在我们还在讨论L2级智能驾驶辅助时,L4、L5级的真无人驾驶技术也不断成熟,正逐步进入应用阶段,例如上汽旗下的享道Robotaxi、友道智途5G L4智能重卡等项目,已经成功实现了自动驾驶的商业化。然而,现实道路的情况比测试和模拟环境更为复杂多变。因此对于高阶智能驾驶技术来说,面临的第一个挑战便是如何解决全场景下的路况感知问题。
为了确保车辆能够准确识别路上的各种突发情况,高阶智能驾驶普遍采用多传感器融合的感知方案,其中激光雷达就是关键的安全冗余保障。那么,激光雷达到底是如何“看”见周围,实现道路感知的呢?今天上汽君就来为您说说激光雷达的探测技术。
各类传感器的感知范围示意图
激光雷达是将激光测距功能与摄像头角分辨率相结合,用于生成带有深度感知的图像,通过分析激光点云,就可以“勾勒”出物体的轮廓,判断究竟是行人还是小动物,自动车还是机动车、大树还是柱子等,从而“看清”路况。而从技术角度上说,激光雷达目前可分为三角测距法、飞行时间法(TOF)、连续调频法(FMCW)。
激光雷达测距原理
三角测距法比较容易理解,就是利用了我们初中的三角几何原理,激光发射后,散射在不同方位的物体上,当光线被反射后,落点于接收器的各个位置,通过计算便可得出汽车与被测物体之间的距离。常见的三角测距法有直射式和斜射式等,但三角测距法的成像分辨率会随着距离变化而波动,此外,由于车辆在行驶时需要不断更新位置信息,因此响应速度相对较慢;
飞行时间法(TOF,即Time of Flight),激光从发射器发出后经被测物体弹回再被接收,通过计算发射和接收之间的时间差,就可以计算出激光雷达与外界物体之间的距离,因为响应快,探测精度高,所以TOF是目前车规级激光雷达的主流技术,它又可分为 dTOF和 iTOF两种方案,下次有机会深入解析。
连续调频法FMCW法:通过将发射激光的光频进行调制(如正弦波或三角波等),光线在物体上反射,返回探测器的过程中,在光强波形上形成一个相位差,通过测量后间接得到飞行时间,从而反推距离,若被测物体正在移动,则结合多普勒效应可测出物体的速度。FMCW法具有很强的抗干扰性,但是由于技术难度高,目前还未普及。
限于篇幅,这次只是简单地介绍了激光雷达成像和测距基本概念,为了尽量简单地科普,理论描述不一定严谨准确,大家如果有建议或想法欢迎在评论区留言哦~