(第369期)

文丨高工

汽车主机厂ADAS研发人员

学习是一个过程,车载激光雷达技术现在正处于从研发到量产的关键时期。其中,激光雷达的几线几线是啥意思,你搞清楚了吗?

简介:

激光雷达是集激光、全球定位系统(GPS)、和IMU(惯性测量装置)三种技术于一身的系统,相比普通雷达,激光雷达具有分辨率高,隐蔽性好、抗干扰能力更强等优势。随着科技的不断发展,激光雷达的应用越来越广泛,在机器人、无人驾驶、无人车等领域都能看到它的身影。

激光雷达

激光雷达按线数分类:

1.单线激光雷达

单线激光雷达主要用于规避障碍物,其扫描速度快、分辨率强、可靠性高。由于单线激光雷达比多线和3D激光雷达在角频率和灵敏度反映更加快捷,所以,在测试周围障碍物的距离和精度上都更加精确。但是,单线雷达只能平面式扫描,不能测量物体高度,有一定局限性。当前主要应用于服务机器人身上,如我们常见的扫地机器人。


(很好理解,只扫面二维肯定会在速度上优于三维,但在Z向上没有数据。不由得想起了《三体》中大刘对于四维空间的描述:从物体内部看透三维空间。若从四维空间回到三维空间则会感到幽闭恐惧,窒息感!)

2.多线激光雷达

多线激光雷达主要应用于汽车的雷达成像,相比单线激光雷达在维度提升和场景还原上有了质的改变,可以识别物体的高度信息。多线激光雷达常规是2.5D,而且可以做到3D。目前在国际市场上推出的主要有 4线、8线、16 线、32 线和 64 线。那么问题就来了:激光雷达的64线,32线,16线,8线4线是怎么分的,技术原理是啥?

雷达分单线和多线

单线雷达就是只有一个激光发射器和接收器,经过电机的旋转,投射到前面障碍物是一条线,这样的好处是数据量处理起来比较少,效率高,稳定性好,技术成熟,但是只能检测同一个高度的障碍物,不能测量整体轮廓,多应用于扫地机器人、酒店服务机器人

单线雷达扫描

多线雷达目前市场有4线、8线、16线、32线、64线、128线,就是在垂直方向上具有多个发射器和接收器,通过电机的旋转,获得多条线束,线数越多,物体表面轮廓越完善,当然处理的数据量越大,对硬件要求越高;多线雷达主要应用在无人驾驶上,可以计算物体的高度信息,并对周围环境进行3D建模

多线雷达形成39.9°垂直视场角

每相连激光发射器之间形成的角度就是其角分辨率,一般各角度是相同的,但也有不等的,比如禾赛的40线激光雷达,角分辨率0.33°(-6°到+2°),角分辨率1°(-16°到-2°,+2°到+7°);这样做的目的是可以充分捕捉远处物体的特征,不至于因视场角过大,激光器的射线在远距离时超出障碍物外而失效,至于实际的效果有待市场验证

禾赛40线(线束1到6,30到40角分辨率1°,6到30角分辨率0.33°)

(此处不这么理解,视场角很高或很低时,它的实际利用率是较小的,故而分辨率可以适当较大些,减少计算量。把算力留给更具实用性的中间FOV区域。

禾赛40线50米外投射在人身上的线束为6条,比HDL-64线雷达多一条

3D构建能力与准确的深度知觉,决定了激光雷达在工业勘测与自动驾驶界不可撼动的重要地位。

学过物理就会清楚,“激光”这种光源,有很多神奇之处。作为一种平行光,它不会像手电筒的光一样发散,即便光线打出后遇到了一块石头的阻挡,其传播也会保持垂直。

你可以想象自己在钻木取火,双手不断揉搓一根木柴,木柴360°不停旋转,水平向外发射激光,打到物体后再反射回来,最终划出一个凹凸不平的光圈。而我们平时听到的32线、64线机械式激光雷达,就是由32或64根激光线圈平行排列的扫描线数。

当然,用肉眼观察,激光雷达打出的图像远没有二维照片好看(下图):

无数激光点根据物体距离的不同,在平面上打出深浅不一的线性阴影,很像我们小时候吃比巴卜泡泡糖抽到的铅笔拓印画:用铅笔狠狠涂上几十层,就能慢慢浮现出一幅线条感十足的简笔画。

最后,我们从追踪目标的角度来看,64线的激光雷达可以同时追踪64个目标,32线的激光雷达可以同时追踪32个目标。也就是说“线”的数量对应着可以同时追踪的目标个数。

另附:

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船尾说车

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