《智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論（活頁式）》 課件 項目五知識點4：激光雷達的結構組成、優(yōu)缺點及用途

1項目五

高精度定位與導航系統(tǒng)及其應用激光雷達的定位及優(yōu)缺點2知識目標：1.了解激光雷達的定位;2.理解激光雷達的優(yōu)、缺點能力目標：1.能闡述激光雷達的定位過程;2.能分析激光雷達的優(yōu)、缺點素質目標：1.樹立安全意識；2.培養(yǎng)8S現(xiàn)場管理意識。教學目標3什么是激光雷達定位？基于地圖信息匹配定位方法的優(yōu)點在于無累積誤差，不需要對道路進行改造，其缺點在于包含地圖生成和地圖匹配兩個步驟，而地圖生成需要提前采集制作，在室外場景中，繪制地圖的數(shù)據(jù)量十分巨大，而且對地圖匹配中的實時性帶來很大挑戰(zhàn)。通過激光雷達的地圖信息進行匹配的方法也是一種絕對位置估計方法。該方法通過事先建立的地圖信息，在自動（無人）駕駛過程中，不斷將檢測到的數(shù)據(jù)特征與地圖信息進行對比匹配，從而得到車輛在地圖中的絕對位置。4什么是激光雷達定位？GPS+IMU（慣性測量單元）為激光雷達的空間位置和脈沖發(fā)射姿態(tài)提供高精度定位，建立激光雷達點云的三維坐標系。慣性導航系統(tǒng)可用于定位，與其他傳感器融合時，也需要統(tǒng)一到一個坐標系下。定位是最常用的，通過IMU、慣性導航系統(tǒng)和GPS等，得到一個預測的全局位置。當激光雷達實時掃描單次的點云數(shù)據(jù)后，結合單次的點云數(shù)據(jù)進行匹配，并進行特征提取。百度公司的Apollo系統(tǒng)使用了激光雷達、RTK（載波相位差分）技術與IMU融合的方案，多種傳感器融合加上一個誤差狀態(tài)卡爾曼濾波器，使定位精度可以達到5~10cm，市區(qū)允許最高車速超過60km/h，而且性能非?？煽亢头€(wěn)定。5激光雷達的優(yōu)缺點有哪些？1.激光雷達的優(yōu)點

與普通微波雷達相比,激光雷達由于使用的是激光束,工作頻率較微波高了許多,因此帶來了很多優(yōu)點,主要有：

（1）分辨率高

激光雷達可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率。通常角分辨率不低于0.1mard也就是說可以分辨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,是激光雷達的最顯著的優(yōu)點,其多數(shù)應用都是基于此。6激光雷達的優(yōu)缺點有哪些？1.激光雷達的優(yōu)點

（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(fā)射系統(tǒng)(發(fā)射望遠鏡)口徑很小,可接收區(qū)域窄，有意發(fā)射的激光干擾信號進入接收機的概率極低；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(zhàn)環(huán)境中。7激光雷達的優(yōu)缺點有哪些？1.激光雷達的優(yōu)點

（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(qū)域的盲區(qū)(無法探測的區(qū)域)。而對于激光雷達來說,只有被照射的目標才會產(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，低空探測性能較微波雷達強了許多。8激光雷達的優(yōu)缺點有哪些？1.激光雷達的優(yōu)點

（4）體積小、質量輕

通常普通微波雷達的體積龐大，整套系統(tǒng)質量數(shù)以噸記，光天線口徑就達幾米甚至幾十米。而激光雷達就要輕便、靈巧得多,發(fā)射望遠鏡的口徑一般只有厘米級,整套系統(tǒng)的質量最小的只有幾十公斤，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。9激光雷達的優(yōu)缺點有哪些？2.激光雷達的缺點

首先，工作時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。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。而且大氣環(huán)流還會使激光光束發(fā)生畸變、抖動，直接影響激光雷達的測量精度。

其次，由于激光雷達的波束極