電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）SLAM，simultaneous localization and mapping，稱(chēng)為即時(shí)定位與地圖構(gòu)建，主要的作用是自動(dòng)駕駛車(chē)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(dòng)過(guò)程中通過(guò)重復(fù)觀測(cè)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(dòng)駕駛和全自主移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)。

無(wú)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(huì)，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(guó)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(wèn)題交流分享了他們?cè)赟LAM技術(shù)和產(chǎn)品上的布局以及對(duì)SLAM行業(yè)的展望。

從3D激光雷達(dá)切入市場(chǎng)，革新2D激光雷達(dá)SLAM

粗略來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn) SLAM 需要兩類(lèi)技術(shù)。一類(lèi)技術(shù)是傳感器信號(hào)處理（包括前端處理），這類(lèi)技術(shù)在很大程度上取決于所用的傳感器。另一類(lèi)技術(shù)是位姿圖優(yōu)化（包括后端處理），這類(lèi)技術(shù)與傳感器無(wú)關(guān)。所以說(shuō)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(jué)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(shí)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(guò)對(duì)激光雷達(dá)、IMU、里程計(jì)、GPS等各類(lèi)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(duì)無(wú)人車(chē)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(kāi)發(fā)接口，可以使各種應(yīng)用場(chǎng)景類(lèi)的低速無(wú)人車(chē)、機(jī)器人、無(wú)人叉車(chē)、AGV等低速智能移動(dòng)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(shì)

相較于大部分廠商只能從激光SLAM算法上切入市場(chǎng)，傳感器廠商自己做SLAM優(yōu)勢(shì)往往會(huì)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(jué)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(jìng)爭(zhēng)。軟硬件兩手抓的廠商在SLAM技術(shù)上會(huì)更具優(yōu)勢(shì)。

SLAM技術(shù)最直觀地體現(xiàn)在點(diǎn)云建圖上，一般來(lái)說(shuō)，首先通過(guò)點(diǎn)云匹配來(lái)連續(xù)估計(jì)移動(dòng)。然后，使用計(jì)算得出的移動(dòng)數(shù)據(jù)（移動(dòng)距離）進(jìn)行車(chē)輛定位。對(duì)于激光點(diǎn)云匹配，會(huì)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(wàn)平米的超大場(chǎng)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(chǎng)景。為什么說(shuō)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(hào)處理ASIC芯片和先進(jìn)的多次回波檢測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)校準(zhǔn)技術(shù)，點(diǎn)云輸出能到32萬(wàn)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(jí)別的構(gòu)圖在算法加持下室外測(cè)量精度能到±3cm，室內(nèi)測(cè)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(lái)說(shuō)，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(huì)額外搭載IMU、里程計(jì)、GPS等各類(lèi)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(hù)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(wú)人叉車(chē)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(wàn)元，整套3D SLAM無(wú)人叉車(chē)成本僅需十幾萬(wàn)”。成本問(wèn)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(huì)讓廠商在成本控制上更有優(yōu)勢(shì)。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(zhuān)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(zhēng)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(shì)。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(jué)方案，并沒(méi)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(lèi)型的混合導(dǎo)航技術(shù)，例如視覺(jué)傳感搭配激光SLAM進(jìn)行工作，以此進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，但混合導(dǎo)航中的視覺(jué)SLAM的實(shí)際作用難以考證。

從軟件算法和硬件層面來(lái)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(duì)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)?；瘧?yīng)用基礎(chǔ)。而V-SLAM要依托于攝像頭，受限于視覺(jué)傳感器對(duì)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(wú)法使用，也很難提取環(huán)境特征，對(duì)算法要求高，處理器資源難以滿足，探測(cè)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(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，大部分場(chǎng)景下多線激光slam 融合RTk IMU里程計(jì)已經(jīng)足夠，加視覺(jué)反而累贅。此前會(huì)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(shì)也不會(huì)再那么明顯”。

寫(xiě)在最后

無(wú)人設(shè)備的迅速普及推動(dòng)了SLAM市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，3D SLAM的崛起也成了全球SLAM技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)，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(dòng)駕駛各個(gè)領(lǐng)域，并更新2D SLAM技術(shù)相關(guān)應(yīng)用。