聊聊車載激光雷達那些事
作者: 嶺緯科技發(fā)表時間:2021-05-13 10:03:01
激光雷達這一產(chǎn)品開始反復(fù)出現(xiàn)在人們的視野中,不再那么深不可測,但真正了解它的人其實并不多。而且由于激光雷達分類繁多,要一一弄清也并非易事,所以我們就先從與自動駕駛密切相關(guān)的車載激光雷達入手,來大致了解一下它到底有什么特別之處。
世間沒有絕對完美的事物
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)。其工作原理就是通過不斷向周圍目標發(fā)射探測信號(激光束),并接收返回的信號(目標回波)來計算和描述被測量物理的有關(guān)信息,如目標距離、方位、高度、姿態(tài)、形狀等參數(shù),以達到動態(tài)3D掃描的目的。
根據(jù)這一原理我們可以知道,激光雷達線束越多,視線越密集,測量的精準度、分辨率和安全性也就越高。而車載激光雷達也普遍采用多個激光發(fā)射器和接收器,來建立三維點云圖。從當前市場上較常見的車載激光雷達來看,機械式多線束激光雷達是主流方案,主要有4線/8線/16線/32線的,最高級別的64線和128線產(chǎn)品也有,但至今全球仍然只有Velodyne公司一家獨有。
不過即使只是4線級別的激光雷達,與其他汽車感應(yīng)識別技術(shù)(標準車載雷達及毫米波雷達等)相比,優(yōu)勢也很明顯:
1、分辨率高:激光雷達工作于光學(xué)波段(特殊波段),頻率比微波高2-3個數(shù)量級以上,并可同時跟蹤多個目標,因此,激光雷達具有極高的距離分辨率、角分辨率和速度分辨率,這就意味著它能偵測到更小的物體,并且分辨出這些物體是行人、車輛或是垃圾堆,這也是激光雷達最顯著的優(yōu)點。
2、抗干擾能力強:激光屬于直線傳播、方向性好、光速非常窄,只有在其傳播路徑上才能接收到,所以干擾信號也很難進入激光雷達的接收機,另外,對于激光雷達而言,只有被照射的目標才會產(chǎn)生反射,完全不會受地物回波的影響,因此可探測低空/超低空目標,探測性遠高于微波雷達。
3、獲取的信息量豐富:可直接獲取目標的距離、角度、反射強度、速度等信息,生成目標的多維度圖像,使得整個畫面更加直觀。
當然,車載激光雷達也并非沒有缺點,容易受天氣影響便是其天生缺陷。比如在雨雪、濃霧、沙塵暴等天氣條件下,不僅激光束的傳播距離大受影響,大氣環(huán)流還會使激光束發(fā)生畸變、抖動,直接影響激光雷達的測量精度,嚴重影響行車安全。但毫米波雷達穿透煙、霧、灰塵的能力強(波長越長,穿透性越強),相比于激光雷達是一大優(yōu)勢。這就有點類似于,汽車的鹵素大燈與氙氣大燈的區(qū)別,雖然都覺得氙氣燈比鹵素燈更高級一些,但在雨雪、霧霾等能見度低的天氣里,鹵素大燈穿透性卻更好,更有優(yōu)勢。
這也是為什么大多數(shù)研發(fā)自動駕駛技術(shù)的汽車廠家都認為,要實現(xiàn)全自動駕駛,攝像頭、雷達、激光雷達這三大傳感器系統(tǒng)缺一不可,因為只有它們各自發(fā)揮優(yōu)勢,共同協(xié)作,才有可能實現(xiàn)這一美好愿景。
除此之外,高昂的成本、售價是車載激光雷達的另一大劣勢。正如上文所說,激光雷達線束越多,測量精準度越高,但相應(yīng)的價格也就越昂貴。譬如之前國內(nèi)各類關(guān)于自動駕駛的相關(guān)報道中都有提及的業(yè)界領(lǐng)軍Velodyne的64線激光雷達,售價居然去到了70萬元,比眾多豪華品牌整車售價還貴??上攵?,該公司旗下的128線激光雷達的造價只會更加昂貴,能真正用得起的廠家估計都沒幾個,更別說消費者買單與否了。