智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù) 課件 項(xiàng)目二（任務(wù)3、4）毫米波雷達(dá)技術(shù)

任務(wù)3毫米波雷達(dá)技術(shù)01任務(wù)3毫米波雷達(dá)技術(shù)02任務(wù)引入任務(wù)引入自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展至今，該領(lǐng)域目前已經(jīng)演變成了融合感知派和視覺(jué)感知派這兩條截然不同的技術(shù)路線(xiàn)。除了特斯拉之外，絕大多數(shù)車(chē)企都屬于融合感知派，它們往往會(huì)采用激光雷達(dá)+毫米波雷達(dá)+攝像頭等多重冗余感知方案。對(duì)于融合感知派成員來(lái)說(shuō)，激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)已經(jīng)不再是裝不裝的問(wèn)題，而是需要裝多少個(gè)的問(wèn)題。正當(dāng)大多數(shù)車(chē)企還在糾結(jié)于應(yīng)該在自己的產(chǎn)品上搭載多少顆激光雷達(dá)，多少顆毫米波雷達(dá)時(shí)，從2022年2月中旬開(kāi)始，特斯拉投放在北美市場(chǎng)的ModelS和ModelX將不再配備毫米波雷達(dá)，這也就意味著特斯拉在北美市場(chǎng)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了純視覺(jué)自動(dòng)駕駛的這一愿景，正式進(jìn)入了它想要的純視覺(jué)智能駕駛時(shí)代。你是否認(rèn)同不搭載毫米波雷達(dá)的自動(dòng)駕駛方案呢？03任務(wù)目標(biāo)04了解毫米波雷達(dá)定義、結(jié)構(gòu)、功能、工作原理了解毫米波雷達(dá)定義、結(jié)構(gòu)、功能、工作原理020103042了解毫米波雷達(dá)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)整車(chē)的作用4能夠熟悉毫米波雷達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn)3能夠熟悉毫米波雷達(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景5能夠熟悉毫米波雷達(dá)在汽車(chē)上的配置方案毫米波雷達(dá)介紹毫米波雷達(dá)：MillimeterWaveRADAR（MillimeterWaveRadioDetectionAndRanging無(wú)線(xiàn)電探測(cè)與測(cè)距）。毫米波是指波長(zhǎng)為1~10mm的電磁波，對(duì)應(yīng)的頻率范圍為30~300GHz。電磁波波普如下圖2-3-1所示。圖2-3-1電磁波波譜毫米波雷達(dá)介紹毫米波雷達(dá)是工作在毫米波頻段的雷達(dá)，它通過(guò)發(fā)射與接收高頻電磁波來(lái)探測(cè)目標(biāo)，后端信號(hào)處理模塊利用回波信號(hào)計(jì)算出目標(biāo)的距離、速度和角度等信息。按照測(cè)量目標(biāo)的距離遠(yuǎn)近可劃分為短程雷達(dá)（SRR）、中程雷達(dá)（MRR）、遠(yuǎn)程雷達(dá)（LRR)。如下圖2-3-2所示。圖2-3-2毫米波雷達(dá)頻段與距離分類(lèi)毫米波雷達(dá)的組成毫米波雷達(dá)是一種利用毫米波頻段進(jìn)行雷達(dá)測(cè)量的傳感器。它由發(fā)射模塊、接收模塊、天線(xiàn)和信號(hào)處理模塊構(gòu)成。毫米波工作時(shí)，發(fā)射模塊通過(guò)天線(xiàn)將電信號(hào)（電能）轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)出，接收模塊接收到射頻信號(hào)后，將射頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻信號(hào)，再由信號(hào)處理模塊從信號(hào)中獲取距離、速度和角度等信息。毫米波雷達(dá)的發(fā)射模塊負(fù)責(zé)產(chǎn)生并發(fā)射毫米波信號(hào)。通常使用毫米波頻段的電子器件，如諧振器或振蕩器來(lái)產(chǎn)生毫米波信號(hào)。毫米波雷達(dá)的天線(xiàn)用于發(fā)射和接收毫米波信號(hào)。毫米波雷達(dá)的接收模塊負(fù)責(zé)接收并處理回波信號(hào)。接收模塊通常包括低噪聲放大器、混頻器和解調(diào)器等電子器件，用于增強(qiáng)和解調(diào)接收到的信號(hào)。天線(xiàn)的設(shè)計(jì)通常需要滿(mǎn)足較高的增益和方向性要求，以便有效地發(fā)射和接收毫米波信號(hào)。毫米波雷達(dá)的信號(hào)處理模塊用于對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行處理和分析，通常包括數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和算法，用于提取出目標(biāo)的位置、速度、尺寸等信息。毫米波雷達(dá)的組成以上是毫米波雷達(dá)的一些主要組成部分。不同型號(hào)和應(yīng)用的毫米波雷達(dá)可能會(huì)有所不同，但通常都會(huì)包含這些基本組件。毫米波雷達(dá)的組成如圖2-3-3所示。圖2-3-3毫米波雷達(dá)的組成05毫米波雷達(dá)測(cè)距原理毫米波雷達(dá)測(cè)距原理與激光雷達(dá)相比毫米波雷達(dá)會(huì)有很多測(cè)量短距離的場(chǎng)景，如側(cè)向警示、倒車(chē)警示等，因此主要以FMCW調(diào)制方法來(lái)測(cè)距。測(cè)距原理為：通過(guò)振蕩器形成持續(xù)變化的信號(hào)，而發(fā)出信號(hào)和接收信號(hào)之間形成頻率差，其差值與發(fā)射-接收時(shí)間差成線(xiàn)性關(guān)系，只要通過(guò)頻率差就能計(jì)算車(chē)輛與物體距離。如圖2-3-4所示。圖2-3-4毫米波測(cè)距原理06毫米波雷達(dá)測(cè)速原理毫米波雷達(dá)測(cè)速原理（1）毫米波雷達(dá)測(cè)速主要是基于多普勒效應(yīng)來(lái)測(cè)速。（2）當(dāng)發(fā)射的電磁波和被探測(cè)目標(biāo)有相對(duì)移動(dòng)、回波的頻率會(huì)和發(fā)射波的頻率不同，通過(guò)檢測(cè)這個(gè)頻率差可以測(cè)得目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的移動(dòng)速度。如下圖2-3-5所示。圖2-3-5毫米波測(cè)速原理07毫米波雷達(dá)角度測(cè)量原理毫米波雷達(dá)角度測(cè)量原理（1）毫米波雷達(dá)方位測(cè)量主要包括水平角度和垂直角度的測(cè)量。（2）通過(guò)毫米波雷達(dá)的發(fā)射天線(xiàn)（TX）發(fā)射出毫米波后，遇到被監(jiān)測(cè)物體，反射回來(lái)，通過(guò)毫米波雷達(dá)并列的接收天線(xiàn)（RX1和RX2），收到同一監(jiān)測(cè)目標(biāo)反射回來(lái)的毫米波，根據(jù)反射回波的相位差（b）以及RX1和RX2間的距離（d），就可以通過(guò)三角函數(shù)計(jì)算出被監(jiān)測(cè)目標(biāo)的方位角（αAZ）。（3）為了提高方位的測(cè)量精度，采用使用大量陣列天線(xiàn)來(lái)構(gòu)成窄波束的方法。如下圖2-3-6所示。毫米波雷達(dá)角度測(cè)量原理圖3-3-5毫米波角度測(cè)量毫米波雷達(dá)優(yōu)缺點(diǎn)毫米波雷達(dá)是唯一具備“全天候全天時(shí)”工作能力的車(chē)載傳感器，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)不可或缺的核心傳感器之一。08優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（1）精度高，抗干擾能力強(qiáng)。毫米波雷達(dá)工作在高頻段，測(cè)量精度高，并且由于周?chē)肼暫透蓴_處于中低頻區(qū)，基本上不會(huì)影響毫米雷達(dá)的正常運(yùn)行；（2）高分辨率，多目標(biāo)。毫米波雷達(dá)的高分辨率，利于分辨出距離較近的多目標(biāo)；（3）高頻率，低功率。毫米波雷達(dá)不同型號(hào)功耗不同，一般低于12W；（4）探測(cè)距離遠(yuǎn)，實(shí)時(shí)性高。傳播速度與光速一樣，可以快速地測(cè)量出目標(biāo)的距離、速度和角度等信息；（5）全天候全天時(shí)。具有很強(qiáng)的穿透能力，在雨、雪、大霧、塵埃等惡劣天氣依然可以正常工作。不受光線(xiàn)強(qiáng)度影響，可全天時(shí)工作；（6）敏感高，誤報(bào)低。毫米波雷達(dá)金屬電磁反射強(qiáng)，其探測(cè)不受顏色與溫度的影響，誤報(bào)低；（7）可測(cè)速，可測(cè)距。毫米波雷達(dá)可同時(shí)探測(cè)多個(gè)目標(biāo)的速度和距離；優(yōu)點(diǎn)圖2-3-6毫米波雷達(dá)優(yōu)點(diǎn)09缺點(diǎn)缺點(diǎn)（1）虛假報(bào)警：毫米波雷達(dá)是利用目標(biāo)對(duì)電磁波的反射來(lái)發(fā)現(xiàn)并測(cè)定目標(biāo)位置，而充滿(mǎn)雜波的外部環(huán)境給毫米波雷達(dá)感知經(jīng)常帶來(lái)虛警問(wèn)題；（2）盲區(qū)：覆蓋區(qū)域呈扇形，有盲點(diǎn)區(qū)域；（3）交通標(biāo)志：無(wú)法識(shí)別交通標(biāo)志和交通信號(hào)燈；（4）道路標(biāo)志：無(wú)法識(shí)別道路標(biāo)線(xiàn)；毫米波雷達(dá)的分類(lèi)根據(jù)毫米波雷達(dá)的波長(zhǎng)及基于此的測(cè)量距離，市場(chǎng)上的毫米波雷達(dá)可以分為兩大類(lèi)。（1）24GHz毫米波雷達(dá)又名角雷達(dá)，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是厘米波雷達(dá)。其在傳統(tǒng)車(chē)輛中已經(jīng)應(yīng)用多年，屬于中短距離雷達(dá)，一般安裝在車(chē)輛的兩側(cè)，測(cè)距范圍在70米之內(nèi)?？梢杂脕?lái)掃描駕駛員盲區(qū)，在車(chē)輛變道或拐彎時(shí)提供自動(dòng)或輔助功能。（2）77GHz毫米波雷達(dá)又名中長(zhǎng)距離雷達(dá)，主要安裝在車(chē)輛前后方，高配車(chē)輛上的測(cè)距范圍今天可接近300米，是ADAS輔助駕駛功能的核心。毫米波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)毫米波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)主要有：最大探測(cè)距離、距離分辨率、距離靈敏度、距離測(cè)量精度、最大探測(cè)速度等，如下圖所示。圖2-3-6毫米波雷達(dá)測(cè)量技術(shù)參數(shù)毫米波雷達(dá)的應(yīng)用盲點(diǎn)檢測(cè)/變道輔助（BSD/LCA）在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的盲點(diǎn)檢測(cè)/變道輔助功能中，毫米波雷達(dá)用于監(jiān)測(cè)駕駛員視線(xiàn)盲區(qū)的其他車(chē)輛。當(dāng)其他車(chē)輛進(jìn)入盲區(qū)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告，通常通過(guò)閃爍的燈光或聲音提醒駕駛員，以減少變道時(shí)的潛在危險(xiǎn)。毫米波雷達(dá)的應(yīng)用自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）AEB是一種主動(dòng)安全技術(shù)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)在檢測(cè)到潛在碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，能夠自動(dòng)啟動(dòng)緊急制動(dòng)以避免或減輕碰撞的嚴(yán)重程度。車(chē)載毫米波雷達(dá)通過(guò)發(fā)射毫米波并接收返回信號(hào)，能夠檢測(cè)車(chē)輛前方的目標(biāo)，包括其他車(chē)輛、行人、或靜止障礙物，可以測(cè)量目標(biāo)與前方車(chē)輛之間的距離和相對(duì)速度。基于與前方車(chē)輛的距離和速度信息，車(chē)輛的AEB系統(tǒng)使用算法來(lái)評(píng)估潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。如果系統(tǒng)判斷存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，并且駕駛員沒(méi)有采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)，AEB系統(tǒng)將啟動(dòng)緊急制動(dòng)。當(dāng)AEB系統(tǒng)確定有碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)觸發(fā)車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)，使車(chē)輛減速或停車(chē)，以減輕碰撞的嚴(yán)重程度或完全避免碰撞。如圖2-3-7所示。毫米波雷達(dá)的應(yīng)用自適應(yīng)巡航（ACC）ACC是一種先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)，能夠維持車(chē)輛在高速公路上的巡航速度，并根據(jù)前方交通狀況進(jìn)行智能調(diào)整速度。車(chē)載毫米波雷達(dá)能夠精確測(cè)量前方目標(biāo)與巡航車(chē)輛之間的距離和相對(duì)于巡航車(chē)輛的速度?；诤撩撞ɡ走_(dá)提供的目標(biāo)距離和速度信息，ACC系統(tǒng)使用算法來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整巡航車(chē)輛的速度，以保持與前方目標(biāo)的安全距離。毫米波雷達(dá)的應(yīng)用開(kāi)門(mén)預(yù)警（DOW）當(dāng)開(kāi)門(mén)預(yù)警功能開(kāi)啟時(shí)，安裝于汽車(chē)兩側(cè)的毫米波雷達(dá)檢測(cè)到盲區(qū)有目標(biāo)車(chē)輛駛?cè)耄覞M(mǎn)足報(bào)警條件時(shí)，駕駛員或乘客打開(kāi)同側(cè)的車(chē)門(mén)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，提醒駕駛員或乘客此時(shí)下車(chē)危險(xiǎn)。毫米波雷達(dá)的應(yīng)用后方追尾預(yù)警（RCW）當(dāng)開(kāi)啟后方追尾預(yù)警功能時(shí)，當(dāng)安裝于汽車(chē)后方的毫米波雷達(dá)檢測(cè)到本車(chē)道有車(chē)輛快速接近，存在碰撞危險(xiǎn)，汽車(chē)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟雙閃警示后方車(chē)輛減速，同時(shí)儀表顯示提醒駕駛員，該功能為0車(chē)速啟動(dòng)。如圖2-3-8所示。毫米波雷達(dá)的應(yīng)用后方追尾預(yù)警（RCW）圖2-3-7FCW前方碰撞預(yù)警圖2-3-8RCW后方碰撞預(yù)警10毫米波雷達(dá)的安裝調(diào)試毫米波雷達(dá)安裝工具設(shè)備：電鉆工具：平口起子、梅花起子（拆附件）、專(zhuān)用鉆頭、彩筆、卷尺、電膠布、電筆（安裝用）、紙膠帶。安裝調(diào)試過(guò)程第1步：拆后保險(xiǎn)杠。檢查后保險(xiǎn)桿內(nèi)部構(gòu)造情況，如車(chē)架大梁、撞擊緩沖泡沫塊等，盡量避開(kāi)此類(lèi)位置。如果有塑料螺絲動(dòng)作得輕一些。第2步：打孔。用標(biāo)尺度量出探頭的位置，用配套的專(zhuān)用鉆頭沿標(biāo)記處開(kāi)孔，并將孔修理平滑。（如果是換用新的倒車(chē)毫米波雷達(dá)，這個(gè)較危險(xiǎn)的步驟就可以省去）第3步：安裝倒車(chē)毫米波雷達(dá)的探頭。按探頭編號(hào)從左至右依次裝入打孔處。理順探頭連線(xiàn)，并上穿至后備箱左側(cè)處。第4步：安裝倒車(chē)毫米波雷達(dá)的控制器，拆開(kāi)后備箱左側(cè)內(nèi)襯板及左尾燈，安裝上倒車(chē)毫米波雷達(dá)控制器，電源信號(hào)線(xiàn)接在倒車(chē)燈線(xiàn)。第5步：安裝倒車(chē)毫米波雷達(dá)的顯示器。根據(jù)用車(chē)習(xí)慣找毫米波雷達(dá)顯示器的固定位置，建議安裝在左側(cè)A柱下方。將顯示器信號(hào)線(xiàn)沿左側(cè)門(mén)邊壓條下方或地膠墊下，排到后備箱左側(cè)處，依順序把顯示器及探頭插頭接往主控制器。安裝調(diào)試過(guò)程第6步：測(cè)試倒車(chē)毫米波雷達(dá)是否能正常使用。掛入倒檔測(cè)試倒車(chē)毫米波雷達(dá)的工作狀況，確定各探頭及顯示器是否正常，然后裝回尾燈及內(nèi)飾板、保險(xiǎn)杠。11毫米波雷達(dá)的標(biāo)定毫米波雷達(dá)的標(biāo)定（1）在工作區(qū)放置工作牌，將毫米波雷達(dá)安裝在支架上。在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（4）在毫米波雷達(dá)正前方固定距離放置模擬目標(biāo)，記錄距離。在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（2）將毫米波雷達(dá)RACN信號(hào)線(xiàn)與控制柜CAN-H和CAN-L連接。在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（5）打開(kāi)控制柜電源，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（3）打開(kāi)毫米波雷達(dá)控制盒供電開(kāi)關(guān)、電源開(kāi)關(guān)。在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（6）啟動(dòng)“RadarViewer"或其他毫米波測(cè)試軟件。在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（7）對(duì)毫米波雷達(dá)安裝位置進(jìn)行調(diào)整、標(biāo)定（模擬目標(biāo)在測(cè)試軟件中顯示信息與實(shí)際一致）。在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（8）記錄軟件測(cè)試界面的距離、幅度、角度等信息。在右側(cè)編輯區(qū)輸入內(nèi)容（9）記錄最遠(yuǎn)距離測(cè)試點(diǎn)位數(shù)據(jù)。（10）記錄距離精度測(cè)試點(diǎn)位數(shù)據(jù)。任務(wù)4激光雷達(dá)技術(shù)任務(wù)引入近兩年以來(lái)，越來(lái)越多的車(chē)企選擇在量產(chǎn)車(chē)上配置激光雷達(dá)，以獲得邁向高階自動(dòng)駕駛的“通行證”。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，包括小鵬P5、寶馬iX、理想L9、蔚來(lái)ET7、威馬M7等在內(nèi)的幾十款車(chē)型均配置了激光雷達(dá)。激光雷達(dá)最初是以“軍轉(zhuǎn)民”的方式出現(xiàn)在汽車(chē)領(lǐng)域的，所以?xún)r(jià)格較高。但隨著技術(shù)迭代，搭載L2~L3級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)的量產(chǎn)車(chē)也開(kāi)始配備激光雷達(dá)。有推崇者，就有反對(duì)者。在行業(yè)內(nèi)，特斯拉便是激光雷達(dá)的反對(duì)者。你如何分析汽車(chē)搭載激光雷達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn)呢？任務(wù)目標(biāo)12能夠熟悉激光雷達(dá)的概念能夠熟悉激光雷達(dá)的概念2能夠熟悉激光雷達(dá)的工作原理及各項(xiàng)參數(shù)3能夠熟悉激光雷達(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景4能夠熟悉激光雷達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn)5能夠熟悉激光雷達(dá)在汽車(chē)上的配置方案激光雷達(dá)的概念雷達(dá)（RADAR-Radiodetectionandranging）是無(wú)線(xiàn)電探測(cè)和測(cè)距，即發(fā)射電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)的距離、速度、方位、高度等信息。傳統(tǒng)的雷達(dá)是以微波作為載波的雷達(dá)，大約出現(xiàn)在1935年。按雷達(dá)頻段分，可分為超視距雷達(dá)、微波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)以及激光雷達(dá)等，如下圖3-4-1所示。激光雷達(dá)的概念圖2-4-1不同頻段對(duì)應(yīng)的雷達(dá)激光雷達(dá)，簡(jiǎn)稱(chēng)Lidar，也稱(chēng)LaserRadar或LADAR（LaserDetectionandRanging：激光探測(cè)及測(cè)距），是一種通過(guò)發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、距離等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。以光電探測(cè)器為接收器件，以光學(xué)望遠(yuǎn)鏡為天線(xiàn)。Lidar（激光雷達(dá)）有時(shí)被稱(chēng)為3D激光掃描，是3D掃描和激光掃描的一種特殊組合，因?yàn)榧す饫走_(dá)因?yàn)榧す獠ㄩL(zhǎng)短，準(zhǔn)直性高，使得激光雷達(dá)性能優(yōu)異：角分辨率和距離分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、能獲得目標(biāo)多種圖像信息(深度、反射率等)、體積小、質(zhì)量輕等特性；所以它可應(yīng)用于地面、空中和移動(dòng)等領(lǐng)域。最初稱(chēng)為光雷達(dá)，因?yàn)槟菚r(shí)使用的光源均非激光。自激光發(fā)射器出現(xiàn)以來(lái)，激光作為高亮度、低發(fā)散的相干光特別適合作光雷達(dá)的光源，所以現(xiàn)在的光雷達(dá)均使用激光發(fā)射器作光源，名稱(chēng)也就統(tǒng)稱(chēng)為激光雷達(dá)。激光雷達(dá)系統(tǒng)組成激光脈沖基本測(cè)距原理：測(cè)距儀發(fā)出光脈沖，經(jīng)被測(cè)目標(biāo)反射，光脈沖回到測(cè)距儀接收系統(tǒng)。測(cè)量發(fā)射和接收光脈沖的時(shí)間間隔，即光脈沖在待測(cè)距離上的往返傳播時(shí)間，然后根據(jù)光速計(jì)算出距離。如下圖2-4-2所示。圖2-4-2激光雷達(dá)測(cè)距原理激光雷達(dá)系統(tǒng)組成激光雷達(dá)的關(guān)鍵部件按照信號(hào)處理的信號(hào)鏈包括控制硬件DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）、激光驅(qū)動(dòng)、激光發(fā)射發(fā)光二極管、發(fā)射光學(xué)鏡頭、接收光學(xué)鏡頭、APD（雪崩光學(xué)二極管）、TIA（可變跨導(dǎo)放大器）和探測(cè)器，如圖2-4-3所示。其中除了發(fā)射和接收光學(xué)鏡頭外，都是電子部件。激光雷達(dá)向外發(fā)射激光束，層數(shù)越多，精度也越高。發(fā)射光學(xué)鏡頭將激光發(fā)射出去后，當(dāng)激光遇到障礙物會(huì)反射，從而被接收光學(xué)鏡頭接收，創(chuàng)建一組點(diǎn)云。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速演進(jìn)，性能逐步提升的同時(shí)成本迅速降低。激光雷達(dá)系統(tǒng)組成圖2-4-3激光雷達(dá)系統(tǒng)組成13相位測(cè)距（CW-TOF）相位測(cè)距（CW-TOF）相位測(cè)距原理：通過(guò)測(cè)量被強(qiáng)度調(diào)制的連續(xù)波激光信號(hào)在雷達(dá)與目標(biāo)之間來(lái)回飛行產(chǎn)生的相位差獲得距離信息。優(yōu)點(diǎn)是測(cè)距分辨率高（毫米級(jí)），難點(diǎn)是測(cè)量速度較低，測(cè)距精度易受目標(biāo)形狀和運(yùn)動(dòng)的影響。應(yīng)用場(chǎng)景例如手持式激光測(cè)距儀，如下圖2-4-4所示。圖2-4-4手持式激光測(cè)距儀14脈沖測(cè)距（P-TOF）脈沖測(cè)距（P-TOF）脈沖測(cè)距原理：通過(guò)測(cè)量激光脈沖在雷達(dá)和目標(biāo)之間來(lái)回飛行時(shí)間獲取目標(biāo)距離的信息。測(cè)距原理如圖2-4-5所示。圖2-4-5脈沖測(cè)距原理15三角測(cè)距原理三角測(cè)距原理光器發(fā)射激光，在照射到物體后，反射光由線(xiàn)性CCD接收，由于激光器和探測(cè)器間隔了一段距離，所以依照光學(xué)路徑，不同距離的物體將會(huì)成像在CCD上不同的位置。按照三角公式進(jìn)行計(jì)算，就能推導(dǎo)出被測(cè)物體的距離。三角測(cè)距原理圖2-4-6三角測(cè)距原理16激光雷達(dá)優(yōu)點(diǎn)激光雷達(dá)優(yōu)點(diǎn)(1)隱蔽性好、抗有源干擾能力強(qiáng)：激光直線(xiàn)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(dá)的發(fā)射系統(tǒng)(發(fā)射望遠(yuǎn)鏡)口徑很小,可接收區(qū)域窄，有意發(fā)射的激光干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)的概率極低；(2)低空探測(cè)性能好：微波雷達(dá)由于存在各種地物回波的影響,低空存在有一定區(qū)域的盲區(qū)(無(wú)法探測(cè)的區(qū)域)。而對(duì)于激光雷達(dá)來(lái)說(shuō),只有被照射的目標(biāo)才會(huì)產(chǎn)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(cè)性能較微波雷達(dá)強(qiáng)了許多。(3)分辨率高：激光雷達(dá)可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率信息。通常角分辨率不低于0.1mard也就是說(shuō)可以分辨3km距離上相距0.3m的兩個(gè)目標(biāo)(這是微波雷達(dá)無(wú)論如何也辦不到的),并可同時(shí)跟蹤多個(gè)目標(biāo)；距離分辨率可達(dá)0.1m；速度分辨率能達(dá)到10m/s以?xún)?nèi)。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(shù)來(lái)獲得目標(biāo)的清晰圖像。分辨率高,是激光雷達(dá)的最顯著的優(yōu)點(diǎn),其多數(shù)應(yīng)用都是基于此。17激光雷達(dá)的缺點(diǎn)激光雷達(dá)的缺點(diǎn)(1)工作時(shí)受天氣和大氣影響大。激光一般在晴朗的天氣里衰減較小，傳播距離較遠(yuǎn)。而在大雨、濃煙、濃霧等壞天氣里，衰減急劇加大，傳播距離大受影響。(2)由于激光雷達(dá)的波束極窄,在空間搜索目標(biāo)非常困難，直接影響對(duì)非合作目標(biāo)的截獲概率和探測(cè)效率,只能在較小的范圍內(nèi)搜索、捕獲目標(biāo)，因而激光雷達(dá)較少單獨(dú)直接應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)和搜索。18車(chē)載激光雷達(dá)的類(lèi)型車(chē)載激光雷達(dá)的類(lèi)型車(chē)載激光雷達(dá)的分類(lèi),按照發(fā)射激光線(xiàn)數(shù)可分為單線(xiàn)激光雷達(dá)和多線(xiàn)激光雷達(dá)：①單線(xiàn)激光雷達(dá)：也稱(chēng)為二維激光雷達(dá)，適用于平面上的測(cè)量和檢測(cè)任務(wù)。②多線(xiàn)激光雷達(dá)：多線(xiàn)激光雷達(dá)指的是激光雷達(dá)通過(guò)多個(gè)激光器發(fā)射光源，形成多線(xiàn)束的掃描，目前主要應(yīng)用于無(wú)人機(jī)測(cè)繪、自動(dòng)駕駛3D建模及SLAM加強(qiáng)定位。按照硬件結(jié)構(gòu)的不同，可劃分為以下幾類(lèi)：①同軸旋轉(zhuǎn)機(jī)械式。實(shí)物外觀及成像如圖2-4-7所示。車(chē)載激光雷達(dá)的類(lèi)型圖2-4-7同軸旋轉(zhuǎn)機(jī)械式激光雷達(dá)及成像②棱鏡旋轉(zhuǎn)機(jī)械式。實(shí)物外觀及成像如圖2-4-8所示。車(chē)載激光雷達(dá)的類(lèi)型圖2-4-8棱鏡旋轉(zhuǎn)機(jī)械式激光雷達(dá)及成像③面陣式。實(shí)物外觀及成像如圖2-4-9所示。車(chē)載激光雷達(dá)的類(lèi)型圖2-4-9面陣式激光雷達(dá)及成像激光雷達(dá)的應(yīng)用領(lǐng)域目前眾多行業(yè)中，大致可分為如上表中幾大類(lèi)型：低速室內(nèi)場(chǎng)景、低速室外場(chǎng)景、高速室外場(chǎng)景；其中高速室外最為典型的代表就是自動(dòng)駕駛汽車(chē)，該項(xiàng)技術(shù)難度高，相對(duì)于高速室外場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，室內(nèi)、外低速較容易實(shí)現(xiàn)，包括車(chē)輛的感知、決策、控制、執(zhí)行、相比乘用車(chē)來(lái)說(shuō)都相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)也不用考慮乘客的舒適感。如圖2-4-10所示。圖2-4-10激光雷達(dá)應(yīng)用領(lǐng)域19實(shí)物實(shí)物深圳速騰聚創(chuàng)公司16線(xiàn)激光雷達(dá)是典型機(jī)械式激光雷達(dá)，實(shí)物如下圖所示。圖2-4-11激光雷達(dá)實(shí)物當(dāng)激光雷達(dá)掃描平面墻體時(shí)，呈現(xiàn)出類(lèi)似雙曲線(xiàn)分布輪廓圖。16線(xiàn)激光雷達(dá)在圓形環(huán)境中掃描一周的路徑為若干個(gè)向上或向下的圓錐面，其形成的點(diǎn)云圖為為圓形，當(dāng)掃描的環(huán)境不為圓形時(shí)，其點(diǎn)云圖為所有圓錐面與掃描環(huán)境的交線(xiàn)。因此，當(dāng)激光雷達(dá)掃描平面墻體時(shí)，矩形面與圓錐面的交線(xiàn)為一系列的雙曲線(xiàn)，如圖2-4-12所示。實(shí)物圖2-4-12激