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車載激光雷達有什么作用 車載激光雷達安裝使用

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導語

激光雷達是以發(fā)射光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng),其相當于我們的眼睛,具有很強大復雜的信息感知和處理能力。激光雷達在很多年前就被廣泛應用于飛機避障、偵查成像、導彈制導等領域,應用場景極為豐富,現(xiàn)在逐漸應用在汽車行業(yè)上。車載激光雷達主要作用于汽車安全技術和自動駕駛系統(tǒng)上,但現(xiàn)階段產(chǎn)品還不夠完善,成本還是過高。下面為大家詳細介紹車載激光雷達安裝使用。

車載激光雷達是什么

  • 車載激光雷達又稱車載三維激光掃描儀,是一種移動型三維激光掃描系統(tǒng),是城市建模的最有效的工具之一。

    激光雷達以激光束為信息載體,利用相位、振幅、頻率等來搭載信息,并將輻射源頻率提高到光頻段,能夠探測極微小的目標。它是現(xiàn)代光學的前沿技術,涉及到物理學的多個學科領域,融合了傳統(tǒng)雷達和現(xiàn)代激光的優(yōu)點,是一種主動遙感的先進技術產(chǎn)物。

車載激光雷達的工作原理
  • 激光雷達的工作原理與雷達非常相近。由激光器發(fā)射出的脈沖激光由空中入射到地面上,打到樹木上,道路上,橋梁上,房子上,引起散射。一部分光波會經(jīng)過反射返回到到激光雷達的接收器中。接收器通常是一個光電倍增管或一個光電二極管,它將光信號轉變?yōu)殡娦盘?,記錄下來。同時由所配備的計時器記錄下來同一個脈沖光信號由發(fā)射到被接收的時間。

    車載激光雷達系統(tǒng)的優(yōu)劣主要取決于2D激光掃描儀的性能。據(jù)ma_igoo小編了解,激光發(fā)射器線束的越多,每秒采集的云點就越多。然而線束越多也就代表著激光雷達的造價就更加昂貴。

車載激光雷達的優(yōu)缺點
優(yōu)點
測量的準確性和測距的精度高。
信息獲取能力,尤其是三維信息獲取能力,比微波和毫米波要好得多。
缺點
會受天氣的影響,例如霧和雨對它的測距會有影響,影響最嚴重的就是沙塵暴。
價格昂貴,沒有辦法真正廣泛應用,除非是非常高檔的車。
激光雷達的重要指標
測量距離
激光雷達的感知范圍是多遠,目前主流的產(chǎn)品的測量距離是150m。
測距精度
激光雷達對探測距離的精確度,目前主流是厘米級的精度。
水平視場角
激光雷達的水平視野角度(AOB),相當于我們?nèi)搜鄣臋M向視野,最高360度。
垂直視場角
激光雷達的垂直視野角度(BOC),相當于我們?nèi)搜鄣呢Q向視野。越大越好,目前主流為30度/15度。垂直視場角和水平視場角合稱為視場角度,我們經(jīng)常看到的FOV,說的就是它,表示激光雷達的總視野。
測量時間和幀頻率
激光雷達的激光從發(fā)射到返回的時間,相當于一個測量周期所花費的時間。時間越短對運動信息的采集就越好,高速行駛時的反應時間就越短。
縱向和水平分辨率
也叫角分辨率,相當于我們顯示器的分辨率,度數(shù)越小,得到的圖像就越清晰。目前主流的激光雷達一般為0.1~1度。
出點數(shù)
激光雷達每秒發(fā)射的激光點數(shù),點數(shù)越多激光就可以越密集。目前主流激光雷達可以每秒發(fā)出幾萬點至幾十萬點激光。
線束
也叫等效點云密度,是激光雷達垂直方向上的激光的分布數(shù)量,一般為16線、32線、64線,越多越好。
激光雷達的作用
自動駕駛應用

  • 汽車激光雷達主要作用于自動駕駛上,也就是未來的無人駕駛,不過目前僅為自動駕駛輔助所應用。激光雷達在汽車上主要以多線束為主,可以起到幫助汽車感知道路環(huán)境,自行規(guī)劃行車路線,并控制車輛達到預定目標的作用。比如根據(jù)激光遇到障礙物后的折返時間,計算目標與自己的相對距離,從而可以幫助車輛識別路口與方向。

道路和高速公路方面的應用
標題標題標題標題
  • 滑坡分析,危害評估(滑坡變形測量與危害分析,滑石和流水分析)
  • 公路資產(chǎn)清查(交通標志,隔音障,護欄,下水道口,排水溝等)
  • 公路檢測(車轍,道路表面,道路變形)
  • 公路幾何模型(橫向和縱向的剖面分析)
  • 結構分析(立交橋)
  • 淹水評估分析
  • 在 GIS系統(tǒng)中的疊加分析
  • 公路測量,維護和勘察
  • 交通流量分析,安全評估和環(huán)境污染評估
  • 土石方量分析
  • 駕駛視野和安全分析
車載激光雷達的分類
  • 按照軟件和硬件的不同,目前激光雷達有20多種分類方法。不過買購網(wǎng)編輯知道目前主流的分類方法是按照的激光發(fā)射方式進行分類,也可以叫掃描方式,大體分為機械,混合和固態(tài)三種類型。

  • 機械激光雷達
    機械激光雷達在眾多激光雷達種類中擁有最強的視野,也是最早出現(xiàn)的結構形式。其所采用的機械結構,在工作時以一定的速度旋轉,使雷達獲得360°的水平全景視野,在垂直方向采用了定向分布式掃描。不過由于需要機械旋轉,有運動部件,導致雷達的可靠性差,壽命短。使得這種雷達目前無法通過車規(guī)級認證,大多用在非量產(chǎn)的高階自動駕駛驗證車上面。
  • 固態(tài)激光雷達
    固態(tài)的意思是激光雷達是一個整體,沒有需要旋轉和可動的掃描部件的激光雷達。它是未來激光雷達的終極形態(tài),由于沒有了旋轉部件,在可靠性和壽命上有極大的優(yōu)勢。
  • 混合固態(tài)雷達
    混合雷達是機械雷達和純固態(tài)雷達方案的妥協(xié)方案。與機械式激光雷達相比,只掃描前方一定角度內(nèi)的范圍;同純固態(tài)激光雷達相比,仍然有一些較小的活動部件。不過混合固態(tài)激光雷達在成本、體積等方面更容易得到控制,是目前階段量產(chǎn)裝車的主流產(chǎn)品。
車載激光雷達如何安裝
安裝在車頂
特點
站得高、望得遠、看得廣,安全度高。
  • 將激光雷達安放在車頂,起到車企想要達到“望得遠”的效果。面對復雜的路況,顯然位置越高越有利于監(jiān)視更遠的道路情況,提前做好預判。安裝的位置達到一定高度時,可以實現(xiàn)越過前車探測到前車的情況。將激光雷達安放在車頂,能夠避免甩泥、飛石、剮蹭等突發(fā)性事件的發(fā)生。但這種安裝方式對車輛的外觀造型也會存在較大的爭議。
安裝在前保險杠
特點
兼顧造型審美、保障近場低矮障礙物盲區(qū)。
  • Maigoo網(wǎng)編認為這種方式幾乎完美地將激光雷達起到了隱藏效果,如果再將前保險杠加以熏黑化處理,基本能夠滿足消費者的傳統(tǒng)審美觀。將激光雷達安置在保險杠位置,垂直方向上視野盲區(qū)更小,對近場低矮障礙物的識別更好。但由于安裝位置的過低,對于激光雷達的視野掃描范圍而言肯定是有一定弊端,免不了會出現(xiàn)遮擋以及盲區(qū)。
車載激光雷達和毫米波雷達的區(qū)別
  • 激光雷達使用激光作為探測手段,而毫米波雷達使用毫米波作為探測手段。毫米波的波長是毫米,激光本質上是電磁波,但波長要小得多,大概幾百納米,大概是毫米波的千分之一到萬分之一。


    此外,從實際效果來看,激光雷達獲得的點云數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后,可以被AI識別,準確判斷障礙物的類型,是人還是狗,是車還是樹,然后自動駕駛系統(tǒng)可以根據(jù)障礙物的類型更加智能,作為判斷的依據(jù)。

    但是毫米波的探測精度要低很多。它只能確定障礙物的大致形狀和距離,而不能用來獲取更精確的輪廓和三維形狀信息。毫米波雷達已經(jīng)廣泛應用于L1、L2的自動駕駛輔助系統(tǒng),如自動跟車,其中很多都使用了米波雷達。

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