激光雷達 測距精度

激光雷達在自動駕駛中的作用，主要是3D/4D環境感知，探測車輛行駛過程中的路況和障礙物，把數據和信號傳遞給自動駕駛的大腦，再做出相應的駕駛動作。激光雷達可以說是自動駕駛中無形的眼睛，一輛車上大大小小的激光雷達可能數個或者數十個。
現代激光技術、探測技術和計算機技術確保激光雷達實現自動連續觀測，獲取大氣性質實時變化。
通過探測激光與大氣中各種分子和大氣氣溶膠等介質相互作用的輻射信號來反演大氣性質，其測量原理涉及激光輻射與大氣介質間相互作所產生的各種物理過程。按照不同原理區分，有差分吸收雷達、米散射雷達、拉曼雷達等等，激光雷達測量大氣參數包括：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）， 風場等。隨著激光雷達技術的不斷發展，它已經廣泛應用于大氣、環境、氣象、空間、遙感等眾多領域。

汽車使用的雷達主要有三種：
1、超聲波雷達：這是一種很常見的傳感器，主要用于短距離障礙物探測，比如倒車雷達，平時倒車時發出的滴滴聲，是超聲波雷達給出的反饋。它的優點是成本低，測距方法簡單，適合短距離測量。
2、毫米波雷達：工作原理和超聲波雷達類似，但它更進了一步，多用于測距離、速度和方位。優點是分辨率高，反應速度敏捷，不受天氣影響，能夠穿透霧、煙、灰塵等，測量距離更遠，一般在150-250米之間。
3、激光雷達：優點是探測范圍廣，獲取距離和位置的精度更高，能生成三維的位置信息，快速確定目標的位置、大小、外貌和材質，在遠、小障礙物、近距離加塞等場景有優勢。

激光雷達的障礙物檢測流程一般如下：
1、 考慮到車上有多個傳感器共同作業，需要對輸入的激光點云做時間同步和外參標定。
2、考慮到激光雷達的采樣噪聲和點云數據量大的問題，需要對點云做預處理，減少數據量，剔除噪聲點。
3、每幀點云數據中包含了大量的地面點，檢測的目的是獲取道路障礙物信息，需要進一步分割出地面上的點云。
4、地面上的障礙物點通常采用無監督的聚類算法形成多個團簇，每個團簇則表示一個障礙物。
5、針對團簇的物體識別可以根據任務需求而定，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、對每一塊團簇做包圍框擬合，計算障礙物屬性，比如中心點，質心點，長寬高等。
7、對每一個障礙物構建一個濾波器做跟蹤，平滑輸出。

激光雷達的優點：
1、分辨率高
激光雷達可以獲得高的角度、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的兩個目標（這是微波雷達無論如何也辦不到的），并可同時跟蹤多個目標；距離分辨率可達0.lm；速度分辨率能達到10m/s以內。距離和速度分辨率高，意味著可以利用距離——多譜勒成像技術來獲得目標的清晰圖像。分辨率高，是激光雷達的顯著的優點，其多數應用都是基于此。
2、隱蔽性好、抗有源干擾能力強
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，且激光雷達的發射系統（發射望遠鏡）口徑很小，可接收區域窄，有意發射的激光干擾信號進入接收機的概率低；另外，與微波雷達易受自然界廣泛存在的電磁波影響的情況不同，自然界中能對激光雷達起干擾作用的信號源不多，因此激光雷達抗有源干擾的能力很強，適于工作在日益復雜和激烈的信息戰環境中。
3、低空探測性能好
微波雷達由于存在各種地物回波的影響，低空存在有一定區域的盲區（無法探測的區域）。而對于激光雷達來說，只有被照射的目標才會產生反射，完全不存在地物回波的影響，因此可以“零高度”工作，低空探測性能較微波雷達強了許多。
4、體積小、質量輕
通常普通微波雷達的體積龐大，整套系統質量數以噸記，光天線口徑達幾米甚至幾十米。而激光雷達要輕便、靈巧得多，發射望遠鏡的口徑一般只有厘米級，整套系統的質量小的只有幾十公斤，架設、拆收都很簡便。而且激光雷達的結構相對簡單，維修方便，操縱容易，價格也較低。
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