激光雷達車載應用

1、奇瑞汽車股份有限公司 南航實習生匯報,匯報人：陳彪日 期：2016年7月12日,激光雷達 在車載方面的應用,：在行業(yè)內的大致應用,,目錄,：研究意義,：原理,：比對其他傳感器的優(yōu)劣勢,：主要廠家,：存在的問題與發(fā)展趨勢,激光雷達在汽車產業(yè)的應用意義,,據(jù)統(tǒng)計，危險境況時，如果能給駕駛員半秒鐘的預處理時間，則可分別減少追尾事故的30％，路面相關事故的50％，迎面撞車事故的60％，所以現(xiàn)

2、代汽車安裝各類雷達系統(tǒng)以保障行車安全。,,,Lidar使得汽車行業(yè)和道路交通邁向更高峰,,主動性：系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和抗干擾性更高,直接獲得三維坐標：測量精度更高,掃描方便快速：提高效率節(jié)約時間,,激光雷達的工作原理與雷達非常相近,以激光作為信號源,由激光器發(fā)射出的脈沖激光,打到目標上,引起散射,一部分光波會反射到激光雷達的接收器上.,激光雷達原理,,根據(jù)激光測距原理計算,就得到從激光雷達到目標點的距離,脈沖激光不斷地掃描目標物,就可以得

3、到目標物上全部目標點的數(shù)據(jù),用此數(shù)據(jù)進行成像處理后,就可得到精確的三維立體圖像.,,,,在業(yè)內的大致應用,,借助激光雷達發(fā)展無人駕駛技術,激光雷達用于汽車逆向設計,激光雷達用于車身的零部件檢測,激光雷達實現(xiàn)汽車的主動安全,激光雷達輔助意念駕駛的實現(xiàn),將激光雷達用于車輛檢測,將激光雷達用于智能交通信號控制,將激光雷達用于交通事故勘察,,,激光雷達與無人駕駛技術,各個汽車企業(yè)相繼推出無人駕駛汽車,是不是真正意義上的無人駕駛,,,要組建無人駕

4、駛汽車，導航和各種傳感器必不可少,,,激光雷達與汽車逆向設計,逆向設計：實物 →三維模型 →實物,激光雷達如何實現(xiàn)逆向設計,,,實例,激光雷達與汽車零部件檢測,,實例：美國通用汽車用激光雷達檢測汽車的零部件,激光雷達與汽車的主動安全,汽車主動避撞技術它是利用現(xiàn)代信息技術、傳感技術來擴展駕駛員的感知能力，將外接信息傳遞給駕駛員，同時根據(jù)這些信息判斷是否構成安全隱患，在緊急情況下，自動干涉駕駛操作進行應急處理，使汽車能主動避開危險的

5、一種技術,參考文獻：呂光輝等。汽車主動安全技術-過去與未來輕型汽車技術.2012,激光雷達與汽車的主動安全,環(huán)境識別子系統(tǒng),狀態(tài)判斷子系統(tǒng),汽車控制執(zhí)行子系統(tǒng),啟動被動安全策略,——防患于未然的汽車主動避撞系統(tǒng),參考文獻：呂光輝等。汽車主動安全技術-過去與未來輕型汽車技術.2012,激光雷達與意念駕駛,意念駕駛是指利用人腦電波轉換為計算機指令，實現(xiàn)操作汽車的技術。但該技術還處于試驗階段。,激光雷達與車輛檢測,在道路兩邊設置激光雷達監(jiān)測站

6、可快速檢測車輛運貨物信息。 在關卡處設立這種監(jiān)測站對走私等犯罪活動的打擊具有重要意義,激光雷達與智能交通信號控制,在城市重要交通路口信號控制系統(tǒng)中集成一個地面三維激光掃描系統(tǒng)。通過激光掃描儀對一定距離的道路進行連續(xù)掃描，獲得這段道路上實時、動態(tài)的車流量點云數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理獲得車流量等參數(shù)，根據(jù)對東西向和南北向車流量大小的比較以及短暫車流量預測，從而自動調節(jié)東西向和南北向信號燈周期。,激光雷達與交通事故勘查,運用

7、三維激光掃描儀對事故現(xiàn)場進行三維掃描，現(xiàn)場取證，掃描儀的數(shù)據(jù)能夠生成事故現(xiàn)場的高質量圖像和細節(jié)示意圖，便于后期提取調查和法庭審理。 調查表明，用三維激光掃描儀采集事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)平均每次減少90分鐘的道路封閉時間。,參考文獻：丁正林等. 基于三維激光掃描的交通事故現(xiàn)場信息采集交通與計算機.2008.26（6）：69-71,激光雷達與其它測距方法的優(yōu)缺點：,汽車憑借一定的裝備測量前方障礙物的距離，迅速反饋給汽車，以在危

8、急的情況下，通過報警或自動進行某項預設定操作如緊急制動等，來避免由于駕駛員疲勞、疏忽、誤判斷所造成的交通事故。目前運用在汽車上的測距方法主要有超聲波短距離測距，毫米波雷達長距離測距，激光測距，攝像系統(tǒng)測距等幾種方法,超聲波測距：,它利用超聲探測原理，在司機倒車時，能正確的從數(shù)碼顯示器上了解汽車尾部與障礙物之間的距離。當測距顯示小于報警距離時，還能準確報警，及時提醒司機剎車。,超聲波測距：,優(yōu)點：

9、 超聲波測距原理簡單，成本低、制作方便； 缺點： 其在高速行駛的汽車上的應用有一定局限性，這是因為超聲波的傳輸速度受天氣影響較大，不同的天氣條件下傳播速度不一樣；另一方面是對于遠距離的障礙物，由于反射波過于微弱，使得靈敏度下降。故超聲波測距一般應用在短距離測距，最佳距離為4～5米，一般應用在汽車倒車防撞系統(tǒng)上。,雷達測距：,為了更好的適應道路交通狀況，

10、解決盲區(qū)視野問題，在日本和美國開展了大量的工作。如應用毫米波雷達CCD攝像檢測交通狀況，根據(jù)危險程度改變直觀信號的音調、顏色和位置，并在顯示器中顯示。實現(xiàn)高度智能化，極大的改善車輛的安全性。雷達是利用目標對電磁波反射來發(fā)現(xiàn)目標并測定其位置的。,雷達測距,優(yōu)點：（1）是探測性能穩(wěn)定。它不易受對象表面形狀和顏色的影響，也不受大氣流的影響；（2）是環(huán)境適應性能好。雨、雪、霧等對之干擾小。作為車載雷達，目前適用的主要有脈沖多普勒雷達、雙

11、頻CW雷達和FM雷達三種。應用雷達測距，需要防止電磁波干擾，雷達彼此之間的電磁波和其他通信設施的電磁波對其測距性能都有影響。毫米波雷達主要應用于防撞，以避免高速公路上發(fā)生追尾碰撞；缺點：應用雷達測距，需要防止電磁波干擾，雷達彼此之間的電磁波和其他通信設施的電磁波對其測距性能都有影響,激光雷達測距：,可以對車前的路面狀況進行電子掃描，還可以對周圍及后面司機看不到的地方進行掃描。將收集的信息通過各個響應部位的傳感器匯集到電腦中去，在車

12、內電視熒幕中顯示出來，擴大了司機對路面觀察，并能對超速或有障礙的路面發(fā)出警報，引起司機注意。,激光雷達測距:,優(yōu)點：測量時間短、量程大、精度高；缺點：由于激光雷達測距儀器工作環(huán)境處于高速運動的車體中，振動大,對其穩(wěn)定性、可靠性提出了較高的要求，其體積也受到了一定的限制，同時還要考慮省電、低價、對人眼安全等因素；,攝像系統(tǒng)測距：,CCD攝像機是一種用來模擬人眼的光電探測器。它具有尺寸小、質量輕功耗小、噪聲低、動態(tài)范圍大、光計量準確

13、、其線掃描輸出的光電信號有利于后續(xù)信號處理等優(yōu)良特性，在汽車行業(yè)也得到了廣泛的應用。利用面陣CCD，可獲得被測視野的二維圖像，但無法確定與被測物體之間的距離。只使用一個CCD攝像機的系統(tǒng)稱為單目攝像系統(tǒng)，在汽車上常用于倒車后視系統(tǒng)，輔助駕駛員獲得后視死角信息，以避免倒車撞物。為獲得目標三維信息，模擬人的雙目視覺原理，利用間隔固定的兩臺攝像機同時對同一景物成象，通過對這兩幅圖像進行計算機分析處理，即可確定視野中每個物體的三維坐標，這一系統(tǒng)

14、稱為雙目攝像系統(tǒng),,優(yōu)點：尺寸小、質量輕、功耗小、噪聲低、動態(tài)范圍大、光計量準確、其 線掃描輸出的光電信號有利于后續(xù)信號處理； 缺點：目前價格較高，同時由于受軟件和硬件的制約，成象速度較慢,主要廠家：,Velodyne Velodyne是一家硅谷公司。在參加了兩屆DARPA無人駕駛汽車挑戰(zhàn)賽后，2007年開始專注研究激光雷達，用一款Velodyne 64線進入360°高性能激光

15、雷達領域。于是就有了2011年谷歌無人駕駛汽車在灣區(qū)測試時，吸引人們目光的“大花盆”。,,在今年的CES上，Velodyne 公司借著福特的展臺，展示了他們最新的產品：「Solid-StateHybrid Ultra Puck Auto」激光雷達——像冰球一樣的小圓餅。他們剛剛拿到福特的訂單，為福特供應最新的 Puck Auto。它是 Velodyne 基于第三代自動駕駛平臺打造的，可以看作是現(xiàn)款 VLP-16 的升級款，它采用 32

16、線配備，掃描范圍可達 200 米，基本能滿足大多數(shù)自動駕駛場景所需?！　?此前Velodyne 有 3 款激光雷達產品，它們可以在機器人、無人機、安防等領域使用，而這次的 Puck Auto「專供」汽車制造商?！　?因為 Puck Auto 具有「小、輕」的特點，它完全可以整合在后視鏡的位置。目前福特 Fusion 在車頂安裝了 4 個雷達，使用了 Puck Auto 之后，只需要兩個。,,Ibeo

17、 Ibeo是一家成立于1998年的公司，2000年被傳感器制造商Sick AG收購。2000年至2008年研發(fā)了激光掃描技術、并且開始了若干自動駕駛項目的嘗試。公司和歐洲委員會共同研發(fā)了十字路口安全的駕駛輔助產品，在全球范圍售賣。2009年公司脫離Sick AG獨立，2010年和法雷奧合作開始量產可用于汽車的產品ScaLa。,目前已有的Ibeo全自動駕駛測試車上，常用的多點布局組合是miniLUX和LUX兩款產品。,,Quanergy

18、 Quanergy 是一家成立了三年的公司，在今年的CES上也推出了自己的新產品：S2。號稱是世界上第一款固態(tài)激光雷達。從外觀來看，S3 是個黑色長方體，內部無任何轉動機構。它可以放在手上，大小和 Puck Auto 算是打了個平手。它的參數(shù)是8 線，探測范圍為 10 厘米-150 米。,,而它的一個特點就是價格特別便宜，此前報道中，他們的 CTO Jeff Owens 說每臺成本在 200 美元。在此次 C

19、ES 上，Quanergy 相關負責人向 GeekCar 透露，如果訂貨量是一萬臺，那每部產品成本有望控制在 100 美元以下，但是量產得再等兩年。 如此便宜的價格，Quanergy給出的答案是“相控陣激光雷達技術”。拋去傳統(tǒng)激光雷達昂貴的旋轉部件。用電子掃描代替機械部件，采用集成電路上的小鏡子掃描各個方向，然后輸出車輛周圍的3D圖像。創(chuàng)始人Dr.Louay Eldada對具體技術三緘其口，只表示核心技術是自