03-3第三章-雷达在智能网联汽车中的应用

激光调制
• 典型激光雷达
激光电源
• 接收系统采用了各种形式的光电探测器， 如光电倍增管、半导体光电二极管、雪 崩光电二极管、红外线和可见光多元探 测器。激光雷达使用两种工作模式：脉 冲和连续波。根据探测原理，探测方法 可分为米散射、瑞利散射、拉曼散射、 布里渊散射、荧光、多普勒等。
前置放 大器
主放大器
激光雷达的功用
• 请说说激光雷达具有哪些优点？
毫米波雷达环境感知
激光雷达环境感知
激光雷达的功用
• 为实现无人驾驶目标，目前较好的整体解决方法是什么？
• 车辆辅助驾驶和无人驾驶的整体解决方法是激光雷达+多传感器融合算法+高性能嵌入式算法控制板+可视化 界面配置软件，采用单线或多线激光雷达+摄像头+毫米波雷达检测车辆周围的道路环境，实现多传感器功能 互补。采用数据融合算法提取道路的车道线信息、障碍物属性和障碍物运行状态信息，综合分析给出警告信 息，提醒驾驶员对车辆进行相应的控制，确保安全驾驶。多传感器融合处理相关流程请参考下一页。
• 目标的径向速度可以通过反射光的多普勒频移来确定，激光雷达发射的激光照亮物体，被物体散射并返回激光 接收器接收。
• 激光测量模块根据发射前后的激光信息处理三维坐标、距离、方位角、反射强光等数据，其中，由于不同物体 的反射率不同，激光雷达可以根据回波的反射光强（0～255级）来区分物体的不同区域，其精度可达毫米级。
激光雷达的功用
• 基于点云的目标检测比较成熟的处理流程
• 在点云中对地面的过滤和点云的分割聚类，需要 将对分割出来的对象进行特征提取，然后去训练 一个分类器实现对这些对象的分类，这是一种基 于激光雷达的目标检测方法。随着深度学习在图 像视觉领域的发展，一类基于单纯的深度学习模 型的点云目标检测方法被提出和应用。例如， CNN卷积神经网络+CRF条件随机场这样的结构。
激光雷达的功用
• （3）MEMS固态激光雷达
• MEMS固态激光雷达是指将所有机械部件集成到一个 芯片中，通过半导体工艺生产的MEMS。它消除了机 械旋转结构，从根本上降低了激光雷达的成本。
激光雷达的功用
• 固态激光雷达可以探测150米的距离。响应速度快， 控制电压低，扫描角度大，价格低。
• 根据线束数量，固态激光雷达可分为单线激光雷达和 多线激光雷达。顾名思义，单行激光雷达扫描一次只 能产生一条扫描线，得到的数据是二维数据，因此无 法区分目标物体的三维信息。
• 侧方扫描是稀疏的，但不是完全忽略侧面稀疏扫 描，在十字路口可以加强侧面扫描。
• 机械激光雷达只能以恒定的速度旋转，不能进行 如此精细的操作。
• 固态激光雷达通常分为相控阵、Flash和MEMS三 种类型
激光雷达的功用
• （1）相控阵固态激光雷达
• 固态激光雷达采用相控阵原理实现，完全消除了机械 结构，通过调整发射阵中各发射单元的相位差来改变 激光的出射角。光学相控阵通常由其相位的电子束扫 描控制，因此也被称为电子扫描技术。
03 •激光雷达
激光雷达的功用
• 1.激光雷达类型与工作原理 • 什么是激光雷达？有哪些作用？
• 激光雷达（LiDAR）是集激光、全球定位系统（GPS） 和IMU惯性测量装置三大技术为一体的系统。
激光雷达的功用
• 激光雷达由那些部件组成？请说说它的工作过程。
激光雷达的功用
• 请说说激光雷达的工作原理。
• 光学相控阵激光雷达的核心技术包括光学相控阵、光 学集成电路和远场辐射模式，它是一种没有机械固件 的纯固态激光雷达。
激光雷达的功用
• （2）Flash固态激光雷达
• Flash激光雷达是一种发射面阵光的非扫描雷达，是 一种聚焦于二维或三维图像的激光雷达。
• 虽然稳定性和成本都很好，但主要问题是探测距离很 近。基于三维闪光技术的固态激光雷达在技术可靠性 方面存在问题。
信号处理 模数转换
激光器
光束控制
探测器 制冷
主处理器
发射光学 天线
接收光学 天线
距离信息
速度信息
角度信息
目标图像信息
目标物体
伺服系统 通信系统 屏幕系统
激光雷达的功用
• 请说说汽车激光雷达的三维立体图像是怎么形成的？
激光雷达的功用
• 实时激光雷达一般分为16线、32线和64线，雷达测 距的精度非常重要，以16线激光雷达为例，它具有2° 角分辨率，如果行人在50米以外，只有一条激光脉冲 线。显然不能区分行人的轮廓。它也可以在白天利用 摄像头进行分辨。但如果是在夜间，激光雷达难以单 独识别，毫米波雷达只能识别障碍物，对热敏信息无 法识别。
激光雷达的功用
• 精确测量目标位置（距离和角度）、运动状态（速度、振动和姿态）以及目标的形状检测、识别分辨和跟踪。 • 高频激光器可以在一秒钟内获得106～107个数量级的位置点云信息，并根据这些信息进行三维建模。 • 除了获得位置信息外，它还可以通过激光信号的反射率初步区分不同的材料。
激光雷达的功用
激光雷达的功用
• 传感器融合
激光雷达的功用
• 无人驾驶技术案例：
激光雷达的功用
• 激光雷达在民用级别有哪些类型，分别应用场景是什么？三维激光雷达分为哪几种雷达？
激光雷达的功用
• 2.固态激光雷达
• 固态激光雷达具有数据采集速度快、分辨率高、 对温度和振动适应性强等优点。
• 通过光束控制，探测点（点云）可以任意分布， 例如在高速公路上主要扫描前方远处。
• CRF推理应用于语义标记的关键思想是将标签分 配（对于像素分割来说就是像素标签分配）问题 表达为包含类似像素之间具有一定标签协议的假 设的概率推理问题。CRF推理能够改进像素级标 签预测，以产生清晰的边界和细粒度的分割。
分割百度文库面
点云聚类
特征提取
CRF推理模型
分类
激光雷达的功用
• 三维激光雷达按使用方式的不同分为实时激光雷达和非实时激光雷达，请说说 什么是实时激光雷达？什么是非实时激光雷达？在应用上各有什么特征？
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智能网联汽车技术概述
◣ 第三章 雷达在智能网联汽车中的应用
授课教师：
学习目标
1 知道汽车雷达的分类及特征区别 2 了解超声波雷达的结构、原理和性能指标 3 熟悉超声波雷达在智能网联汽车中的应用 4 了解毫米波雷达的结构、原理及特点 5 熟悉毫米波雷达在智能网联汽车中的应用 6 了解激光雷达的结构、原理及特点 7 熟悉激光雷达在智能网联汽车中的应用