激光雷達(dá)車載應(yīng)用

1、奇瑞汽車股份有限公司 南航實(shí)習(xí)生匯報(bào),匯報(bào)人：陳彪日 期：2016年7月12日,激光雷達(dá) 在車載方面的應(yīng)用,：在行業(yè)內(nèi)的大致應(yīng)用,,目錄,：研究意義,：原理,：比對(duì)其他傳感器的優(yōu)劣勢(shì),：主要廠家,：存在的問(wèn)題與發(fā)展趨勢(shì),激光雷達(dá)在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用意義,,據(jù)統(tǒng)計(jì)，危險(xiǎn)境況時(shí)，如果能給駕駛員半秒鐘的預(yù)處理時(shí)間，則可分別減少追尾事故的30％，路面相關(guān)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(dá)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(dòng)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(biāo)：測(cè)量精度更高,掃描方便快速：提高效率節(jié)約時(shí)間,,激光雷達(dá)的工作原理與雷達(dá)非常相近,以激光作為信號(hào)源,由激光器發(fā)射出的脈沖激光,打到目標(biāo)上,引起散射,一部分光波會(huì)反射到激光雷達(dá)的接收器上.,激光雷達(dá)原理,,根據(jù)激光測(cè)距原理計(jì)算,就得到從激光雷達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的距離,脈沖激光不斷地掃描目標(biāo)物,就可以得

3、到目標(biāo)物上全部目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù),用此數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理后,就可得到精確的三維立體圖像.,,,,在業(yè)內(nèi)的大致應(yīng)用,,借助激光雷達(dá)發(fā)展無(wú)人駕駛技術(shù),激光雷達(dá)用于汽車逆向設(shè)計(jì),激光雷達(dá)用于車身的零部件檢測(cè),激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)汽車的主動(dòng)安全,激光雷達(dá)輔助意念駕駛的實(shí)現(xiàn),將激光雷達(dá)用于車輛檢測(cè),將激光雷達(dá)用于智能交通信號(hào)控制,將激光雷達(dá)用于交通事故勘察,,,激光雷達(dá)與無(wú)人駕駛技術(shù),各個(gè)汽車企業(yè)相繼推出無(wú)人駕駛汽車,是不是真正意義上的無(wú)人駕駛,,,要組建無(wú)人駕

4、駛汽車，導(dǎo)航和各種傳感器必不可少,,,激光雷達(dá)與汽車逆向設(shè)計(jì),逆向設(shè)計(jì)：實(shí)物 →三維模型 →實(shí)物,激光雷達(dá)如何實(shí)現(xiàn)逆向設(shè)計(jì),,,實(shí)例,激光雷達(dá)與汽車零部件檢測(cè),,實(shí)例：美國(guó)通用汽車用激光雷達(dá)檢測(cè)汽車的零部件,激光雷達(dá)與汽車的主動(dòng)安全,汽車主動(dòng)避撞技術(shù)它是利用現(xiàn)代信息技術(shù)、傳感技術(shù)來(lái)擴(kuò)展駕駛員的感知能力，將外接信息傳遞給駕駛員，同時(shí)根據(jù)這些信息判斷是否構(gòu)成安全隱患，在緊急情況下，自動(dòng)干涉駕駛操作進(jìn)行應(yīng)急處理，使汽車能主動(dòng)避開(kāi)危險(xiǎn)的

5、一種技術(shù),參考文獻(xiàn)：呂光輝等。汽車主動(dòng)安全技術(shù)-過(guò)去與未來(lái)輕型汽車技術(shù).2012,激光雷達(dá)與汽車的主動(dòng)安全,環(huán)境識(shí)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(dòng)被動(dòng)安全策略,——防患于未然的汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng),參考文獻(xiàn)：呂光輝等。汽車主動(dòng)安全技術(shù)-過(guò)去與未來(lái)輕型汽車技術(shù).2012,激光雷達(dá)與意念駕駛,意念駕駛是指利用人腦電波轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)指令，實(shí)現(xiàn)操作汽車的技術(shù)。但該技術(shù)還處于試驗(yàn)階段。,激光雷達(dá)與車輛檢測(cè),在道路兩邊設(shè)置激光雷達(dá)監(jiān)測(cè)站

6、可快速檢測(cè)車輛運(yùn)貨物信息。 在關(guān)卡處設(shè)立這種監(jiān)測(cè)站對(duì)走私等犯罪活動(dòng)的打擊具有重要意義,激光雷達(dá)與智能交通信號(hào)控制,在城市重要交通路口信號(hào)控制系統(tǒng)中集成一個(gè)地面三維激光掃描系統(tǒng)。通過(guò)激光掃描儀對(duì)一定距離的道路進(jìn)行連續(xù)掃描，獲得這段道路上實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的車流量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲得車流量等參數(shù)，根據(jù)對(duì)東西向和南北向車流量大小的比較以及短暫車流量預(yù)測(cè)，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)東西向和南北向信號(hào)燈周期。,激光雷達(dá)與交通事故勘查,運(yùn)用

7、三維激光掃描儀對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行三維掃描，現(xiàn)場(chǎng)取證，掃描儀的數(shù)據(jù)能夠生成事故現(xiàn)場(chǎng)的高質(zhì)量圖像和細(xì)節(jié)示意圖，便于后期提取調(diào)查和法庭審理。 調(diào)查表明，用三維激光掃描儀采集事故現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)平均每次減少90分鐘的道路封閉時(shí)間。,參考文獻(xiàn)：丁正林等. 基于三維激光掃描的交通事故現(xiàn)場(chǎng)信息采集交通與計(jì)算機(jī).2008.26（6）：69-71,激光雷達(dá)與其它測(cè)距方法的優(yōu)缺點(diǎn)：,汽車憑借一定的裝備測(cè)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(guò)報(bào)警或自動(dòng)進(jìn)行某項(xiàng)預(yù)設(shè)定操作如緊急制動(dòng)等，來(lái)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(yùn)用在汽車上的測(cè)距方法主要有超聲波短距離測(cè)距，毫米波雷達(dá)長(zhǎng)距離測(cè)距，激光測(cè)距，攝像系統(tǒng)測(cè)距等幾種方法,超聲波測(cè)距：,它利用超聲探測(cè)原理，在司機(jī)倒車時(shí)，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(dāng)測(cè)距顯示小于報(bào)警距離時(shí)，還能準(zhǔn)確報(bào)警，及時(shí)提醒司機(jī)剎車。,超聲波測(cè)距：,優(yōu)點(diǎn)：

9、 超聲波測(cè)距原理簡(jiǎn)單，成本低、制作方便； 缺點(diǎn)： 其在高速行駛的汽車上的應(yīng)用有一定局限性，這是因?yàn)槌暡ǖ膫鬏斔俣仁芴鞖庥绊戄^大，不同的天氣條件下傳播速度不一樣；另一方面是對(duì)于遠(yuǎn)距離的障礙物，由于反射波過(guò)于微弱，使得靈敏度下降。故超聲波測(cè)距一般應(yīng)用在短距離測(cè)距，最佳距離為4～5米，一般應(yīng)用在汽車倒車防撞系統(tǒng)上。,雷達(dá)測(cè)距：,為了更好的適應(yīng)道路交通狀況，

10、解決盲區(qū)視野問(wèn)題，在日本和美國(guó)開(kāi)展了大量的工作。如應(yīng)用毫米波雷達(dá)CCD攝像檢測(cè)交通狀況，根據(jù)危險(xiǎn)程度改變直觀信號(hào)的音調(diào)、顏色和位置，并在顯示器中顯示。實(shí)現(xiàn)高度智能化，極大的改善車輛的安全性。雷達(dá)是利用目標(biāo)對(duì)電磁波反射來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定其位置的。,雷達(dá)測(cè)距,優(yōu)點(diǎn)：（1）是探測(cè)性能穩(wěn)定。它不易受對(duì)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(yīng)性能好。雨、雪、霧等對(duì)之干擾小。作為車載雷達(dá)，目前適用的主要有脈沖多普勒雷達(dá)、雙

11、頻CW雷達(dá)和FM雷達(dá)三種。應(yīng)用雷達(dá)測(cè)距，需要防止電磁波干擾，雷達(dá)彼此之間的電磁波和其他通信設(shè)施的電磁波對(duì)其測(cè)距性能都有影響。毫米波雷達(dá)主要應(yīng)用于防撞，以避免高速公路上發(fā)生追尾碰撞；缺點(diǎn)：應(yīng)用雷達(dá)測(cè)距，需要防止電磁波干擾，雷達(dá)彼此之間的電磁波和其他通信設(shè)施的電磁波對(duì)其測(cè)距性能都有影響,激光雷達(dá)測(cè)距：,可以對(duì)車前的路面狀況進(jìn)行電子掃描，還可以對(duì)周圍及后面司機(jī)看不到的地方進(jìn)行掃描。將收集的信息通過(guò)各個(gè)響應(yīng)部位的傳感器匯集到電腦中去，在車

12、內(nèi)電視熒幕中顯示出來(lái)，擴(kuò)大了司機(jī)對(duì)路面觀察，并能對(duì)超速或有障礙的路面發(fā)出警報(bào)，引起司機(jī)注意。,激光雷達(dá)測(cè)距:,優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量時(shí)間短、量程大、精度高；缺點(diǎn)：由于激光雷達(dá)測(cè)距儀器工作環(huán)境處于高速運(yùn)動(dòng)的車體中，振動(dòng)大,對(duì)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(shí)還要考慮省電、低價(jià)、對(duì)人眼安全等因素；,攝像系統(tǒng)測(cè)距：,CCD攝像機(jī)是一種用來(lái)模擬人眼的光電探測(cè)器。它具有尺寸小、質(zhì)量輕功耗小、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、光計(jì)量準(zhǔn)確

13、、其線掃描輸出的光電信號(hào)有利于后續(xù)信號(hào)處理等優(yōu)良特性，在汽車行業(yè)也得到了廣泛的應(yīng)用。利用面陣CCD，可獲得被測(cè)視野的二維圖像，但無(wú)法確定與被測(cè)物體之間的距離。只使用一個(gè)CCD攝像機(jī)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(biāo)三維信息，模擬人的雙目視覺(jué)原理，利用間隔固定的兩臺(tái)攝像機(jī)同時(shí)對(duì)同一景物成象，通過(guò)對(duì)這兩幅圖像進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析處理，即可確定視野中每個(gè)物體的三維坐標(biāo)，這一系統(tǒng)

14、稱為雙目攝像系統(tǒng),,優(yōu)點(diǎn)：尺寸小、質(zhì)量輕、功耗小、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、光計(jì)量準(zhǔn)確、其 線掃描輸出的光電信號(hào)有利于后續(xù)信號(hào)處理； 缺點(diǎn)：目前價(jià)格較高，同時(shí)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(wú)人駕駛汽車挑戰(zhàn)賽后，2007年開(kāi)始專注研究激光雷達(dá)，用一款Velodyne 64線進(jìn)入360°高性能激光

15、雷達(dá)領(lǐng)域。于是就有了2011年谷歌無(wú)人駕駛汽車在灣區(qū)測(cè)試時(shí)，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(tái)，展示了他們最新的產(chǎn)品：「Solid-StateHybrid Ultra Puck Auto」激光雷達(dá)——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(yīng)最新的 Puck Auto。它是 Velodyne 基于第三代自動(dòng)駕駛平臺(tái)打造的，可以看作是現(xiàn)款 VLP-16 的升級(jí)款，它采用 32

16、線配備，掃描范圍可達(dá) 200 米，基本能滿足大多數(shù)自動(dòng)駕駛場(chǎng)景所需?！　?此前Velodyne 有 3 款激光雷達(dá)產(chǎn)品，它們可以在機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、安防等領(lǐng)域使用，而這次的 Puck Auto「專供」汽車制造商。　　 因?yàn)?Puck Auto 具有「小、輕」的特點(diǎn)，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(gè)雷達(dá)，使用了 Puck Auto 之后，只需要兩個(gè)。,,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(gòu)。2000年至2008年研發(fā)了激光掃描技術(shù)、并且開(kāi)始了若干自動(dòng)駕駛項(xiàng)目的嘗試。公司和歐洲委員會(huì)共同研發(fā)了十字路口安全的駕駛輔助產(chǎn)品，在全球范圍售賣。2009年公司脫離Sick AG獨(dú)立，2010年和法雷奧合作開(kāi)始量產(chǎn)可用于汽車的產(chǎn)品ScaLa。,目前已有的Ibeo全自動(dòng)駕駛測(cè)試車上，常用的多點(diǎn)布局組合是miniLUX和LUX兩款產(chǎn)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(chǎn)品：S2。號(hào)稱是世界上第一款固態(tài)激光雷達(dá)。從外觀來(lái)看，S3 是個(gè)黑色長(zhǎng)方體，內(nèi)部無(wú)任何轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它可以放在手上，大小和 Puck Auto 算是打了個(gè)平手。它的參數(shù)是8 線，探測(cè)范圍為 10 厘米-150 米。,,而它的一個(gè)特點(diǎn)就是價(jià)格特別便宜，此前報(bào)道中，他們的 CTO Jeff Owens 說(shuō)每臺(tái)成本在 200 美元。在此次 C

19、ES 上，Quanergy 相關(guān)負(fù)責(zé)人向 GeekCar 透露，如果訂貨量是一萬(wàn)臺(tái)，那每部產(chǎn)品成本有望控制在 100 美元以下，但是量產(chǎn)得再等兩年。 如此便宜的價(jià)格，Quanergy給出的答案是“相控陣激光雷達(dá)技術(shù)”。拋去傳統(tǒng)激光雷達(dá)昂貴的旋轉(zhuǎn)部件。用電子掃描代替機(jī)械部件，采用集成電路上的小鏡子掃描各個(gè)方向，然后輸出車輛周圍的3D圖像。創(chuàng)始人Dr.Louay Eldada對(duì)具體技術(shù)三緘其口，只表示核心技術(shù)是自