【虹科】配备 LiDAR 的送货无人机——让物流变得绿色且具有成本效益

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关于虹科智能感知

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虹科智能感知事业部专注于智能感知与机器视觉领域，已经和IDS，Blickfeld和Gidel等有着重要地位的国际公司展开深度的技术合作。我们的解决方案包括3D激光雷达，工业相机，视觉处理平台，图像采集卡及视觉系统集成等。虹科的工程师积极参与国内外专业协会和联盟的活动，我们非常重视技术培训和积累，公司定期与国内外专家团队进行交流和培训。

随着技术的进步，无人机在许多不同领域的效用变得不言而喻。无人机的应用非常多，从业余爱好者摄影到用于监视高安全性场所实现安防。近年来变得越来越有趣的无人机应用之一是用于货运和物流领域。无人机交付的最大障碍之一是确保在城市环境中无差错导航和机动的技术问题。这个问题可以通过加装传感器来解决，例如激光雷达。激光雷达的厘米级精度和周围环境的实时 3D 映射，无人机与激光雷达的配套使用将加速该技术在相关领域的应用。

物流业当前面临的挑战

物流公司想尽一切办法满足现阶段中巨大的包裹出货量。例如，在 2020 年假期期间，亚马逊在全球范围内交付了高达 15 亿个包裹。企业正在竞相采用新技术并尝试实验性的供应链模式，以增加交付量、加快交付并满足客户需求，同时削减成本以保持竞争力。但任何供应链中最重要的痛点通常都存在于流程的最后一部分，即“最后一公里配送”。

什么是最后一公里配送？

最后一公里配送物流将仓库或“交通枢纽”等区域配送中心与最终目的地连接起来。因此，最后一公里配送占全球运输成本的53%也就不足为奇了。其中很大一部分包括劳动力成本，这种现象在人口稀少的农村地区加剧了交付效率低下的窘境。

无人机如何协助解决物流行业的挑战

使用无人机进行最后一公里配送可以大大降低成本。例如，2016 年的一项研究表明，与美国中型城市的美国邮资公司送货车相比，亚马逊的无人机送货计划可以在一年中物流运输最紧张的时间段，将成本降低三分之一，这主要是由于对体力劳动依赖程度大大降低。同样，UPS 一直在考虑在他们的送货卡车上安装迷你直升机停机坪。据估计，他们可以节省高达5000 万美元的成本，只需将 66,000 辆送货卡车的每辆卡车路线减少一公里。与送货卡车不同，无人机利用未开发的低空空域，使它们能够避开路面交通。更短的交货时间将降低运输成本，并为企业带来盈利和销售增长。

送货无人机目前在哪里使用？

自2018年亚马逊的无人机送货计划启动以来，该公司经历了多次送货无人机设计和数千小时的无人机训练。它还获得了美国联邦航空管理局的许可，可以在2020年进行无人机操作。此外，谷歌的母公司 Alphabet 在澳大利亚推出了其未来无人机送货服务。他们的子公司 Wing，郊区无人机配送已成功落地。

使送货无人机落地需要哪些传感器？

为了发挥送货无人机提供的巨大潜力，它们需要能够使用可靠的环境传感自动安全地飞行。环境感知的三种主要方法可用于物体检测和避让。最常见的一种是光学传感，例如相机。尽管这些相机非常小，但它们的可见距离有限，无法检测到所有物体，并且需要相当大的硬件和电源才能运行。第二种选择是毫米波雷达，将无线电波反射到物体上以进行导航。雷达提供很长的探测范围，有时甚至可达 1 公里。但它也受到许多限制因素的影响，例如由于宽信号光束发散导致低传感精度。这意味着基于毫米波雷达的无人机可以检测到外面有“东西”，但无法破译它到底是什么。同样，它还需要较大的系统尺寸和板载电源才能运行。

带有虹科激光雷达传感器的无人机发挥了什么作用？

如上所述，在无人机能够自主接管最后一公里配送之前，必须解决相当多的技术障碍。这就是虹科激光雷达的用武之地，它通过发射短激光脉冲并记录从物体反弹所需的时间来计算与物体的距离。结果是一组丰富的数据，用于生成高分辨率的地图和周围环境的三维模型，包括道路、建筑和自然景观特征。

图 ｜激光雷达检测原理示意图

虹科激光雷达提供比其他传感器更高的分辨率并生成更密集的点云，这意味着接收到的信息更加可靠丰富。因此，它为运行一系列算法和分析提供了更大的灵活性。虹科激光雷达还具有厘米级精度和大视场，使送货无人机能够完成具有挑战性的任务，例如高度保持、避障等。任何能够成功集成到无人机中的传感器都需要低功耗、轻量级和小体积等特性。虹科的固态激光雷达以极小的尺寸在该领域脱颖而出。这样，它可以匹配所需的参数，确保无人机可以以最大的有效载荷重量以及最小的电池消耗运输更长的距离。集成到无人机中的传感器的另一个必备功能是它们的可靠性。即使在机械振动和雨雾等天气条件下，也需要传感器提供详细可靠的数据。虹科激光雷达在这一领域也表现出色：固态设计使其不受振动或恶劣照明和天气条件的影响。一般来说，虹科激光雷达传感器也是独立于光的，这意味着即使在没有任何环境光的夜间也可以以相同的精度和可靠性运行——这是相机的一个关键痛点。

送货无人机的法律限制——激光雷达再次出手相救

除了技术障碍之外，送货无人机的最大障碍是大多数国家制定的法律，限制商业无人机在某些地区的飞行。目前的空域限制意味着大多数航线完全禁止无人机进入。这种限制源于无人机在您的房屋上空盘旋并在未经您同意或不知情的情况下偷偷记录您的活动隐私。配备激光雷达的无人机为其他使用的传统传感器（如相机）提供了独特的解决方案。它在操作过程中记录匿名 3D 数据，这意味着在使无人机能够导航到目的地的同时，人们的身份以及隐私永远不会受到损害。

城市货运物流采用带激光雷达的无人机所带来的环境效益

除了降低企业成本外，配备激光雷达的无人机送货还可以显着减少空气污染。城市目前占全球温室气体排放总量的70%，仅交通部门就占总排放量的 5.5%。企业和物流公司依赖大型车队来满足不断增长的需求，加剧了已经不堪重负的道路基础设施消耗。传统的物流车大大增加了交通拥堵和碳排放。物流部门需要采取的政策不仅限于使用电动汽车，还需要寻求颠覆性创新来减少碳足迹。通过送货无人机利用低空空域将减少拥堵并减轻城市基础设施的压力。

配备激光雷达的送货无人机是物流的未来

据麦肯锡估计，包括自动驾驶无人机在内的自动驾驶设备将在未来配送80%的包裹。今年商用无人机（Unmanned Aerial Vehicle）市场价值超过220亿美元！无人机还远未成熟，但忽视它们在商业运营和长期战略中的效用可能会让相关物流公司落败竞争对手。配备激光雷达的无人机为彻底改变供应链和提高客户满意度提供了弥足珍贵的机会，同时还将减轻用于最后一公里配送的传统道路网络压力，并提供巨大的环境效益。

虹科产品：HKCube1激光雷达

虹科3D固态激光雷达采用MEMS技术，集超小体积、高性能和高可靠性于一体，Web端支持灵活配置FOV、线束、分辨率等，可应用于自动驾驶、移动机器人、无人机、高清地图、安防等领域。

关键特点：

探测视野广

可配置扫描模式

易于安装和设置

体积小，重量轻

低功耗

抗干扰能力强