9月26日，東芝公司宣布，在進行距離測量的LiDAR激光雷達領域，開發出了能夠以99.9%的精度追蹤車輛、人等物體的技術，其精度達到世界最高。并且僅使用LiDAR采集數據即可實現98.9%的物體識別。

此外，在暴雨和濃霧環境下的探測距離提高2倍以上，并開發了“雨霧去除算法”，可以在80 毫米/時的猛烈雨環境中測量40 米的距離。另外，通過“測量范圍可變技術”，與現有技術相比，可將測量距離擴展到350米，同時實現了長達120 米的測量距離，視角提高了約6倍。這三種技術都計劃在2025年投入實際使用。

除了用于自動駕駛外，LiDAR在監控道路和鐵路等社會基礎設施方面也發揮著不可或缺的作用。通過提高測量范圍的精度和靈活性，該公司表示，它將通過構建數字孿生體，為自動駕駛的進步和社會基礎設施的效率做出貢獻。

東芝研究開發中心信息通信平臺研究所物聯網邊緣實驗室研究員崔明秀（音）表示:“LiDAR的挑戰在于，僅使用LiDAR測量數據很難高精度地識別物體并進行跟蹤。配合相機一起使用測量2D和3D數據，但兩種類型的數據之間存在空間偏差，導致精度下降。此外，還存在諸如在雨霧等惡劣天氣環境中精度下降以及由于安裝位置限制而導致的盲點等問題。東芝的新技術可以解決這些問題。”

第一種技術是“2D/3D融合AI”，它僅使用從LiDAR獲取的數據就可以高精度地識別和跟蹤物體。到目前為止，需要匹配攝像頭和激光雷達的視角和幀率并精確同步，但除了校正誤差外，視角和幀率還可能因振動等因素而發生偏移，識別精度明顯下降。“2D/3D融合AI”僅使用 LiDAR 獲取 2D 和 3D 數據。將二者融合，應用于人工智能，通過學習，可以高精度地識別和追蹤物體。

崔表示：“東芝的LiDAR具有既能獲取三維數據，又能獲取二維圖像數據的特點。由于只用一臺激光雷達收集數據，所以可以在同一時間從同一像素讀取二維數據和三維數據，不需要進行合并，因此不用擔心識別精度下降。”這樣，對于距離LiDAR在50米~ 115米的任意車輛和80米~ 110米的任意行人，不用攝像頭，即使在沒有照明的夜間，98.9%的車輛和人也能識別，99.9%可以追蹤。另外，跟蹤誤差限制在 15 厘米。

第二種“雨霧消除算法”最大限度地緩解了雨霧導致的LiDAR測量精度的下降。LiDAR所使用的紅外激光所發出的光，具有遇到水分就會吸收、散射的性質，在雨、霧、雪等視野不良的室外環境中，存在測量精度降低、可檢測距離變短的問題。在新開發的技術中，通過將模擬數據轉換為數字數據的AD轉換器，基于反射光強度的數字值，根據由水等散射粒子產生的反射光的特征量，測量雨霧還是汽車等的測量對象。如果判斷為雨或霧，則刪除波形，就可以提取被雨或霧掩蓋的脆弱反射光，以及來自測量對象物的反射光。

在模擬真實環境的實驗設備中，在被稱為災害級別的80毫米/時的猛烈降雨環境中，將原來20米的可探測距離提高到40米，在能見度40米的霧環境中可探測距離從17米提高到35米，都實現了2倍以上的提高。

第三種是“測量范圍可變技術”，根據設置的場所來決定LiDAR的距離和視角，從而可以自由改變測量范圍。東芝宣布了LiDAR技術，該技術使用兩個小型化泛光燈將測量距離增加1.5倍，該技術通過改變泛光燈的數量和受光透鏡的配置，進一步延長了測量距離，并將視角提高了6倍。

在視場角60度(水平)×34度(垂直)的情況下，實現了世界頂級的120米的測量距離，在視場角24度(水平)×12度(垂直)的情況下，實現了世界最長的測量距離350米。除了監控需要遠距離測量的道路和鐵軌等基礎設施外，它還可用于需要廣角性能的工廠和倉庫中AGV（自動導引車）的自動駕駛，從而加速實現空間數字孿生。

崔表示東芝將進一步推進耐環境性能的研究開發，目標是在2025年實現固態LiDAR的商業化。設想在移動自動化、高精度的基礎設施監視、空間數字孿生的構建等方面廣泛應用激光雷達。

崔還介紹了使用LiDAR的空間數字孿生的情況。數字孿生是一種模擬技術，它利用傳感技術和人工智能實時鏈接現實世界中的變化，可以實時收集操作設備等數據，忠實再現虛擬空間中發生的事件。近年來，數字孿生不僅針對特定設備，還包括工廠、倉庫、商店和道路等空間。 “空間數字孿生可以實時準確地捕捉現場人、物體和事物的所有的動與靜，并將在各種應用中帶來好處。”例如，即使沒有人巡查，數字孿生也可以檢測道路塌陷、結冰和貨物掉落等情況，工作人員可以根據這些信息迅速開始移除工作，并且還可以做出決策，例如優先在可能造成大規模擁堵的地方進行作業。 此外，在建筑工地啟動起重機時，即使無法確認真實工地的盲點中是否有人，也可以通過空間數字孿生設備實時察覺危險并通知現場。

崔這樣比喻道:“LiDAR在50米以外的距離誤差為5厘米，而且由于自身發光，所以可以在無照明的情況下測量距離。因此，通過構建正確理解所有事物狀況的空間數字孿生，識別和判斷達到最佳狀態，可以消除人為錯誤。所有地方都將受到‘神之眼’的保護。”他還指出，空間數字孿生將加速自動化的普及，包括自動駕駛。 例如，在高速公路上，空間數字孿生的實現可以支持18輛卡車以10米車間距、60公里時速自動駕駛。

除此之外，通過使用量子計算機分析構成空間數字孿生的數據，理想情況將在元宇宙上重現。掌握與理想形態的差異和異常，排除危險的安全行駛和有效率的行駛成為可能。 “隨著LiDAR的發展，除了自動駕駛用途之外，還可以構建空間數字孿生，推進空間上所有移動的自動化、制造和物流線的整體最優化等。通過對使用LiDAR的空間數字雙胞胎的構筑做出巨大貢獻，實現因新冠災害和人手不足而動搖的產業的自動化。”

文章來源：日本雅虎，激光行業觀察

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