.如何衡量機器人用雷射雷達的可靠性?

Automated control system for mobile robot with usage of LIDAR technology

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源:SLAMTEC2019-02-28 14:56

雷射雷達行業非常廣闊,每個細分方向都可以大有所為,就單線雷射雷達而言,致力於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,而非一味的去追求參數。

那麼作為一款供定位導航使用的雷射雷達,到底什麼才是衡量它實用和可靠的指標?

測距範圍?採樣率?精度? 只是水面上的冰山一角!
作為主要用來測量距離的雷射雷達,其測量的最大距離(量程)自然是其最核心的指標。大部分雷射雷達,都會直接以測量距離,作為其主要指標。不過除了測距範圍外,相信大家也熟悉以下這些數據指標:

一文读懂激光雷达及其核心指标

較高的掃描頻率,可以確保安裝雷射雷達的機器人,實現較快速度的運動,並且保證地圖建構的品質。

但要提高掃描頻率,並不只是簡單的加速,雷射雷達的內部掃描電機旋轉這麼簡單,對應的需要提高測距採樣率。否則當採樣頻率固定的情況下,更快的掃描速度,只會降低角分辨率。

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

除了測距距離、掃描頻率之外,測量分辨率和精度,對於雷射雷達性能來說同樣重要,並且對於三角測距雷射雷達而言,也更具有挑戰。

由於測量原理的關係,雖然一般在10米以內,都可以實現很高的測距分辨率,但其分辨率亦會隨著探測物體距離增加,而劇烈下降。

因此,為了實現更遠距離的探測,就不只是增加雷射器功率這麼簡單了,需要對於測距核心有本質的改良。同時為了可靠量產,也需要做很多的配套工作。

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

上面列舉的這些性能指標,都是大家所知道的,自然也是雷射雷達廠商長久以來,一直在不斷追求和突破的。

不過,這個並不是說要盲目的追求這些指標的提高,而是要像前面所說,要更加看重整體產品的實用和可靠性,更好的參數不一定能帶來更好的產品,可能還會帶來其他方面的缺失。

所以現在,我們來聊聊,你可能不熟悉的雷射雷達的一面,也是在選擇雷射雷達產品時,所需要注重考慮的因素。

水下的冰山-日光抗擊能力和深色物體檢出率
除了上述測距距離、採樣率、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,但往往不太被大家瞭解的性能指標:

深色物體檢出率環境光抗乾擾能力
在實際工作中,很多應用環境中的物體,大多不是白色牆面,而是深色的,如傢具,暗色的牆紙。此時,雷射雷達本身是否對於暗色物體,有很好的檢出效果就非常重要。

一款號稱有10多米的雷射雷達,如果對於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問題,對後期的定位導航工作,也會產生很大的影響。

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

目前,雷射雷達所標稱的距離,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,對於黑色數據的有效檢出,也同樣是一個重要的性能指標。

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

深色物體吸收了絕大部分的光能量,要讓雷射雷達對於深色物體,具有和白色物體,一樣的檢出能力是不現實的,對於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,雷射雷達廠商一直將提升對深色物體探測能力,作為研發雷射雷達的重點方向之一,即使再難也力求突破。

經過這幾年來的多次更新,以大陸雷射雷達廠商思嵐來說,其A2M6對於僅有10%以下反射率的黑色物體,也可實現10米的檢測距離,這基本與目前TOF原理雷射雷達一致。

說得再多也不如實際檢驗:

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

看到通道盡頭的黑色物體了嗎?這種幾乎不反射光的黑色是很多三角測距雷射雷達的噩夢。但從實用性角度看,一款標稱10米以上的雷射雷達,必須至少能在6米距離以上,有效得進行檢測。但是RPLIDAR A2M6即使在10米距離下,仍舊可以對其進行有效檢測。

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

RPLIDAR A2M6

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

對黑色檢出能力較弱的早期雷達
要知道,對於不同反射率物體的最大檢出距離,是雷射雷達的一大檢驗指標。目的只有一個,讓雷射雷達在實際工作中,也同樣表現出色。

除了深色物體檢出能力外,實際工作環境,也會受到各類環境光照的影響。從落地窗投射進來的陽光、各類室內的人造光源,甚至是直接暴露在室外工作,這些情況都有可能,對於雷射雷達產生干擾。

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

這對於採用三角測距法原理的雷射雷達來說,影響更加嚴重。因為需要能夠區分出,環境光和雷射信號,就需要有更優異的處理算法和光學調校。

傳統受限於原理,三角測距法的雷射雷達,都會給大家一種完全無法抗擊環境光照的印象,更不提在室外可以工作的可能性了。

不過,對於RPLIDAR而言並不是如此,環境光抗干擾能力從第一代RPLIDAR A1開始就是我們非常重視的指標。以至於對於A2M6系列來說,甚至已經可以完成一定的室外工作任務。

那麼,環境光干擾到底有什麼問題呢?它會導致雷達出現噪聲,影響使用。

一般環境光干擾有如下兩種形式:
a)局部干擾光源產生的噪點

像畫面中這類人造光源,或者透過窗戶從外部射入的陽光,會對於某個特定測量角度產生干擾。

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

人造光源可能會產生測距干擾

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

b)全局環境光干擾產生的致盲和噪點
這類情況一般出現在室外情況下,由於環境整體的背景光照較強,會導致雷達在各方向上,都可能出現干擾。

同時,也可能導致雷達的有效測量距離變短,或者完全無法進行距離測量。

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

如果不對這類干擾進行處理,就會像下圖那樣:

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

要很好的實現抗擊光干擾,對於三角測距雷射雷達來說,一直是一個很大的挑戰。良好的抗環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,除非對雷射的安全性置之不理。

這裡,我們展示一些相關的測試效果。比如試試看直接一個強光燈對著雷射雷達? 像是浴室燈泡會直接產生紅外光的:

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

在室外整體環境光較強的情況下,這個雷射雷達,並不會出現致盲或者干擾的問題。當正午陽光照射在牆面上,雷射雷達還能測到數據嗎?像是下圖中,雷射雷達不但在5米處,毫無壓力的檢測出了陽光直射的牆面,同時也順利的探測了環境周圍其他物體。

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

如何衡量机器人用激光雷达的实用性和可靠性?

在一定程度上,經過這幾年的努力,雷射雷達已經具有相對優異的環境光抗擊能力,甚至在完全室外的環境下,也可以承擔一系列工作。當然,我們也深知目前這一切,還有很多工作要做,並將一直致力於其性能的提升。

其實,任何一款好產品,都不僅僅是它所標識的核心參數,那麼簡單。背後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,這款產品在實際工作中表現出色。技術細節有千千萬萬,但不變的都是,對於一款產品的執著。



.打破仲介的存在 讓區塊鏈去改變世界

Changing the Future of Fashion with Blockchain Technology


源: OFweek物联网


一般而言,一項還未成熟的技術,不會那麼引人矚目,但區塊鏈的火熱,似乎在所有人的意料之外,卻又在情理之中。虛擬貨幣的狂熱,不可避免的引動人們強烈的求知慾,而作為底層技術的區塊鏈,就這麼自然而言的,呈現在所有世人面前。


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區塊鏈的特點,想必只要稍微瞭解的人,都會脫口而出,那便是去中心化、不可篡改、可溯源等特點,再濃縮一下,就可以得出,區塊鏈技術解決的,其實是信任問題。

中介的存在伴隨著人類的發展
人類其實是一種矛盾的生物,我們擁有智慧,能夠使用工具,學習能力也很強大。但正是因為太過聰明,因此許多時候,都缺乏信任。排除那些開門見山、坦誠以待的少數人,多數情況下,需要有中間人作為擔保,才能維持住基本的信任,引申到如今,便是眾多的仲介。


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如今我們身處在一個充滿仲介的社會之中,每天的消費使用行動支付,吃飯選擇外賣平台,甚至看新聞時,都會尋找一些比較知名的新聞平台,進行相關新聞的瀏覽,而這些平台,便是仲介的一種。

所有的仲介,幾乎採用的都是同一套規則,透過利用資源獨佔性,以及資訊的不對稱性,來進行盈利。但是還有一個問題,為什麼人們會去信任這些仲介,而不是交易的雙方。

通常而言,仲介需要獲得雙方的信任,必須依靠時間來進行堆疊,在這期間,仲介不能有所偏袒,才能讓買賣雙方放心,但是這種信任所花費的時間,短則三、五年,長則十幾年。比如支付寶以及微信支付,都有其背後長達幾十年的企業,進行背書,才能獲得消費者足夠的信任。

仲介的出現,無疑為我們的生活帶來了諸多便利,也極大加快了工作效率及生活節奏。但是不知是否想過,當這些仲介消失的時候,我們的生活將會變成什麼樣。比如Line或者FB,在某天突然權限崩潰,那麼我們該怎麼辦?

可以代替仲介的區塊鏈
區塊鏈的出現,無疑為這種情況,提供了一種後備方案,即使這些支付工具,在某天突然崩潰,依靠區塊鏈的特性,也能保障每位消費者的資金,不受到任何損失。並且由於有了區塊鏈,甚至連這些中間商都不需要了。


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買方與賣方能夠在區塊鏈的見證下,相互簽署白名單,共同記賬,做到無需實體仲介,便能夠相互信任的地步,因此在這種情況之下,作為中間商的支付機構,已經沒有存在的必要了。

當然仲介並沒有完全消除,只不過是由實體轉向虛擬,由人為轉向機器,儘管無法保障一個機器,能夠永遠不出錯,但相比人為操作,還是要穩定的多。

區塊鏈的價值正是在此,它的出現讓整個交易環節中,最重要的一環徹底穩固下來,交易雙方不需要擔心,對方不會遵守交易的約定,一切都可以交由區塊鏈解決。雙方只需要在區塊鏈之上,簽訂好合約,按照約定內容完成交易即可。

區塊鏈的去中心化,以及不可篡改的特定,可以保證合約在最大程度上得到執行,並且被同一鏈上的所有人見證。因此,區塊鏈的核心價值,在於製造信任,完全取代認為控制的仲介,使其變為單純的機器信任。

區塊鏈的具體應用
當然區塊鏈的作用不僅於此,除了能夠創造信任外,區塊鏈對於原創保護的作用,也非常巨大。比如透過區塊鏈,詞曲作者以及歌曲演唱者,可以直接與用戶對接,無需透過第三方的音樂平台,進行宣發,這無疑節省了大量成本。


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再比如,文學IP的擁有者,也不用費心去與出版社,或者網文平台定價,以及如何分賬,公開透明的交易程序,對於這些腰部及尾部的原創者們更加有利,對於這些非頭部IP作者,許多平台的選擇通常是打包出售,不僅售價低廉,而且還打擊了創作者的積極性,擁有區塊鏈之後作者,可以自己定價,直面消費者,這樣真正好的作品,自然會有相應的消費者買單。

無限機會與稀缺人才
顯然,區塊鏈所帶來的改變,將徹底顛覆一些領域中的固有法則,同時也帶來了新的機會。許多人看到了區塊鏈的未來,但是對於這一項已經誕生十年的技術,真正瞭解其原理的人,卻屈指可數。


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許多大學已經開設了區塊鏈的課程,來進行教學,但是目前甚少有人,能夠真正教授區塊鏈的知識,許多區塊鏈課程的教師傳授的知識,都似是而非,無法讓學員真正明白,區塊鏈到底是什麼,該怎麼使用。而這一困境,已經發生在世界各地的學術機構當中。

如何培養新一代區塊鏈人才,如何進行區塊鏈知識的學習,成為這些學術機構,需要考慮的難題。誠然,區塊鏈擁有廣闊的前景,但是如今教育資源的匱乏,導致區塊鏈人才極度稀缺,在短時間內,這種稀缺的狀況也將一直持續。

小結
作為一項以創造信任為中心的技術,區塊鏈的出現,自然引得眾人矚目。但ICO的狂熱,以及被虛擬貨幣「割韭菜」後的陰影,都讓人們對於區塊鏈保持著一定的戒備。不過這也是新技術應有的待遇,正所謂不招人妒是庸才,技術同樣如此。

想要打破所有仲介的願景,顯然是宏偉的,相對而言也困難重重,其中所遇到的阻力更是無法想像。但區塊鏈光明的前景,顯然毋庸置疑,富有挑戰性的事件,才會有更多的機會蘊藏其中,正所謂富貴險中求,朋友,你有興趣嗎?


.《歐洲能源地圖2018—歐洲可再生能源的現實和數字》

Europe's transition to a green energy future

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來源ERR能研微讯

:Mirakuru@ERR能研微讯研究团队

編輯:Yeti@ERR能研微讯研究团队


2018年4月,Heinrich Boll Stiftung、FEE(Friends of the Earth)、GEF(Green European Foundation)和EREF(European Renewable Energies Federation)發佈報告《能源地圖2018—歐洲可再生能源的現實和數字》,本公眾號對報告的主要觀點、圖表進行了翻譯,並在此分享與大家,希望本訂閱號的關注者踴躍轉發擴散,在此對各位的厚愛表示感謝。

1、歐洲的能源轉型




2、歷史:從煤炭到氣候

歐洲脫碳化的步驟


3、視野—期待成為領導者





目前的研發投入(為未來的能源市場)
可再生能源就業情況—中國、歐洲和其他國家

風電和光伏在融資方面的主導性

4、經濟—想取得更大的進展,仍需繼續努力
化石燃料世界市場價格的滑落意味著,更多的資金可以投向可再生能源
經濟、能源和環境解耦

5、市民—「涓涓清泉匯成流」
從能源消費者轉變為參與者—2050年的潛力

歐洲最大的能源零售商

6、城市—能源創新的「測試床」
可再生能源的競賽—一些完成,其他的不得不開始
7、能源貧困—在寒冷和黑暗中等待
可再生能源可能幫助我們與能源貧困戰鬥

無法獲得可支付能源

8、部門互聯—電力、交通運輸和供暖聯合
2050年歐洲能源結構

智慧歐洲的價格標籤

9、電力—底流
太多資金投入到「髒能源」

發電中的可再生能源結構:成長貫穿歐洲

10、移動出行—向更清潔的未來轉型
11、供暖和供冷—向確定目標前進