智联网汽车技术 课件 4.4激光雷达

激光雷达项目二

汽车信息感知系统任务4环境感知技术

主讲人：曾鑫智能网联汽车技术课程导入课程导入学习目标理解激光雷达的定义和基本工作原理01掌握激光雷达的优点和缺点及其安装部位02了解激光雷达的发展趋势和前景03激活旧知你们知道在无人驾驶汽车中，通常用什么雷达来获得周围环境的3D数据吗？激光雷达探索新知激光雷达是利用激光技术进行测距和定位的设备，以发射激光束来探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，它向目标发射探测信号（激光束），然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。激光雷达激光雷达的定义探索新知激光雷达的定义激光雷达的优势分辨率高隐蔽性好抗干扰能力更强探索新知激光雷达的定义激光雷达工作原理红色实线：表示激光灰色虚线：表示超出测量范围红色圆点：表示发射的激光束遇到障碍物之后形成的测量点探索新知激光雷达的定义激光雷达的优缺点缺点价格昂贵；受天气影响；难以测量透明和亮面物体；视野有限；重量较大；不能准确识别物体的颜色和种类；不能识别文字等信息。优点激光雷达相比于其它传感器，具有高精度、高速度、高准确性、可视化程度高、不受电磁干扰等优点，适用范围广泛。探索新知激光雷达安装位置激光线束一般小于8，常见的有单线激光雷达和四线激光雷达。装在四周的激光雷达激光线束一般不小于16，常见的有16、32、64线激光雷达。装在车顶的激光雷达探索新知激光雷达的结构组成激光雷达的构成探索新知小贴士发射系统：由激光光源周期性发射激光脉冲；光电旋转编码器：控制发射激光的方向和线数；转镜：将激光发射至目标物体；接收器：接收被测物体反射回来的激光，产生接收信号；信号处理系统：接收信号经过放大处理和数模转换。激光雷达各组成的主要功能探索新知激光雷达的结构组成激光雷达发射系统工作原理发射系统发射的激光是不连续的，是以脉冲形式发送，发射系统在一秒钟内产生的脉冲个数称为脉冲重复频率（PRF）。发射系统探索新知激光雷达的结构组成激光雷达发射系统工作原理发射器的重频越高，单位时间内呈现在激光雷达上的点数就越多，所以也称为激光雷达的发射点频。激光雷达每秒发射的点数一般从几万点至几十万点左右，点数越多，越容易识别物体的特性。发射系统激光雷达的结构组成接收光学系统光电探测器回波检测处理电路激光雷达的接收单元探索新知探索新知激光雷达的结构组成激光雷达发射系统工作原理激光器发射的激光照射到障碍物以后，通过障碍物的反射，会经由镜头组汇聚到接收器上。其功能是完成信号能量汇聚、滤波、光电转变、放大和检测等。接收系统探索新知激光雷达的结构组成激光雷达发射系统工作原理信号处理系统的任务是既要完成对各传动机构、激光器、扫描机构及各信号处理电路的同步协调与控制，又要对接收器送出的信号进行处理，根据这些信息计算出目标物体的距离信息。信号处理系统探索新知激光雷达的工作原理激光雷达工作原理探索新知激光雷达的工作原理单线激光雷达接收画面探索新知激光雷达的工作原理64线激光雷达光束分布探索新知激光雷达的工作原理激光雷达测距原理a)脉冲法b)相位法激光雷达的测距原理是通过测算激光发射信号与激光回波信号的往返时间，从而计算出目标的距离。首先雷达发出激光束，激光束碰到障碍物后被反射回来，接收系统进行接收和处理、从而得知激光从发朝至被反射回来并接收之间的时间，即激光的飞行时间、根据飞行时间，可以计算出障碍物的距离。根据所发射激光信号的不同形式，激光测距方式可分为脉冲法激光测距和相位法激光测距两大类。S为待测距离，c为光在空气中传播的速度。C=3x108m/s；T为激光脉冲从发射到接收的时间，为发射波和返回波之间的相位差，f为正弦波频率。测距原理探索新知激光雷达的工作原理脉冲法的原理是激光雷达的发射器发出脉冲激光，脉冲激光照射到障碍物后会有部分激光反射回来，由激光雷达的接收器接收，同时激光雷达内部可以记录发射和接收的飞行时间间隔，根据光速可以计算出要测量的距离。脉冲法激光测距探索新知激光雷达的工作原理相位法的原理是由激光发射器发出强度调制的连续激光信号，激光照射到障碍物后反射回来，测量光束在往返中会产生相位的变化，通过计算激光信号在雷达与障碍物之间来回飞行产生的相位差，即可换算出障碍物的距离。相位法激光测距测速原理多普勒频移目标与激光雷达之间存在相对速度时，接收回波信号的频率与发射信号的频率之间会产生一个频率差，相对速度越高，频率差越大。激光雷达的测距原理以一定时间间隔连续测量目标距离，用两次目标距离的差值除以时间间隔就可得知目标的速度值，速度的方向根据距离差值的正负就可以确定。探索新知激光雷达的工作原理探索新知激光雷达的未来发展趋势01技术指标提升02全固态是车用激光雷达的技术发展趋势03未来的车用激光雷达须具备小型化和轻量化的特点04环境适应和抗干扰能力是未来激光雷