智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)-項(xiàng)目五 激光雷達(dá)標(biāo)定及應(yīng)用

智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)激光雷達(dá)

標(biāo)定及應(yīng)用PART5

激光雷達(dá)到底是什么?為何如此昂貴?原來，激光雷達(dá)是一種識別更精準(zhǔn)、識別范圍更大、能實(shí)現(xiàn)立體建模的智能感知設(shè)備，此前更多應(yīng)用于軍工領(lǐng)域，近年來，隨著不斷將自動駕駛技術(shù)作為賣點(diǎn)，車頭車身開始安裝越來越多的攝像頭當(dāng)做“汽車之眼”，在光線不足和雨雪天氣中，攝像頭識別能力大大下降，這時就需要添加雷達(dá)作為識別補(bǔ)充。相比此前車企主要應(yīng)用的毫米波雷達(dá)，現(xiàn)在的激光雷達(dá)成本要高許多，于是，一批車企開始搶裝這一新設(shè)備，以此吸引消費(fèi)者，搶占市場，除了維修價格昂貴，還有維修周期較長，“等調(diào)配零件至少需要一周時間，還需要安裝維修以及調(diào)試，可能幾周都開不上車了?！标愊壬械綗o奈，激光雷達(dá)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知傳感器的發(fā)展趨勢，確保無人駕駛的安全冗余性。本項(xiàng)目主要介紹激光雷達(dá)的相關(guān)基本知識、激光雷達(dá)的標(biāo)定測試以及激光雷達(dá)的應(yīng)用。情景導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)一、激光雷達(dá)1.激光雷達(dá)的定義

激光雷達(dá)LIDAR-light

DetectedAnd

Ranging)是一套復(fù)雜的光機(jī)系統(tǒng),它結(jié)合了光源、光電探測等技術(shù)。有時還包括計算機(jī)圖象處理技術(shù)，能夠同時獲得方位、俯仰角度、距離、強(qiáng)度等信息，特別適合用于森林結(jié)構(gòu)的估計、城市建設(shè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域。理論知識2.激光雷達(dá)的組成(１)激光發(fā)射部分(３)激光接收系統(tǒng)(４)信息處理系統(tǒng)(２)掃描系統(tǒng)3.激光雷達(dá)的特點(diǎn)

激光雷達(dá)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展到跟高級別自動駕駛(Ｌ４級及以上)的必備傳感器之一，其主要的特點(diǎn)有:(１)激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)(２)激光雷達(dá)的缺點(diǎn)１)體積大2)價格貴１)分辨率高３)低空探測性能好４)探測范圍更廣２)抗干擾能力強(qiáng)4.激光雷達(dá)的測量原理

目前市場上主流的智能網(wǎng)聯(lián)汽車車載激光雷達(dá)的測距原理主要有:三角測距法、飛行時間法(Ｔｉｍｅｏｆｆｌｉｇｈｔ，ＴＯＦ)和調(diào)幅連續(xù)波(ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｅｄＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ，ＡＭＣＷ)測距法。

(１)三角測距法A(２)飛行時間法(Time

offlight,TOF)(３)調(diào)幅連續(xù)波測距法BC5.激光雷達(dá)的分類

激光雷達(dá)可根據(jù)掃描方式有無機(jī)械轉(zhuǎn)動部件可以分為:機(jī)械旋轉(zhuǎn)、混合固態(tài)、純固態(tài)，混合固態(tài)分為MEMS、轉(zhuǎn)鏡，純固態(tài)分為相控陣OPA、Fｌａｓｈ。(１)機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)A(２)混合固態(tài)激光雷達(dá)B(３)固態(tài)激光雷達(dá)C6.激光雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)

激光雷達(dá)技術(shù)指標(biāo)主要有最大探測距離、距離分辨率、測距精度、測量幀頻、數(shù)據(jù)采樣率、視場角、角度分辨率、波長等。１)最大探測距離２)距離分辨率３)測距精度４)測量幀頻５)數(shù)據(jù)采樣率6)視場角７)角度分辨率８)波長二、激光雷達(dá)的標(biāo)定測試1.激光雷達(dá)與相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定的相關(guān)坐標(biāo)系(２)激光雷達(dá)坐標(biāo)系(４)圖像坐標(biāo)系(１)世界坐標(biāo)系(３)攝像機(jī)坐標(biāo)系2.坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系

攝像機(jī)坐標(biāo)系與激光雷達(dá)坐標(biāo)系關(guān)系攝像機(jī)坐標(biāo)系與圖像坐標(biāo)系關(guān)系激光雷達(dá)坐標(biāo)系與圖像像素坐標(biāo)系的關(guān)系1323.激光雷達(dá)和相機(jī)的聯(lián)合標(biāo)定方法

如圖5-13所示,為激光雷達(dá)與相機(jī)的聯(lián)合標(biāo)定裝置,因?yàn)榇嬖诩庸ず桶惭b誤差，旋轉(zhuǎn)矩陣Ｒ和平移矩陣Ｔ的真實(shí)值與設(shè)計值相差較大，因此需要更加準(zhǔn)確的結(jié)果來進(jìn)行傳感器之間的數(shù)據(jù)融合。

(１)標(biāo)定方案設(shè)計聯(lián)合標(biāo)定試驗(yàn)中使用的標(biāo)定板如圖5-14所示。

三、激光雷達(dá)的應(yīng)用1.智能網(wǎng)聯(lián)汽車激光雷達(dá)的應(yīng)用場景車載激光雷達(dá)的主要應(yīng)用場景有:障礙物分類、障礙物跟蹤、車道標(biāo)志線檢測和高精度定位等。aaa(１)障礙物分類aaa(２)障礙物跟蹤aaa(３)車道線檢測aaa(４)高精度定位2.車載激光雷達(dá)的配置及相關(guān)車型介紹

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的自動駕駛能力與車載芯片的算力息息相關(guān)，自動駕駛等級每增加一級。所需的芯片算力往往需要呈數(shù)十倍的上升。(１)北汽阿爾法Ｓ如圖５-２０所示：為ARCFOX極狐阿爾法Ｓ華為ＨＩ版的實(shí)車照片(２)小鵬Ｐ５如圖５-２１所示為小鵬Ｐ５的實(shí)車圖片。

(１３)電氣特性測試(３)蔚來ＥＴ７如圖５-２２所示，為該車的實(shí)車圖片。(４)智己Ｌ７如圖５-２３所示為該車的實(shí)車圖片。

(１３)電氣特性測試技能提升

1.Ｍ１激光雷達(dá)接口3.將Ｍ１激光雷達(dá)與電腦連接4.安裝Wireshark軟件5.開始連接Ｍ１激光雷達(dá)2.激光雷達(dá)接線盒連接Ｍ１速騰半固態(tài)激光雷達(dá)具體步驟:

學(xué)習(xí)小結(jié)1.激光雷達(dá)主要分成:激光發(fā)射部分、掃描系統(tǒng)、激光接受部分和信息處理四大部分。2.車載激光雷達(dá)的測距原理主要有:三角測距法、飛行時間法(Timeofflight,TOF)和調(diào)幅連續(xù)波(AmplitudeModulatdeContinouousWave,AMCW)測距法。3.激光雷達(dá)技術(shù)指標(biāo)主要有最大探測距離、距離分辨率、測距精度、測量幀頻、數(shù)據(jù)采樣率、視場角、角