智聯(lián)網汽車技術 課件 4.4激光雷達

激光雷達項目二

汽車信息感知系統(tǒng)任務4環(huán)境感知技術

主講人：曾鑫智能網聯(lián)汽車技術課程導入課程導入學習目標理解激光雷達的定義和基本工作原理01掌握激光雷達的優(yōu)點和缺點及其安裝部位02了解激光雷達的發(fā)展趨勢和前景03激活舊知你們知道在無人駕駛汽車中，通常用什么雷達來獲得周圍環(huán)境的3D數(shù)據嗎？激光雷達探索新知激光雷達是利用激光技術進行測距和定位的設備，以發(fā)射激光束來探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)，它向目標發(fā)射探測信號（激光束），然后將接收到的從目標反射回來的信號（目標回波）與發(fā)射信號進行比較，作適當處理后，就可獲得目標的有關信息，如目標距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)。激光雷達激光雷達的定義探索新知激光雷達的定義激光雷達的優(yōu)勢分辨率高隱蔽性好抗干擾能力更強探索新知激光雷達的定義激光雷達工作原理紅色實線：表示激光灰色虛線：表示超出測量范圍紅色圓點：表示發(fā)射的激光束遇到障礙物之后形成的測量點探索新知激光雷達的定義激光雷達的優(yōu)缺點缺點價格昂貴；受天氣影響；難以測量透明和亮面物體；視野有限；重量較大；不能準確識別物體的顏色和種類；不能識別文字等信息。優(yōu)點激光雷達相比于其它傳感器，具有高精度、高速度、高準確性、可視化程度高、不受電磁干擾等優(yōu)點，適用范圍廣泛。探索新知激光雷達安裝位置激光線束一般小于8，常見的有單線激光雷達和四線激光雷達。裝在四周的激光雷達激光線束一般不小于16，常見的有16、32、64線激光雷達。裝在車頂?shù)募す饫走_探索新知激光雷達的結構組成激光雷達的構成探索新知小貼士發(fā)射系統(tǒng)：由激光光源周期性發(fā)射激光脈沖；光電旋轉編碼器：控制發(fā)射激光的方向和線數(shù)；轉鏡：將激光發(fā)射至目標物體；接收器：接收被測物體反射回來的激光，產生接收信號；信號處理系統(tǒng)：接收信號經過放大處理和數(shù)模轉換。激光雷達各組成的主要功能探索新知激光雷達的結構組成激光雷達發(fā)射系統(tǒng)工作原理發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的激光是不連續(xù)的，是以脈沖形式發(fā)送，發(fā)射系統(tǒng)在一秒鐘內產生的脈沖個數(shù)稱為脈沖重復頻率（PRF）。發(fā)射系統(tǒng)探索新知激光雷達的結構組成激光雷達發(fā)射系統(tǒng)工作原理發(fā)射器的重頻越高，單位時間內呈現(xiàn)在激光雷達上的點數(shù)就越多，所以也稱為激光雷達的發(fā)射點頻。激光雷達每秒發(fā)射的點數(shù)一般從幾萬點至幾十萬點左右，點數(shù)越多，越容易識別物體的特性。發(fā)射系統(tǒng)激光雷達的結構組成接收光學系統(tǒng)光電探測器回波檢測處理電路激光雷達的接收單元探索新知探索新知激光雷達的結構組成激光雷達發(fā)射系統(tǒng)工作原理激光器發(fā)射的激光照射到障礙物以后，通過障礙物的反射，會經由鏡頭組匯聚到接收器上。其功能是完成信號能量匯聚、濾波、光電轉變、放大和檢測等。接收系統(tǒng)探索新知激光雷達的結構組成激光雷達發(fā)射系統(tǒng)工作原理信號處理系統(tǒng)的任務是既要完成對各傳動機構、激光器、掃描機構及各信號處理電路的同步協(xié)調與控制，又要對接收器送出的信號進行處理，根據這些信息計算出目標物體的距離信息。信號處理系統(tǒng)探索新知激光雷達的工作原理激光雷達工作原理探索新知激光雷達的工作原理單線激光雷達接收畫面探索新知激光雷達的工作原理64線激光雷達光束分布探索新知激光雷達的工作原理激光雷達測距原理a)脈沖法b)相位法激光雷達的測距原理是通過測算激光發(fā)射信號與激光回波信號的往返時間，從而計算出目標的距離。首先雷達發(fā)出激光束，激光束碰到障礙物后被反射回來，接收系統(tǒng)進行接收和處理、從而得知激光從發(fā)朝至被反射回來并接收之間的時間，即激光的飛行時間、根據飛行時間，可以計算出障礙物的距離。根據所發(fā)射激光信號的不同形式，激光測距方式可分為脈沖法激光測距和相位法激光測距兩大類。S為待測距離，c為光在空氣中傳播的速度。C=3x108m/s；T為激光脈沖從發(fā)射到接收的時間，為發(fā)射波和返回波之間的相位差，f為正弦波頻率。測距原理探索新知激光雷達的工作原理脈沖法的原理是激光雷達的發(fā)射器發(fā)出脈沖激光，脈沖激光照射到障礙物后會有部分激光反射回來，由激光雷達的接收器接收，同時激光雷達內部可以記錄發(fā)射和接收的飛行時間間隔，根據光速可以計算出要測量的距離。脈沖法激光測距探索新知激光雷達的工作原理相位法的原理是由激光發(fā)射器發(fā)出強度調制的連續(xù)激光信號，激光照射到障礙物后反射回來，測量光束在往返中會產生相位的變化，通過計算激光信號在雷達與障礙物之間來回飛行產生的相位差，即可換算出障礙物的距離。相位法激光測距測速原理多普勒頻移目標與激光雷達之間存在相對速度時，接收回波信號的頻率與發(fā)射信號的頻率之間會產生一個頻率差，相對速度越高，頻率差越大。激光雷達的測距原理以一定時間間隔連續(xù)測量目標距離，用兩次目標距離的差值除以時間間隔就可得知目標的速度值，速度的方向根據距離差值的正負就可以確定。探索新知激光雷達的工作原理探索新知激光雷達的未來發(fā)展趨勢01技術指標提升02全固態(tài)是車用激光雷達的技術發(fā)展趨勢03未來的車用激光雷達須具備小型化和輕量化的特點04環(huán)境適應和抗干擾能力是未來激光雷