激光雷達在自動駕駛中的作用 華為激光雷達參數詳解

新勢力造車在近兩年得到飛速發展，國內的蔚來、理想、小鵬等都在資本市場上融到了大量的資金，早期的新勢力汽車是從新能源電動車入手，因為自動駕駛門檻較高，但是隨著技術的發展和客戶潮流的需要，自動駕駛不得不提上日程，盡管特斯拉的馬斯克對激光雷達不屑一顧，但是還是有除特斯拉以外的大部分廠商都在使用激光雷達，而且是作為主要的傳感器。因此，激光雷達是自動駕駛中繞不過去的坎，本文對激光雷達的參數進行詳細解讀。

激光雷達在自動駕駛中的作用，主要是3D/4D環境感知，探測車輛行駛過程中的路況和障礙物，把數據和信號傳遞給自動駕駛的大腦，再做出相應的駕駛動作。激光雷達可以說是自動駕駛中無形的眼睛，一輛車上大大小小的激光雷達可能數個或者數十個。

激光雷達參數詳解

激光雷達參數很多：激光的波長、探測距離、FOV(垂直+水平)、測距精度、角分辨率、出點數、線束、安全等級、輸出參數、IP防護等級、功率、供電電壓、激光發射方式(機械/固態)、使用壽命等。

和用戶直觀感受很大的包括六大參數：探測距離、測距精度、線束、FOV(垂直+水平)、角分辨率、出點數。

下圖就是華為激光雷達的幾個參數：探測距離220米，水平FOV 140°，垂直角分辨率小于0.1°。如果您對激光雷達不了解，看著肯定會暈。

華為激光雷達

接下來我們就對和用戶直觀感受相關的參數逐一說明：

1、探測距離

探測距離很好理解，就是激光雷達能夠探測的范圍，或者說半徑。

激光雷達的測距能力與被測物體的反射率相關。反射率就是射到目標物的激光能夠被反射回來的比率。

目標反射率越高，雷達能夠檢測到的有效回波就越多，所以能測量的距離越遠。

所以探測距離一般和反射率一起出現，比如150米@10%，就是指在目標反射率為10%的情況下探測距離為150米。

說探測距離不說反射率就是耍流氓！當然上圖中華為的參數沒有反射率，估計寫膠片的時候該產品還沒最終定型。

2、探測精度

探測精度是指探測距離的精確度，一般以厘米計，探測精度越高，3D景深刻畫的越準。

3、線束

激光雷達分為單線束和多線束。

單線束激光雷達只有一個激光發射器，隨著雷達轉動形成一條水平掃描線，所以只能檢測前方有沒有障礙物。

多線激光雷達在垂直方向有多個激光發射器，隨著雷達轉動形成多條水平掃描線，這樣就能夠掃描一個平面。

如下圖所示：

舉個例子，單線束就像我們用一個手指頭去觸摸物體，而多線束就像我們用整個手掌甚至是雙手觸摸物體。

顯然，線束越多，對目標物的刻畫越詳細，當然價格也就越貴。

4、FOV(水平 垂直)

這是探測視野，包括水平和垂直兩個方向，就像是我們打開手電筒照一面墻，光能覆蓋的范圍一樣。

機械式激光雷達能夠360°旋轉，所以水平FOV是360°。固態激光雷達的水平FOV會小一些，比如華為這款120°已經算是大視角了。水平FOV越大，能夠探測的范圍越廣。

垂直FOV只對多線束激光雷達有用。是指最上面一束激光和最下面一束激光形成的夾角。

垂直FOV的視野一般偏向地下一些，比如水平為0°，那么向上15°，向下25°，這樣垂直FOV就是40°，如下圖所示。這樣的好處是能夠讓車輛更多的探測到地面車輛和行人。

5、角分辨率

角分辨率和FOV一樣，也分為水平和垂直兩個方向。

水平分辨率是指左右兩個掃描的激光點形成的夾角；由于激光雷達旋轉，而激光發射器是脈沖，所以射到目標物上面的是一個一個點。

激光脈沖是固定頻率的，所以水平方向的分辨率只和雷達旋轉速度有關，只要速度足夠慢，分辨率就可以很高，現在做到0.01°也是很正常。但是掃描速度慢也會影響信息采集的速率。所以水平分辨率要和確定的掃描速度對應，掃描速度一般用頻率來表示，即1秒掃描來回掃描多少次。

垂直分辨率是指上下兩個線束形成的激光點的夾角。線束在垂直方向上不是均勻分布的，而是中間密集，上下稀疏，如下圖所示。這也很好理解，因為中間更有可能探測到行人或者是障礙物。

一般廠家宣稱的垂直分辨率，顯然是最密集那部分的分辨率。比如64線的產品，垂直FOV 40°，如果線束均勻分布，那么垂直分辨率是0.625°?？蓪嶋H上廠家都是按密集那部分算，宣稱垂直分辨率0.2°。華為膠片上面的垂直分辨率0.1，也是指最密集那部分。

6、出點數

也叫周期采集點數，舉個例子，一個64線的激光雷達，水平FOV是120°，水平分辨率在10Hz的掃描頻率下是0.2°。

我們可以知道，激光一次打出64個點，掃描一次120°能打出64x120/0.2=38400，1秒掃描10次，一共有384000 pts/s。

顯然，出點數越多，掃描的效果越好，這就和機槍掃射是一樣的道理。

總結

掌握了上面這6個核心參數，也就掌握了激光雷達的精髓。

再舉個例子整體解釋一下，拿一個學生的學習來做比較：

探測距離就是學習的深度，學的越深，掌握的知識越好；

探測精度就是學習的好壞，學到越好，將來考試成績越好；

線束就是能同時學習幾個學科，語文數學物理化學歷史地理啥都行就是線束多；

FOV視角就是學習的廣度，學的越廣，知識越豐富；

角分辨率就是學習的精細度，學習的越細，考試遺漏的越少；

出點數就是學習的結果，點數越多，考試成績越好。
編輯：hfy