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车载激光雷达有什么作用 车载激光雷达安装使用

本文章由 MAIGOO编辑 上传提供 2022-09-06 评论 发布 纠错/删除 版权声明 0
导语

激光雷达是以发射光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统,其相当于我们的眼睛,具有很强大复杂的信息感知和处理能力。激光雷达在很多年前就被广泛应用于飞机避障、侦查成像、导弹制导等领域,应用场景极为丰富,现在逐渐应用在汽车行业上。车载激光雷达主要作用于汽车安全技术和自动驾驶系统上,但现阶段产品还不够完善,成本还是过高。下面为大家详细介绍车载激光雷达安装使用。

车载激光雷达是什么

  • 车载激光雷达又称车载三维激光扫描仪,是一种移动型三维激光扫描系统,是城市建模的最有效的工具之一。

    激光雷达以激光束为信息载体,利用相位、振幅、频率等来搭载信息,并将辐射源频率提高到光频段,能够探测极微小的目标。它是现代光学的前沿技术,涉及到物理学的多个学科领域,融合了传统雷达和现代激光的优点,是一种主动遥感的先进技术产物。

车载激光雷达的工作原理
  • 激光雷达的工作原理与雷达非常相近。由激光器发射出的脉冲激光由空中入射到地面上,打到树木上,道路上,桥梁上,房子上,引起散射。一部分光波会经过反射返回到到激光雷达的接收器中。接收器通常是一个光电倍增管或一个光电二极管,它将光信号转变为电信号,记录下来。同时由所配备的计时器记录下来同一个脉冲光信号由发射到被接收的时间

    车载激光雷达系统的优劣主要取决于2D激光扫描仪的性能。ma_igoo小编了解,激光发射器线束的越多,每秒采集的云点就越多。然而线束越多也就代表着激光雷达的造价就更加昂贵。

车载激光雷达的优缺点
优点
测量的准确性和测距的精度高。
信息获取能力,尤其是三维信息获取能力,比微波和毫米波要好得多。
缺点
会受天气的影响,例如雾和雨对它的测距会有影响,影响最严重的就是沙尘暴。
价格昂贵,没有办法真正广泛应用,除非是非常高档的车。
激光雷达的重要指标
测量距离
激光雷达的感知范围是多远,目前主流的产品的测量距离是150m。
测距精度
激光雷达对探测距离的精确度,目前主流是厘米级的精度。
水平视场角
激光雷达的水平视野角度(AOB),相当于我们人眼的横向视野,最高360度。
垂直视场角
激光雷达的垂直视野角度(BOC),相当于我们人眼的竖向视野。越大越好,目前主流为30度/15度。垂直视场角和水平视场角合称为视场角度,我们经常看到的FOV,说的就是它,表示激光雷达的总视野。
测量时间和帧频率
激光雷达的激光从发射到返回的时间,相当于一个测量周期所花费的时间。时间越短对运动信息的采集就越好,高速行驶时的反应时间就越短。
纵向和水平分辨率
也叫角分辨率,相当于我们显示器的分辨率,度数越小,得到的图像就越清晰。目前主流的激光雷达一般为0.1~1度。
出点数
激光雷达每秒发射的激光点数,点数越多激光就可以越密集。目前主流激光雷达可以每秒发出几万点至几十万点激光。
线束
也叫等效点云密度,是激光雷达垂直方向上的激光的分布数量,一般为16线、32线、64线,越多越好。
激光雷达的作用
自动驾驶应用

  • 汽车激光雷达主要作用于自动驾驶上,也就是未来的无人驾驶,不过目前仅为自动驾驶辅助所应用。激光雷达在汽车上主要以多线束为主,可以起到帮助汽车感知道路环境,自行规划行车路线,并控制车辆达到预定目标的作用。比如根据激光遇到障碍物后的折返时间,计算目标与自己的相对距离,从而可以帮助车辆识别路口与方向。

道路和高速公路方面的应用
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  • 滑坡分析,危害评估(滑坡变形测量与危害分析,滑石和流水分析)
  • 公路资产清查(交通标志,隔音障,护栏,下水道口,排水沟等)
  • 公路检测(车辙,道路表面,道路变形)
  • 公路几何模型(横向和纵向的剖面分析)
  • 结构分析(立交桥)
  • 淹水评估分析
  • 在 GIS系统中的叠加分析
  • 公路测量,维护和勘察
  • 交通流量分析,安全评估和环境污染评估
  • 土石方量分析
  • 驾驶视野和安全分析
车载激光雷达的分类
  • 按照软件和硬件的不同,目前激光雷达有20多种分类方法。不过买购网编辑知道目前主流的分类方法是按照的激光发射方式进行分类,也可以叫扫描方式,大体分为机械,混合和固态三种类型。

  • 机械激光雷达
    机械激光雷达在众多激光雷达种类中拥有最强的视野,也是最早出现的结构形式。其所采用的机械结构,在工作时以一定的速度旋转,使雷达获得360°的水平全景视野,在垂直方向采用了定向分布式扫描。不过由于需要机械旋转,有运动部件,导致雷达的可靠性差,寿命短。使得这种雷达目前无法通过车规级认证,大多用在非量产的高阶自动驾驶验证车上面。
  • 固态激光雷达
    固态的意思是激光雷达是一个整体,没有需要旋转和可动的扫描部件的激光雷达。它是未来激光雷达的终极形态,由于没有了旋转部件,在可靠性和寿命上有极大的优势。
  • 混合固态雷达
    混合雷达是机械雷达和纯固态雷达方案的妥协方案。与机械式激光雷达相比,只扫描前方一定角度内的范围;同纯固态激光雷达相比,仍然有一些较小的活动部件。不过混合固态激光雷达在成本、体积等方面更容易得到控制,是目前阶段量产装车的主流产品。
车载激光雷达如何安装
安装在车顶
特点
站得高、望得远、看得广,安全度高。
  • 将激光雷达安放在车顶,起到车企想要达到“望得远”的效果。面对复杂的路况,显然位置越高越有利于监视更远的道路情况,提前做好预判。安装的位置达到一定高度时,可以实现越过前车探测到前车的情况。将激光雷达安放在车顶,能够避免甩泥、飞石、剐蹭等突发性事件的发生。但这种安装方式对车辆的外观造型也会存在较大的争议。
安装在前保险杠
特点
兼顾造型审美、保障近场低矮障碍物盲区。
  • Maigoo网编认为这种方式几乎完美地将激光雷达起到了隐藏效果,如果再将前保险杠加以熏黑化处理,基本能够满足消费者的传统审美观。将激光雷达安置在保险杠位置,垂直方向上视野盲区更小,对近场低矮障碍物的识别更好。但由于安装位置的过低,对于激光雷达的视野扫描范围而言肯定是有一定弊端,免不了会出现遮挡以及盲区。
车载激光雷达和毫米波雷达的区别
  • 激光雷达使用激光作为探测手段,而毫米波雷达使用毫米波作为探测手段。毫米波的波长是毫米,激光本质上是电磁波,但波长要小得多,大概几百纳米,大概是毫米波的千分之一到万分之一。


    此外,从实际效果来看,激光雷达获得的点云数据经过处理后,可以被AI识别,准确判断障碍物的类型,是人还是狗,是车还是树,然后自动驾驶系统可以根据障碍物的类型更加智能,作为判断的依据。

    但是毫米波的探测精度要低很多。它只能确定障碍物的大致形状和距离,而不能用来获取更精确的轮廓和三维形状信息。毫米波雷达已经广泛应用于L1、L2的自动驾驶辅助系统,如自动跟车,其中很多都使用了米波雷达。

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