自動(dòng)駕駛中采用激光雷達(dá)做感知可以分為兩個(gè)層次,低層次感知也叫作障礙物檢測(cè),,只需要探測(cè)到前方有障礙物即可;高層次感知可以看做目標(biāo)識(shí)別,,需要對(duì)障礙物信息進(jìn)一步分類,。
激光雷達(dá)的障礙物檢測(cè)流程一般如下:
1、 考慮到車上有多個(gè)傳感器共同作業(yè),,需要對(duì)輸入的激光點(diǎn)云做時(shí)間同步和外參標(biāo)定,。
2、考慮到激光雷達(dá)的采樣噪聲和點(diǎn)云數(shù)據(jù)量大的問題,,需要對(duì)點(diǎn)云做預(yù)處理,,減少數(shù)據(jù)量,剔除噪聲點(diǎn),。
3,、每幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)中包含了大量的地面點(diǎn),檢測(cè)的目的是獲取道路障礙物信息,,需要進(jìn)一步分割出地面上的點(diǎn)云,。
4、地面上的障礙物點(diǎn)通常采用無監(jiān)督的聚類算法形成多個(gè)團(tuán)簇,,每個(gè)團(tuán)簇則表示一個(gè)障礙物,。
5、針對(duì)團(tuán)簇的物體識(shí)別可以根據(jù)任務(wù)需求而定,,如果需要類別信息,,可以采用特征提取+分類器的方式分類障礙物。
6,、對(duì)每一塊團(tuán)簇做包圍框擬合,,計(jì)算障礙物屬性,比如中心點(diǎn),,質(zhì)心點(diǎn),,長寬高等。
7,、對(duì)每一個(gè)障礙物構(gòu)建一個(gè)濾波器做跟蹤,,平滑輸出,。
現(xiàn)代激光技術(shù)、探測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)確保激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)觀測(cè),,獲取大氣性質(zhì)實(shí)時(shí)變化,。
通過探測(cè)激光與大氣中各種分子和大氣氣溶膠等介質(zhì)相互作用的輻射信號(hào)來反演大氣性質(zhì),其測(cè)量原理涉及激光輻射與大氣介質(zhì)間相互作所產(chǎn)生的各種物理過程,。
按照不同原理區(qū)分,,有差分吸收雷達(dá)、米散射雷達(dá),、拉曼雷達(dá)等等,,激光雷達(dá)測(cè)量大氣參數(shù)包括:氣溶膠和云(能見度,不同波長散射和消光特性,,偏振特性,,整層光學(xué)厚度和大氣透過率等),溫度,、密度(氣壓),、濕度(水汽含量),痕量氣體含量( SO2,、 O3,、CO2 、NOx,、CH4),, 風(fēng)場等。
隨著激光雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展,,它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大氣,、環(huán)境、氣象,、空間,、遙感等眾多領(lǐng)域。
激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn):
1,、分辨率高
激光雷達(dá)可以獲得高的角度,、距離和速度分辨率。
通常角分辨率不低于0.1mard也是說可以分辨3km距離上相距0.3m的兩個(gè)目標(biāo)(這是微波雷達(dá)無論如何也辦不到的),,并可同時(shí)跟蹤多個(gè)目標(biāo),;距離分辨率可達(dá)0.lm;速度分辨率能達(dá)到10m/s以內(nèi),。
距離和速度分辨率高,,意味著可以利用距離——多譜勒成像技術(shù)來獲得目標(biāo)的清晰圖像。
分辨率高,是激光雷達(dá)的顯著的優(yōu)點(diǎn),,其多數(shù)應(yīng)用都是基于此,。
2、隱蔽性好,、抗有源干擾能力強(qiáng)
激光直線傳播,、方向性好、光束非常窄,,只有在其傳播路徑上才能接收到,因此敵方截獲非常困難,,且激光雷達(dá)的發(fā)射系統(tǒng)(發(fā)射望遠(yuǎn)鏡)口徑很小,,可接收區(qū)域窄,有意發(fā)射的激光干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)的概率低,;另外,,與微波雷達(dá)易受自然界廣泛存在的電磁波影響的情況不同,自然界中能對(duì)激光雷達(dá)起干擾作用的信號(hào)源不多,,因此激光雷達(dá)抗有源干擾的能力很強(qiáng),,適于工作在日益復(fù)雜和激烈的信息戰(zhàn)環(huán)境中。
3,、低空探測(cè)性能好
微波雷達(dá)由于存在各種地物回波的影響,,低空存在有一定區(qū)域的盲區(qū)(無法探測(cè)的區(qū)域)。
而對(duì)于激光雷達(dá)來說,,只有被照射的目標(biāo)才會(huì)產(chǎn)生反射,,完全不存在地物回波的影響,因此可以“零高度”工作,,低空探測(cè)性能較微波雷達(dá)強(qiáng)了許多,。
4、體積小,、質(zhì)量輕
通常普通微波雷達(dá)的體積龐大,,整套系統(tǒng)質(zhì)量數(shù)以噸記,光天線口徑達(dá)幾米甚至幾十米,。
而激光雷達(dá)要輕便,、靈巧得多,發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的口徑一般只有厘米級(jí),,整套系統(tǒng)的質(zhì)量小的只有幾十公斤,,架設(shè)、拆收都很簡便,。
而且激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,,維修方便,操縱容易,價(jià)格也較低,。
汽車使用的雷達(dá)主要有三種:
1,、超聲波雷達(dá):這是一種很常見的傳感器,主要用于短距離障礙物探測(cè),,比如倒車?yán)走_(dá),,平時(shí)倒車時(shí)發(fā)出的滴滴聲,是超聲波雷達(dá)給出的反饋,。
它的優(yōu)點(diǎn)是成本低,,測(cè)距方法簡單,適合短距離測(cè)量,。
2,、毫米波雷達(dá):工作原理和超聲波雷達(dá)類似,但它更進(jìn)了一步,,多用于測(cè)距離,、速度和方位。
優(yōu)點(diǎn)是分辨率高,,反應(yīng)速度敏捷,,不受天氣影響,能夠穿透霧,、煙,、灰塵等,測(cè)量距離更遠(yuǎn),,一般在150-250米之間,。
3、激光雷達(dá):優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)范圍廣,,獲取距離和位置的精度更高,,能生成三維的位置信息,快速確定目標(biāo)的位置,、大小,、外貌和材質(zhì),在遠(yuǎn),、小障礙物,、近距離加塞等場景有優(yōu)勢(shì)。
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