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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

本文章由 MAIGOO編輯 上傳提供 2023-09-06 評論 0
導語

激(ji)光(guang)雷達(da)(da)(da)是(shi)以發(fa)射(she)光(guang)束探測目標的(de)位(wei)置(zhi)、速度(du)等(deng)特征(zheng)量的(de)雷達(da)(da)(da)系統,其相當于我(wo)們的(de)眼睛,具有很強大復雜的(de)信息(xi)感知和處理能力。激(ji)發(fa)光(guang)雷達(da)(da)(da)在很多(duo)年(nian)前(qian)就(jiu)被廣泛應用于飛機(ji)避障(zhang)、偵查成像、導彈(dan)制導等(deng)領域,應用場景極為(wei)豐富,現(xian)在逐漸應用在汽(qi)車行業上(shang)。車載激(ji)光(guang)雷達(da)(da)(da)主要作用于汽(qi)車安全技(ji)術和自動駕(jia)駛系統上(shang),但(dan)現(xian)階段(duan)產品還不夠完善(shan),成本還是(shi)過高。下(xia)面(mian)為(wei)大家詳(xiang)細介紹車載激(ji)光(guang)雷達(da)(da)(da)安裝使用。

車載激光雷(lei)達是什么

  • 車載激(ji)光雷達又稱車載三維(wei)激(ji)光掃描儀,是一(yi)種移動(dong)型三維(wei)激(ji)光掃描系(xi)統,是城市建(jian)模(mo)的最有(you)效(xiao)的工具之一(yi)。

    激光(guang)(guang)雷(lei)達(da)以激光(guang)(guang)束(shu)為(wei)信息(xi)(xi)載體,利用相位、振(zhen)幅(fu)、頻(pin)率(lv)等來搭載信息(xi)(xi),并將輻射源頻(pin)率(lv)提高到光(guang)(guang)頻(pin)段,能夠探測極微小(xiao)的目標(biao)。它是(shi)現(xian)代光(guang)(guang)學(xue)的前沿技術,涉及到物理(li)學(xue)的多(duo)個學(xue)科領域,融合了傳統雷(lei)達(da)和現(xian)代激光(guang)(guang)的優點,是(shi)一(yi)種(zhong)主動(dong)遙感的先進技術產物。

車載激光雷(lei)達的工作原理
  • 激光(guang)雷(lei)(lei)達(da)的工(gong)作原理與雷(lei)(lei)達(da)非常相(xiang)近。由(you)(you)激光(guang)器(qi)發射(she)出的脈(mo)沖激光(guang)由(you)(you)空中入(ru)射(she)到(dao)地面(mian)上(shang),打到(dao)樹(shu)木(mu)上(shang),道(dao)路上(shang),橋(qiao)梁(liang)上(shang),房(fang)子上(shang),引(yin)起散射(she)。一(yi)部分光(guang)波會經過反射(she)返(fan)回到(dao)到(dao)激光(guang)雷(lei)(lei)達(da)的接收(shou)器(qi)中。接收(shou)器(qi)通(tong)常是(shi)一(yi)個光(guang)電倍增管或(huo)一(yi)個光(guang)電二極管,它將(jiang)光(guang)信(xin)(xin)號(hao)轉變為電信(xin)(xin)號(hao),記(ji)錄下來。同時由(you)(you)所(suo)配備的計時器(qi)記(ji)錄下來同一(yi)個脈(mo)沖光(guang)信(xin)(xin)號(hao)由(you)(you)發射(she)到(dao)被接收(shou)的時間T。

    車載激光雷達系(xi)統的優劣主要取決于2D激光掃描儀的性能。ma_igoo小編(bian)了解,激光發射器線束(shu)的越(yue)(yue)多(duo),每秒采集的云點就(jiu)越(yue)(yue)多(duo)。然而線束(shu)越(yue)(yue)多(duo)也就(jiu)代表著(zhu)激光雷達的造價就(jiu)更加昂貴。

車載激(ji)光雷(lei)達(da)的優缺點
優點
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(guang)雷達的重要指標
測量距離
激光雷達的感知范圍,能探測多遠,目前主流的是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(shi)場角
激光雷達的水平視野角度(AOB),相當于我們人眼的橫向視野,最高360度。
垂直視(shi)場角
激光雷達的垂直視野角度(BOC),相當于我們人眼的豎向視野。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,我們經常看到的FOV,說的就是它,表示激光雷達的總視野。
測(ce)量時間(jian)和幀頻率
激光雷達的激光從發射到返回的時間,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(zong)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(chu)點數
激光雷達每秒發射的激光點數,點數越多激光就可以越密集。目前主流激光雷達可以每秒發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(qi)車(che)(che)激光(guang)雷達(da)主要作用于自動駕駛(shi)上,也就是未來的(de)(de)無(wu)人駕駛(shi)。不過目(mu)前僅為(wei)自動駕駛(shi)輔助所(suo)應用。激光(guang)雷達(da)在汽(qi)車(che)(che)上主要以多線(xian)(xian)束為(wei)主,可以起到(dao)幫(bang)助汽(qi)車(che)(che)感知(zhi)道路環境(jing),自行規劃(hua)行車(che)(che)路線(xian)(xian),并控制車(che)(che)輛達(da)到(dao)預定目(mu)標的(de)(de)作用。比如(ru)根據激光(guang)遇(yu)到(dao)障礙物后的(de)(de)折返時間(jian),計算(suan)目(mu)標與(yu)(yu)自己的(de)(de)相對距(ju)離,從而可以幫(bang)助車(che)(che)輛識別路口與(yu)(yu)方向。

道路和高速公路方面的應用
標(biao)題(ti)標(biao)題(ti)標(biao)題(ti)標(biao)題(ti)
  • 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,安全評估和環境污染評估
  • 土石方量分析
  • 駕駛視野和安全分析
車載(zai)激光雷(lei)達的分類
  • 按照軟件(jian)和硬件(jian)的不(bu)同(tong),目前激光(guang)雷達(da)有20多(duo)種分(fen)類(lei)方(fang)(fang)法。不(bu)過買購網編輯知(zhi)道目前主(zhu)流的(de)分(fen)類(lei)方(fang)(fang)法是(shi)按(an)照的(de)激光發射方(fang)(fang)式進行分(fen)類(lei),也可以叫掃(sao)描方(fang)(fang)式,大體(ti)分(fen)為機械,混合和固態三種類(lei)型(xing)。

  • 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級認證,大多用在非量產的高階自動駕駛驗證車上面。
  • 固態激光雷達
    固態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,由于沒有了旋轉部件,在可靠性和壽命上有極大的優勢。
  • 混合固態雷達
    混合雷達是機械雷達和純固態雷達方案的妥協方案。與機械式激光雷達相比,只掃描前方一定角度內的范圍;同純固態激光雷達相比,仍然有一些較小的活動部件。不過混合固態激光雷達在成本、體積等方面更容易得到控制,是目前階段量產裝車的主流產品。
車載激光(guang)雷達(da)如何安(an)裝(zhuang)
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,可以實現越過前車探測到前前車的情況。將激光雷達安放在車頂,能夠避免甩泥、飛石、剮蹭等突發性事件的發生。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(te)點
兼顧造型審美、保障近場低矮障礙物盲區。
  • Maigoo網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,免不了會出現遮擋以及盲區。
車(che)載激光雷達(da)和(he)毫米波雷達(da)的區別(bie)
  • 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(mi)波(bo)(bo)(bo)的(de)波(bo)(bo)(bo)長(chang)是(shi)毫米(mi),激光本(ben)質上是(shi)電磁(ci)波(bo)(bo)(bo),但波(bo)(bo)(bo)長(chang)要小(xiao)得多(duo),大概(gai)(gai)幾百納米(mi),大概(gai)(gai)是(shi)毫米(mi)波(bo)(bo)(bo)的(de)千分之一到萬(wan)分之一。


    此外,從實際效(xiao)果(guo)來看,激光雷(lei)達獲得的點云數據(ju)經過處理后,可以被AI識別,準確判斷障礙物(wu)的(de)類型,是(shi)人還是(shi)狗,是(shi)車還是(shi)樹,然(ran)后(hou)自動駕(jia)駛系統(tong)可以根據障礙物(wu)的(de)類型更加智能(neng),作為判斷的(de)依據。

    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。毫米波雷達已經廣泛應用于L1、L2的自(zi)動駕駛(shi)輔助系統(tong),如自(zi)動跟車,其(qi)中很多都使用了米波雷(lei)達。

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