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自动驾驶系列7:激光雷达详解!原理/分类/品牌/车型汇总

电动生活电动生活2022年02月11日 13:08  
[车友头条-车友号-电动生活]   激光雷达的“军备竞赛”,已悄然打响。这个 自动驾驶进阶的主要硬件,已被越来越多的车企所应用,其扮演的角色也越来越重要,伴随大量资本的注入,让激光雷达成为了 自动驾驶这场“战争”的导火索。

下面我对车载激光雷达的分类、工作原理为大家做个说明,并介绍一些目前搭载激光雷达车型,如果你对热门科技感兴趣,或想买高阶 自动驾驶车型,可以做个参考。

一、何为车载激光雷达?

定义:车载激光雷达又称车载三维激光扫描仪,是一种移动型三维激光扫描系统,也是城市建模最有效果的工具之一。主要由发射系统、接收系统、信息处理三部分组成,基本原理就是将三维激光扫描仪+POS系统装在车上,可以更长、更远范围内建立3D模型。

二、激光雷达使用存争议

在激光雷达量产落地引发竞逐的同时,业界对于自动驾驶技术路线却仍存争议。部分观点认为,摄像头在数据形式和精度上不足,自动驾驶感知层面需要补充激光雷达;另一部分观点则认为,激光雷达不必要,且过于昂贵。特斯拉CEO马斯克更是曾表示“激光雷达免费都不会用”,想从算法上解决视觉信息的处理问题。

我为大家梳理一下,首先特斯拉做的自动驾驶,是要低成本实现商业化,视觉方案可以达到他的目标,所以目前特斯拉的现在的宣传口径没有问题,而特斯拉也在偷偷地测试激光雷达。

国内造车新势力,初衷就是为了更高级别的自动驾驶,所以直接使用上了最高端传感器——激光雷达。虽然现在的方案有分歧,但激光雷达的目标检测,定位建图都是视觉无法替代的,到了L3、L4级别自动驾驶,激光雷达是不可避免的搭载,所以未来的殊途同归是必然。

三、激光雷达:自动驾驶香饽饽的养成
2021年被称为激光雷达的元年,如今经过这两年的发展,实现搭载的品牌越来越多,像 蔚来小鹏、威马、智己、极狐等。激光雷达可以说,是实现更高 级别 自动驾驶(L3 级别以上),以及更高安全性的良好途径,相比于毫米波雷达,激光雷达的分辨率更高、稳定性更好、三维数据也更可靠。

现在的L2级 自动驾驶硬件大多由摄像头+毫米波雷达+超声波雷达组成。摄像头的优势在于识别清晰,但人眼遇到的强光、天黑、眼盲等问题,摄像头同样有;超声波雷达就是我们常说的倒车雷达,成本非常低,但测量距离短,容易受到天气干扰,只在车速慢时有优势;毫米波雷达就是无线电波雷达,穿透烟雾能力强,可以很好的弥补摄像头的不足,多用于盲点监测、变道辅助,不惧怕强光、适应恶略天气、分辨率可达5cm,但判断精度相对差些,行车时效果更是大打折扣( 特斯拉执着使用此雷达+摄像头的组合)。

根据发生器的不同可以产生紫外线(10-400nm)到可见光(390-780nm)到红外线(760-1000000nm)波段内的不同激光,相应的用途也各不相同。激光是一种单一颜色、单一波长的光,激光雷达选用的激光波长一般不低于850nm,以避免可见光对人眼的伤害,而目前主流的激光雷达主要有905nm和1550nm两种波长。905nm探测距离受限,采用硅材质,成本较低;1550nm探测距离更远,采用昂贵的铟镓砷(InGaAs)材质,激光可被人眼吸收,故可做更远的探测光束。

激光雷达(Lidar)光束范围很窄,所以需要更多的纵向光束,以覆盖大的面积,所以线束决定着画面大小,扫描再通过返回的时间测量距离,并精准、快速构建模型,相比目前的其他雷达强太多,所以更适合 自动驾驶系统,但也同样易受天气影像,成本较高。

四、激光雷达:为什么是自动驾驶解决方案?

激光雷达可以提供精准的3D测量数据,在相对苛刻的天气和光照条件下可以更好的完成工作。激光雷达可以与毫米波雷达,摄像头等传感器数据结合,为车辆在行驶环境中提供静态和动态物体的可靠识别数据,有助于障碍物检测、避免碰撞和安全导航,并且激光雷达是一个高度可用、可量产的解决方案。具体优势:

(1)分别率及精度:在车辆自动行驶中,产生大量的可靠测量数据,精确到厘米级别,清晰识别物体;

(2)工作环境:受外界环境变化干扰小,能够适应恶劣的天气和光线下正常工作,保障车辆自动行驶过程中的安全;

(文/车友号 电动生活)

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