激光雷达成像原理

激光雷达是一种综合的光探测与测量系统，通过发射接受激光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出目标对象与车的相对距离。目前常见的有16线、32线、64线激光雷达。激光雷达线束越多，测量精度越高，安全性越高。

多束激光线同时发射，并配合激光雷达的旋转便得到了如上图所示的激光雷达点云。其中激光雷达的线束决定了传感器的垂直视角以及垂直方向的分辨率，如下图所示为禾赛64线激光雷达，其垂直方向较多有64根线，且视场范围为：-25°~+15°。旋转速度决定了水平方向点云角分辨率，如：激光雷达扫描频率为10Hz，水平角分辨率为0.2°，那么扫描的点数为360°/0.2°=1800点；当光的信号通过光源和光学系统发射后，被物体反射并由接收的器检测到，同时，处理电路对信号传输时间进行计时。若扫描频率提高到20Hz，此时角分辨率为0.4°，扫描点数也就减半，同样目标上的点云会更稀疏。

激光雷达应用场景

a.治超场景

智能交通治超系统由三大类功能模块组成，其中很重要的是超限检测设备，对重量、车辆尺寸、速度等进行测量。重量依托于称重传感器，而激光雷达针对车辆的尺寸、速度进行检测。实现无人为干预，全自动不停车，大大增加路口通行效率。

b.停车场景

近两年，激光雷达产品将被国内外方案商应用于以车位占用为主的智能停车检测，其中分为三类使用途径，一种是停车场停车位检测，一种是智能道闸抬落杆检测，一种是路边停车位检测。

c.车流量统计场景

大部分应用于交通路口及尾气排放检测站，激光雷达安装于高架桥及红绿灯杆顶部，距离地面3-8米，垂直向下或倾斜探测路面情况，通过对路面的测量设定路面基准值：当无车通过时，激光雷达测量数据无变化，输出低电平；当车辆通过时，激光雷达测量数据有变化，输出高电平；激光雷达随着深入集成化，成本随之下降，让激光雷达从只应用于航天、军事类行业到现在应用于生活中。同时也可以触发摄像头拍照。

通过一段时间内对激光雷达输出的高电平次数进行统计，从而实现车流量统计并汇总发送到控制中心。

d.AEB防撞预警场景

将激光雷达安装于汽车前部散热隔窗指向行驶前方，实时获取与前方目标距离，得出车辆行驶速度，根据预警距离设置给出预警信息。

什么是激光雷达？

传统雷达技术利用无线电波的方法发现目标并测定其空间位置，其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，电磁波遇到物体将会发生反射；因此，为了完成3D目标检测任务，需要对稀疏点云做特征表达，这里介绍3种方式：1）离散化后，手动（hand-crafted）提取特征，或者利用深度学习模型提取特征。雷达天线收集被反射的电磁波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息。雷达可谓是千里眼和顺风耳，使得人们能发现数千米之外的目标。自二十世纪六七十年代起，随着激光技术和探测器件的发展，激光雷达技术应运而生。

激光雷达是一种以激光为发射源，可以精准、快速获取目标三维空间信息的主动探测技术。激光雷达技术可获得目标的三维立体图像，并具有快速和精准的显著优势，被广泛应用于军事、航空航天以及民用三维传感等领域。

激光雷达视场角

激光雷达视场角分为水平视场角和垂直视场角。水平视场角是在水平方向上可以观测的角度范围，旋转式激光雷达旋转一周为360°，所以水平视场角为360°。垂直视场角是在垂直方向上可以观测的角度，一般为40°。它并不是对称均匀分布的，因为主要是需要扫描路面上的障碍物，而不是把激光打向天空，为了很好地利用激光，激光光束会尽量向下偏置一定的角度。而且，为了达到既检测到障碍物，同时又能够把激光束集中到中间***关注的部分，来更好地检测车辆，激光雷达的光束不是垂直均匀分布的，而是中间密，两边疏。以64线激光雷达的光束为例，可以看到激光雷达光束有一定的偏置，向上的角度为15°，向下为25°，且激光光束中间密集，两边稀疏。激光雷达应用广泛激光雷达应用广泛，种类多样，它分为机载海洋激光雷达、2D激光雷达和单点激光雷达，激光雷达低空探测性能好，抗干扰能力强，可以精准测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状，还可以探测、识别、分辨跟踪目标。