智能網(wǎng)聯(lián)傳感器裝配與調(diào)試 課件 項(xiàng)目5-激光雷達(dá)的認(rèn)知、安裝與標(biāo)定

PART05激光雷達(dá)的認(rèn)知、安裝與標(biāo)定智能網(wǎng)聯(lián)傳感器裝配與調(diào)試TASK01激光雷達(dá)的認(rèn)知任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知

激光雷達(dá)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車不可或缺的組成部分。無論是單線還是多線激光雷達(dá)，又或是機(jī)械式或是固態(tài)式激光雷達(dá)，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上都承擔(dān)著人類眼睛的作用，“觀察道路情況，查看車輛、行人”等等，但有些激光雷達(dá)安裝在車輛頂部，有些安裝在車輛后視鏡位置，有些安裝在前保險(xiǎn)杠牌照位置，都發(fā)揮著重要作用。你知道他們的區(qū)別嗎？**情景引入**一、基本概念任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知

1.激光

激光，顧名思義，指原子受激輻射的光放大，簡(jiǎn)稱激光。**信息資訊**激光良好的單色性，確保了光束能精確的聚焦在焦點(diǎn)上，即獲得高的光功率密度——光束亮度指標(biāo)激光則是在飛行了很遠(yuǎn)的距離后依然保持原方向，很少散開，即聚光效果好激光發(fā)射器發(fā)射的光量子在傳遞過程中發(fā)生共振，其波長(zhǎng)、頻率、偏振方向都一致，具有非常強(qiáng)的干涉性偏振光在前進(jìn)時(shí)周圍有磁場(chǎng)力，液晶分子被重新排列激光束經(jīng)過透鏡聚焦后，大量光子集聚在一個(gè)極小的空間內(nèi)，能量密度極高相干性偏振性高方向性高亮度單色性一、基本概念任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知

2.激光雷達(dá)

**信息資訊**

激光雷達(dá)（LaserRadar）以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)，又稱光學(xué)雷達(dá)。激光雷達(dá)是一種先進(jìn)的光學(xué)遙感技術(shù)，是一種工作在特殊波段—光學(xué)波段的雷達(dá)。

激光雷達(dá)以激光為載波，使用的激光射線波長(zhǎng)集中在600~1000nm之間，是電磁波的一種，卻比傳統(tǒng)雷達(dá)使用的電磁波波長(zhǎng)更短，即探測(cè)精度更高——精度可達(dá)cm級(jí)，而探測(cè)距離可達(dá)150m以上，可準(zhǔn)確判定物體的位置、大小、外部形貌、材質(zhì)、甚至顏色，是ADAS感知系統(tǒng)中的重要組成部分。二、激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)原理任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知

激光雷達(dá)主要由激光發(fā)射系統(tǒng)（光源）、激光接收系統(tǒng)、信號(hào)處理和控制系統(tǒng)等組成。**信息資訊**二、激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)原理任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知

激光雷達(dá)點(diǎn)云圖，如圖5-2所示，即由激光器發(fā)射出激光束（即打點(diǎn)），由點(diǎn)組成線，再由線組成面，進(jìn)而由點(diǎn)和線構(gòu)成的被測(cè)物體的實(shí)物模型圖（即3D點(diǎn)云圖）。**信息資訊**二、激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)原理任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**二、激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)原理任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**

如圖5-4所示，由激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)、信號(hào)處理和控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)組成。這四個(gè)系統(tǒng)相輔相成，形成一個(gè)完整的閉環(huán)控制。激光雷達(dá)的工作原理三、激光雷達(dá)的分類及特點(diǎn)任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**1.激光雷達(dá)的分類機(jī)械式激光雷達(dá)（整體旋轉(zhuǎn)、旋鏡式、棱鏡式）、混合固態(tài)激光雷達(dá)（MEMS）和固態(tài)激光雷達(dá)（Flash、OPA）按結(jié)構(gòu)形式可分為單線激光雷達(dá)和多線激光雷達(dá)按照激光線束地面基站用激光雷達(dá)、飛機(jī)用激光雷達(dá)、汽車用激光雷達(dá)、衛(wèi)星用激光雷達(dá)以及手持式激光雷達(dá)按照搭載平臺(tái)可分為測(cè)距雷達(dá)、測(cè)速雷達(dá)、測(cè)角度雷達(dá)、跟蹤雷達(dá)和成像雷達(dá)等。按照功能用途可分為為飛行時(shí)間TOF和調(diào)頻連續(xù)波FMCW兩種按照信號(hào)形式可分為紫外線激光雷達(dá)、可見光激光雷達(dá)、紅外線激光雷達(dá)。按激光波段三、激光雷達(dá)的分類及特點(diǎn)任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**1.激光雷達(dá)的分類三、激光雷達(dá)的分類及特點(diǎn)任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**1.激光雷達(dá)的分類三、激光雷達(dá)的分類及特點(diǎn)任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**2.激光雷達(dá)的特點(diǎn)0102探測(cè)范圍廣由于激光束的單色性、高亮度、高方向性，且發(fā)射角度小、能量集中，因此分辨率高，靈敏度好，探測(cè)精度高，探測(cè)距離可達(dá)300m。030405探測(cè)信息分辨率高激光雷達(dá)可以獲得極高的角度、速度、距離分辨率，其中距離分辨率可0.1m，速度分辨率可達(dá)10m/s，角分辨率不低于0.1mard，并可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)同時(shí)追蹤。探測(cè)信息量豐富探測(cè)信息量?jī)?nèi)容豐富，如可探測(cè)目標(biāo)的距離、角度、反射強(qiáng)度、速度等信息，生成目標(biāo)多維度圖像?？垢蓴_能力強(qiáng)激光雷達(dá)不依賴于外界條件或目標(biāo)本身的輻射特性，通過自身發(fā)射激光束，探測(cè)回波信號(hào)來獲取目標(biāo)信息。需要配合其他傳感器使用激光雷達(dá)不能識(shí)別道路交通標(biāo)志和信號(hào)燈，容易受到大氣條件及煙塵影響，通常需要配合其他傳感器使用。四、激光雷達(dá)的應(yīng)用任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**1.激光雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)

通常從探測(cè)距離范圍、測(cè)距精度、測(cè)量幀頻、距離分辨率等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。四、激光雷達(dá)的應(yīng)用任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**2.激光雷達(dá)的引腳及附件

以某16線機(jī)械式激光雷達(dá)為例，激光雷達(dá)從主機(jī)下殼體側(cè)面引出的纜線（電源/數(shù)據(jù)線）的另一端使用了標(biāo)準(zhǔn)的SH1.25接線端子，接線端子針腳序號(hào)如圖5-10所示，其接線端子針腳序號(hào)如表5-4所示。四、激光雷達(dá)的應(yīng)用任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**四、激光雷達(dá)的應(yīng)用任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**（1）提供電源給激光雷達(dá)；（2）接收激光雷達(dá)和慣導(dǎo)的信號(hào)，并將他們進(jìn)行融合；（3）將信號(hào)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)信號(hào)給工控機(jī)（又稱控制電腦）。

激光雷達(dá)電纜線另一端連接的激光雷達(dá)控制器俗稱雷達(dá)盒子，其接口對(duì)應(yīng)位置如圖5-10所示。主要負(fù)責(zé)完成以下工作：四、激光雷達(dá)的應(yīng)用任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**激光雷達(dá)盒子具有電源指示燈及各種接口，其接口含義如表5-4所示：四、激光雷達(dá)的應(yīng)用任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**

有些激光雷達(dá)使用航插接口，雷達(dá)主機(jī)側(cè)面到航插頭的電纜線長(zhǎng)1米，航插接口如圖5-11所示，其各引腳含義如表5-5所示。四、激光雷達(dá)的應(yīng)用任務(wù)一激光雷達(dá)的認(rèn)知**信息資訊**3.激光雷達(dá)的功能01高精度電子地圖和定位利用多線束激光雷達(dá)的點(diǎn)云信息與車載組合慣導(dǎo)采集的信息，進(jìn)行高精度電子地圖制作02障礙物識(shí)別利用高精度電子地圖限定感興趣區(qū)域（ROI）后，根據(jù)障礙物特征和識(shí)別算03可通行空間檢測(cè)即可行駛道路范圍和交叉口點(diǎn)云的高度及連續(xù)性信息判斷點(diǎn)云處是否可通行。04障礙物軌跡預(yù)測(cè)根據(jù)激光雷達(dá)的感知數(shù)據(jù)與障礙物所在車道的拓?fù)潢P(guān)系（道路連接關(guān)系）進(jìn)行軌跡預(yù)測(cè)，以此作為判斷依據(jù)TASK02激光雷達(dá)的檢測(cè)與安裝

某款車的激光雷達(dá)傳感器安裝在車輛前部牌照處，在經(jīng)歷了一次追尾事故后，需要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)與標(biāo)定。你知道激光雷達(dá)的檢測(cè)與標(biāo)定工作如何進(jìn)行嗎？**情景引入**任務(wù)二激光雷達(dá)的檢測(cè)與安裝一、激光雷達(dá)的安裝位置任務(wù)二激光雷達(dá)的檢測(cè)與安裝**信息資訊**

1.常見安裝位置

激光雷達(dá)根據(jù)安裝位置的不同，可分為兩大類：一類安裝是在車輛的四周，如體型稍大的商用車，如圖5-17所示；另一類安裝在車輛的車頂，如某款乘用車如圖5-18所示等；一、激光雷達(dá)的安裝位置任務(wù)二激光雷達(dá)的檢測(cè)與安裝**信息資訊**

1.常見安裝位置

還有安裝于車輛前部牌照位置，如圖5-19所示；另外如L4級(jí)別的無人駕駛小車小宇，其搭載的激光雷達(dá)位置圖如5-20所示。一、激光雷達(dá)的安裝位置任務(wù)二激光雷達(dá)的檢測(cè)與安裝**信息資訊**

2.安裝注意事項(xiàng)

以智能網(wǎng)聯(lián)實(shí)訓(xùn)小車為例，激光雷達(dá)安裝于平臺(tái)頂部如圖5-22所示，位于小車頂部中心線上，對(duì)地高度1.860m，水平放置，安裝角度允許誤差為±2°以內(nèi)。

安裝激光雷達(dá)時(shí)線纜方向朝向車輛后部。用于固定激光雷達(dá)的安裝底座建議盡可能平整，不要出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象。激光雷達(dá)安裝底座如圖5-22所示。一、激光雷達(dá)的安裝位置任務(wù)二激光雷達(dá)的檢測(cè)與安裝**信息資訊**

2.安裝注意事項(xiàng)激光雷達(dá)安裝布線時(shí)不要將線纜拉得太緊，線纜需保持一定的松弛度注意事項(xiàng)接通電源，激光雷達(dá)通電運(yùn)行，激光雷達(dá)安裝完畢接通電源避障雷達(dá)要水平朝上傾斜5°左右，以解決高反射物體的探測(cè)。測(cè)量雷達(dá)安裝平面盡可能與地面平行，以提高定位精度。安裝步驟對(duì)精度要求較高的場(chǎng)合，必須進(jìn)行激光雷達(dá)的水平調(diào)整。位置調(diào)整二、激光雷達(dá)的檢測(cè)任務(wù)二激光雷達(dá)的檢測(cè)與安裝**信息資訊**

1.零部件外觀檢查（1）檢查激光雷達(dá)外殼是否臟污、破損，若有臟污，將其清潔干凈；（2）檢查激光雷達(dá)連接線束，應(yīng)無破損、松動(dòng)。2.線路檢測(cè)（1）斷開車輛電源開關(guān)，拆下蓋板；（2）拔下激光雷達(dá)控制器電源插頭；（3）測(cè)量控制器電源插頭，是否有12V工作電壓；（4）打開激光雷達(dá)控制器上蓋，測(cè)量雷達(dá)電源端子應(yīng)有12V電壓，否則檢查內(nèi)部保險(xiǎn)絲是否損壞；（5）檢查控制器網(wǎng)線是否松動(dòng)、破損，用網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)儀檢測(cè)網(wǎng)線是否存在故障；（6）若無誤，則按相反順序恢復(fù)操作。二、激光雷達(dá)的檢測(cè)任務(wù)二激光雷達(dá)的檢測(cè)與安裝**信息資訊**

3.激光雷達(dá)常見故障及解決辦法二、激光雷達(dá)的檢測(cè)任務(wù)二激光雷達(dá)的檢測(cè)與安裝**信息資訊**

3.激光雷達(dá)常見故障及解決辦法二、激光雷達(dá)的檢測(cè)任務(wù)二激光雷達(dá)的檢測(cè)與安裝**信息資訊**

3.激光雷達(dá)常見故障及解決辦法三、激光雷達(dá)的標(biāo)定任務(wù)二激光雷達(dá)的檢測(cè)與安裝**信息資訊**

激光雷達(dá)標(biāo)定就是將計(jì)算激光雷達(dá)自身坐標(biāo)系與其他坐標(biāo)系（如車身坐標(biāo)系）之間的相對(duì)變換關(guān)系即差值，從而在車輛坐標(biāo)系下得到激光雷達(dá)的檢測(cè)結(jié)果，如障礙物相對(duì)本車的距離、速度、角度等信息，方便后續(xù)的感知計(jì)算。激光雷達(dá)的極坐標(biāo)與XYZ坐標(biāo)映射關(guān)系如圖5-23所示。三、激光雷達(dá)的標(biāo)定任務(wù)二激光雷達(dá)的檢測(cè)與安裝**信息資訊**

1.某品牌激光雷達(dá)的標(biāo)定步驟。

在激光雷達(dá)安裝完畢后，需要在車輛上進(jìn)行激光雷達(dá)的標(biāo)定。不同品牌的控制策略不一樣，標(biāo)定方法也不一樣。但常規(guī)標(biāo)定步驟如下：（1）在工作區(qū)放置工作牌，將激光雷達(dá)安裝在支架上，注意保持平整、無遮擋。（2）將激光雷達(dá)的USB接口與試驗(yàn)臺(tái)USB接口連接。（3）打開計(jì)算機(jī)的“設(shè)備管理器”，查看“連接硬件的識(shí)別端口”。（4）打開深圳速騰公司提供的“RSVIEW”軟件，讀取設(shè)備參數(shù)，根據(jù)硬件識(shí)別端口進(jìn)行設(shè)置。（也可使用其他定制軟件）（5）單擊“command-scan”啟動(dòng)激光雷達(dá)掃描。（6）在激光雷