自動駕駛功能。 簡而言之,小鵬飛行汽車依賴于新能源汽車上已有的智能駕駛技術(shù),并結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的安全冗余措施來確保用戶的安全。在汽車行業(yè)中,關(guān)于“純視覺、激光雷達(dá)”技術(shù)路線的討論此起彼伏,但在低空飛行器領(lǐng)域,激光雷達(dá)的重要性不言而喻。 然而,盡管名稱相同,“激光雷達(dá)”在車輛和直升機(jī)上的應(yīng)用存在顯著差異。主要區(qū)別在于工作環(huán)境和安全要求的不同。機(jī)載激光雷達(dá)需要具備更優(yōu)異的性能、更長的作用距離和更高的分辨率,因?yàn)樗饕槍﹄娋€識別和避障設(shè)計(jì),而這些是車用激光雷達(dá)難以滿足的需求。 在關(guān)鍵性能指標(biāo)方面,車用激光雷達(dá)通常需要能夠在大約150米的距離內(nèi)工作(盡管禾賽等品牌的一些高端產(chǎn)品可以達(dá)到200米以上的距離),而機(jī)載激光雷達(dá)則要求能夠在至少2000米的距離內(nèi)進(jìn)行有效測距。在測距精度方面,車用激光雷達(dá)通常需要水平和垂直兩個(gè)方向的角分辨率小于或等于0.3°,而直升機(jī)所用的激光雷達(dá)的測距精度可以高達(dá)0.01°。 這些差異表明,如果低空飛行器要實(shí)現(xiàn)平民化和普及化,主動安全系統(tǒng)必須伴隨著傳感器硬件的升級,以增強(qiáng)其環(huán)境感知能力。盡管在汽車智能駕駛領(lǐng)域有減少對激光雷達(dá)依賴的趨勢,但隨著低空飛行器的增加,激光雷達(dá)供應(yīng)商仍有機(jī)會通過提供更高性能的產(chǎn)品來提升市場份額。從安全性的角度來看,激光雷達(dá)在未來交通工具中仍將是不可或缺的關(guān)鍵組件。 然而,僅憑高性能的機(jī)載激光雷達(dá)并不能保證低空飛行器的絕對安全,算法的重要性也不容忽視。如果汽車制造商研發(fā)的高級智能駕駛算法能夠與低空飛行器上的高性能硬件有效結(jié)合,這將有助于進(jìn)一步提升其環(huán)境感知和決策能力,從而顯著提高飛行的安全性。 3 雷達(dá)依然不可或缺 隨著中國新能源汽車市場的蓬勃發(fā)展,禾賽科技后來居上,超越了Innoviz、Luminar等業(yè)界先驅(qū),成為了全球激光雷達(dá)市場的出貨量冠軍,并在美國成功進(jìn)行了首次公開募股(IPO),被譽(yù)為“中國激光雷達(dá)領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊”。到了2024年初,排名中國市場第三的激光雷達(dá)制造商速騰聚創(chuàng)也選擇了在香港證券交易所掛牌上市,其強(qiáng)勁的業(yè)績和規(guī)模使其獲得了“香港證券交易所激光雷達(dá)第一股”的美譽(yù)。 激光雷達(dá)行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)紛紛成功上市,這充分展示了資本市場對于該行業(yè)未來發(fā)展的積極預(yù)期,但這種看好似乎主要局限于汽車領(lǐng)域。據(jù)小通了解,在機(jī)載激光雷達(dá)領(lǐng)域,也有諸如鐳神智能等企業(yè)正在積極布局,但無論是從業(yè)績、規(guī)模還是知名度上,它們都與汽車領(lǐng)域的同行存在較大差距。 未來,隨著低空飛行器(包括飛行汽車等產(chǎn)品)的逐步成熟,這些“不那么知名”的雷達(dá)制造商可能會獲得更多的發(fā)展機(jī)會。然而,他們面前的挑戰(zhàn)是如何與行業(yè)巨頭競爭,因?yàn)榧す饫走_(dá)行業(yè)本身的競爭也在不斷加劇。 在北京車展前后,禾賽科技、速騰聚創(chuàng)等知名激光雷達(dá)制造商不斷突破產(chǎn)品性能、外觀設(shè)計(jì)以及價(jià)格定位,將激光雷達(dá)產(chǎn)品推向了低成本、小型化和高性能的競爭領(lǐng)域。這一趨勢甚至展現(xiàn)出了“馬太效應(yīng)”的跡象。與此同時(shí),4D毫米波雷達(dá)的迅速崛起對車規(guī)級激光雷達(dá)產(chǎn)品構(gòu)成了競爭壓力。雖然4D毫米波雷達(dá)不能完全取代激光雷達(dá)在所有應(yīng)用場景中的作用,但在高速自動駕駛、自動緊急制動(AEB)等功能場景中,它展現(xiàn)出了更大的優(yōu)勢,并且其單傳感器的成本遠(yuǎn)低于激光雷達(dá)。 考慮到社會對于低空飛行器事故的關(guān)注以及該領(lǐng)域未來的發(fā)展?jié)摿Γ瑢τ陬I(lǐng)先廠商來說,提前投入到超高性能激光雷達(dá)傳感器的研究和開發(fā)或許至關(guān)重要。特別是對于直升機(jī)這種特殊應(yīng)用場景,高性能激光雷達(dá)通常不需要考慮小型化和成本降低的問題,制造商可以專注于展示其最先進(jìn)的技術(shù)實(shí)力。此外,借助與智能駕駛企業(yè)的合作經(jīng)驗(yàn),這些廠商也有機(jī)會共同開發(fā)出更先進(jìn)的主動安全系統(tǒng),從而有效預(yù)防飛行事故。 然而,市場規(guī)模仍然是決定性因素。目前,低空飛行器或飛行汽車這一領(lǐng)域仍然相對小眾,考慮到直升機(jī)的目標(biāo)受眾有限,專注于機(jī)載激光雷達(dá)的廠商可能很難獲得太多商業(yè)機(jī)會。因此,對于激光雷達(dá)制造商而言,盡早轉(zhuǎn)向市場規(guī)模更大、增長潛力更強(qiáng)的車載應(yīng)用場景可能是更明智的選擇。這個(gè)有望達(dá)到萬億級別市場的領(lǐng)域,仍然存在著巨大的增長空間等待探索。





