激光雷達在無人汽車領域的應用

殷德佳

摘要：激光雷達在無人汽車領域中具有良好的有效性，能夠切實推進無人汽車領域的健康穩(wěn)定發(fā)展。本文主要是從激光雷達的基本情況分析入手，重點分析其內(nèi)涵及原理、優(yōu)勢，介紹了其系統(tǒng)構(gòu)成情況，闡明激光雷達在無人駕駛汽車領域的重要性，并借助實例加以證明，為推進無人汽車領域的良好發(fā)展提供一定借鑒和參考。

關鍵詞：激光雷達;無人汽車領域;應用

1 緒論

現(xiàn)代社會自動化研究活動保持著飛速的發(fā)展態(tài)勢，促進了無人汽車領域的良好發(fā)展?，F(xiàn)階段越來越多的企業(yè)、科研機構(gòu)愈加重視無人駕駛汽車的研發(fā)工作。將激光雷達技術(shù)有效應用在無人汽車領域，將能夠推進無人汽車領域的穩(wěn)定發(fā)展。

2 激光雷達的基本情況

2.1 內(nèi)涵及原理

激光雷達主要是利用其對障礙物反射的光進行探測，明確目標物體的實際位置信息，這是一種先進的遙感技術(shù)。受到超短脈沖激光技術(shù)、信號探測系統(tǒng)的積極影響，提升了激光雷達的測量精度和空間分辨率，擴展了探測范圍。激光雷達實際運行的過程中，首先通過發(fā)射機，發(fā)射出激光束，當其到達障礙物的表面之后，將能夠通過接收裝置良好處理反射回波，針對各項有用信息加以提取。其次，回波信號時間隔、頻率變化等信息都能夠及時上傳到相應的計算機系統(tǒng)之中，開展充分細致的分析工作，明確各項計算目標物體的相關信息。再者，充分結(jié)合發(fā)射激光束、激光器本身位置情況，積極構(gòu)建起障礙物的多項基本信息，如位置和形狀等。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)成情況

激光雷達測量系統(tǒng)實際運行，由硬件部分、軟件部分構(gòu)成，前者包含三維激光掃描器、速度傳感器等，而后者則主要是負責收集數(shù)據(jù)，分析信號，確定出具體的的三維立體坐標。同時軟件系統(tǒng)運行環(huán)節(jié)，還能夠針對不同的軟件模塊加以細致劃分，如數(shù)據(jù)采集、工程管理和三維顯示方面?zhèn)戎攸c不同，所實際對應的領域也存在著較大差異[1]。

2.3 優(yōu)勢

激光雷達在實際應用的過程中，表現(xiàn)出較多明顯的優(yōu)勢：（1）清晰度和測量精度都較高。其中精度可以控制在2cm以內(nèi)，角度分辨率為0.09°，從而較為清楚明確的繪制出周圍的環(huán)境狀況。（2）探測能力較強，測速范圍較大。激光雷達能夠全面的接收到障礙物的材質(zhì)、位置。（3）擁有著較強的抗干擾能力。其實際應用過程中，一般不會受到其他紅外線雷達光束的干擾。

3 激光雷達在無人汽車領域的應用分析

3.1 激光雷達應用方向

激光雷達測量工作進行中，能夠充分有效探測出相應的信息和數(shù)據(jù)，構(gòu)建起較為完整的三維數(shù)據(jù)體系，并加以良好顯示。將激光雷達積極應用在無人汽車領域之中，將能夠起到良好的效果。當前很多高級駕駛輔助系統(tǒng)的量產(chǎn)車之中，配置上良好的雷達技術(shù)，在推進汽車駕駛活動安全穩(wěn)定開展方面具有積極作用[2]。而無人駕駛系統(tǒng)之中，對于安全性、精度性等多方面要求較高，需要保證檢測的可靠性和高精度性，簡單的雷達技術(shù)無法滿足無人駕駛領域的發(fā)展需求。激光雷達作為檢測精度更高的現(xiàn)代化傳感技術(shù)，對于無人汽車領域的總體發(fā)展具有積極意義。在激光雷達實際應用的過程，充分使用了接收裝置、激光發(fā)射和透鏡構(gòu)件，借助于飛行時間原理，獲取到目標物體的各項特征數(shù)據(jù)，包含位置、移動速度、距離，并將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器之中。數(shù)據(jù)處理器能夠開展切實有效的處理活動，發(fā)布出相應的指令，如主動控制指令、被動警告指令，發(fā)揮優(yōu)良的輔助駕駛功能，便于無人駕駛汽車的正常運行[3]。

3.2 選擇合適方式合理控制測距

在激光雷達的應用中，可以針對超遠距離的事物進行探測，具體開展數(shù)據(jù)分析工作的過程中，只需要分析反射光。在無人駕駛領域之中使用激光雷達開展測距工作，通過單線激光雷達和多線激光雷達都能夠發(fā)揮良好作用。前者使用主要是使用二維測量的方式，而后者在單線激光雷達的基礎上，增加了俯仰能力，可以掃描三維立體空間[4]。多數(shù)情況下，為保障無人汽車領域的有效發(fā)展，使用單線、多線激光雷達相結(jié)合的方式可以設施準確探測工作，推進汽車可以順利有效的通過預定好的行程路線。在無人汽車領域中積極使用合適的方式，開展測距工作，還能夠根據(jù)成像的實際方式運用情況，采用掃描成像雷達和非掃描成像式激光雷達手段，充分結(jié)合激光雷達和二維光學稻苗鏡，實現(xiàn)成像式激光雷達的良好運用。這種激光雷達應用中能夠良好掃描測量周圍環(huán)境，尋求到目標障礙物的實際位置信息。而使用非掃描式的成像雷達，多是從分束器系統(tǒng)入手，發(fā)射出一定的光，良好接收各項目標信息，并構(gòu)建起立體性的位置圖像[5]。

3.3 應用實例分析

現(xiàn)代社會對于無人汽車領域的發(fā)展提供了良好前提條件，還提出了較高需求，激光雷達取得了較好的發(fā)展成果，精準度逐漸提升。如激光雷達無人汽車制造公司，積極引進激光雷達技術(shù)，在車身上設置5種類型的外傳感器，其中一種雷達針對周圍環(huán)境進行分析和檢測，兩種雷達主要是針對汽車周圍環(huán)境的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進行讀取和分析，為充分開展信息收集和利用工作提供前提條件。

4 結(jié)語

激光雷達技術(shù)屬于先進的光學遙感技術(shù)，充分結(jié)合了傳統(tǒng)雷達技術(shù)和現(xiàn)代激光技術(shù)的優(yōu)勢，該項技術(shù)充分利用相位、振幅的載體作用，能夠快速實現(xiàn)三維位置定位目標，精確測量速度，且具有較強的抗干擾能力。激光雷達在無人汽車領域發(fā)展過程中具有積極意義，能夠良好提升無人駕駛汽車的檢測精度，擴展較大的檢測范圍，保障無人駕駛汽車運行的安全性和可靠性。

參考文獻：

[1]王慶閃，張軍，靳欣宇. 基于激光雷達在無人車中的定位與建圖的應用研究綜述[C].中國計算機用戶協(xié)會網(wǎng)絡應用分會2018年第二十二屆網(wǎng)絡新技術(shù)與應用年會論文集，2018.

[2]張輝，薛松.激光雷達在無人駕駛汽車中的應用及專利分析[J].中國發(fā)明與專利， 2018（A01）：35-44.

[3]李晨曦，張軍，靳欣宇，等.激光雷達SLAM技術(shù)及其在無人車中的應用研究進展[J].北京聯(lián)合大學學報，2017，31（4）：61-69.

[4]王會，侯勇，侯世亮.一種基于激光雷達無人車的障礙物探測系統(tǒng)設計[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院學報，2018（1）：4-7.

[5]黃如林，梁華為，陳佳佳，等.基于激光雷達的無人駕駛汽車動態(tài)障礙物檢測、跟蹤與識別方法[J].機器人，2016， 38（4）：437-443.