如何在自动驾驶中应用激光雷达

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激光雷达目前广泛应用于社会多个领域,是一种极为先进的环境感知传感器。有了激光雷达技术,汽车自动驾驶领域取得了一定突破,给现代汽车技术带来翻天覆地的变化,从根本上将驾驶人员解放,从而大大提升驾驶的安全性、时效性以及舒适性,使汽车经济获得巨大提升。自动驾驶技术也能够很大程度减少群众的交通出行成本,让出行更加方便。那么激光雷达技术究竟是怎样的发挥作用的呢?本文将针对激光雷达在自动驾驶中的技术应用进行探讨,对激光雷达的技术优势进行研究。

一、激光雷达技术的优势有哪些?

激光雷达在进行运作时,通过发射机发射具有制定功率的激光束,空气传输至目标物表面,再由接收置将反射波收回,对回收信号进行分析,提取出数据信息。通过反复的测 量和反射,将回波信号进行散射时的频率变化、时间间隔以及激光束方向确定与目标物间方向、速度以及距离,根据激光器的角度和自身位置,计算出目标位反射回波的坐标。在需要目标物上所有目标点的信息时,反复进行扫描,通过数据加工进行成像,从而模拟出准确的三维立体模型。目标物的移动速度和时间判断要由反射光线的多普勒频移来进行测定。

激光雷达

图1  激光雷达的工作原理

 ( 一) 穿透效果较好,反复进行回波。当激光束在植被中进行放射时,也能够得到较好的传播效果。通过在树枝、地面以及绿地中进行多次的光束反射,回波数增加,从而达到 一般雷达不能够满足的效果。针对地面回波的数据分析,激光雷达有着更为鲜明的优势,对于克服植被以及绿地影响有着非常好的效果,将人类探测地面地表的精确性大大提升。

 ( 二) 便携性和时效性更强。激光雷达的重量很低、体积也较小,工作效率有充分保证。激光束的发射口径仅为 3 ~ 7cm,大多数情况下工作人员都能够进行单独应用。相对于 其他类型的类型,激光雷达的便携性和实用性都更加优秀,能够很大程度地减少人力资源的使用,占用更少的物力,将 激光探测技术变得富有时效性,能够应用和推广的领域也更 加广泛。

 ( 三) 激光束探测能力过硬。激光束能够进行探测的次数非常之多,并且由于波束呈现细窄条状,数据密度较大,能够收集到的数据信息也更加庞大,每秒能够监测约十万个目标点。这种技术对于还原物体表面、构建三维立体模型、还原地表地貌有着较为非常大的便利。并且通过调节节点和采集间隔,将激光雷达的工作效率最大化提高,增强其在不同环境中的适应性。

二、激光雷达技术的怎样的分类?

 社会中的激光雷达产品较多,根据雷达的扫描原理划分可以分为固态式激光雷达和旋转式激光雷达。根据激光扫 描的线束划分能够分为多线激光雷达和单线激光雷达。多 线型激光雷达有着多条激光光束,通常采用非机械性的扫描 固态控阵形式,对周围环境的感知能力非常强。通常应用于 自动驾驶系统,能够对多个物体进行运动轨迹的检测,对周 围环境构建立体模型。但由于成本价格和技术要求过高,市场和推广不易进行,产品产出较少。单线激光雷达主要应用于服务类机器人,最为常见的自动吸尘器、扫地机器人等。 这种雷达类型成本较低、扫描速度较快,分辨率较高。但是由于其接收器和发射器都是单路和单频点激光束,不能够适应如交通道路等复杂场景。

激光雷达

图2 激光雷达的 CAD 模型与成品图

  • 激光雷达在自动驾驶及交通领域中有哪些应用?

 智能化车辆普遍应用激光雷达探测技术,其对于辅助驾 驶员驾驶以及驾驶安全有着关键作用。常见的有自动驾驶 系统、自动游船系统、自动停车系统、辅助制动系统等类型。 在自动驾驶系统之中,激光雷达能够为制定自动驾驶模型提 供详尽的数据信息,并且能够对多个传感器的数据信息进行 感知。自动停车系统中,激光雷达设备装置在车辆顶部或车身之上,检测停车位置周围的道路交通以及人流车辆密度,对障碍物提前做出判断和反应,保证车辆在作出决策指令时的环境录入准确和安全。激光雷达对于智能运输系统也有着非常关键的作用,并且被广泛应用于电子支付系统、交通检测系统、道路执法系统等领域。

三:小结

关于激光雷达技术,在各大领域已经有了广泛的应用,尽管我国关于激光雷达的研究和技术近年来在不断发展,但与国际水平相比仍然有一定差距,针对国产的激光雷达技术仍旧要不断研究和开发。将激光雷达技术应用在自动驾驶系统之中,能够大大提高车辆的安全性和时效性,待激光雷达技术普遍成熟之时,或许我们所期望的无人驾驶时代能够更快的来临。

 

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