传感器-项目三-任务3 激光雷达安装与测试

项目三任务3

激光雷达安装与测试

CONTENTS目录01

02

项目概述03

激光雷达的结构与组成04

激光雷达的工作原理与应用激光雷达的安装与测试05

任务考查06

名师讲堂01

项目概述项目概述

智能网联汽车通过传感器来感知信息，环境感知类传感器是车辆感知周围环境的核心部件，它们通过多源数据融合为自动驾驶系统提供决策依据。环境感知类传感器主要有超声波传感器、激光雷达（LiDAR）、毫米波雷达和视觉传感器等。项目将系统介绍环境感知类传感器的结构与组成、工作原理与应用、安装与测试。知识目标1、熟悉环境感知类传感器的类型与特点。2、了解环境感知类传感器的结构与组成。3、掌握环境感知类传感器的工作原理与应用。4、掌握环境感知类传感器的安装步骤与测试方法。能力目标1、能够熟练使用环境感知类传感器安装与测试时所需的工具。2、能够熟练使用仪器设备进行环境感知类传感器的品质检测。3、能够独立完成环境感知类传感器的安装与测试。4、能编制环境感知类传感器标定与测试方案。素质目标1、养成严格遵守技术手册、操作流程及安全规范的职业习惯。2、树立“安全第一”理念，主动保护自身、他人安全，对设备可靠性负责。3、追求安装精度、调试细致性的工匠精神，培养精益求精的态度。4、在多传感器协同调试中，主动沟通、共享数据，提升系统集成意识。【问题引入】

小李近期试驾了一辆国产新势力电车，在确保安全的前提下体验自动辅助驾驶，当即将通过一个车水马龙的十字路口时，车辆精准判断行人横穿马路的距离、旁边车辆的行驶速度，甚至是路边护栏的具体位置，小李咨询4S店销售人员这一“高端操作”的原因，了解到这项技术的核心就是激光雷达。【相关知识】

引导问题1汽车企业推出智能汽车上市，高阶智驾车型都配备激光雷达，激光雷达是什么呢？02

激光雷达结构与组成1、激光雷达的定义

车载激光雷达（LiDAR，LightDetectionandRanging的缩写）是一种通过发射激光束来探测车辆周围环境的高端传感器。激光雷达以激光为载波，使用的激光射线波长集中在600~1000nm之间，是电磁波的一种，却比传统雷达使用的电磁波波长更短，即探测精度更高——精度可达cm级，而探测距离可达150m以上，可准确判定物体的位置、大小、外部形貌、材质、甚至颜色，是ADAS感知系统中的重要组成部分。2、激光雷达结构组成部件

激光雷达是LIDAR（LightDetectionandRanging），以激光束为信息载体，利用相位、振幅、频率等来搭载信息，并将辐射源频率提高到光频段，能够探测极微小的目标。

机械激光雷达主要由激光发射器、激光接收器、信号处理单元和控制系统这四大核心组件构成。2、激光雷达结构功

能

（1）激光发射器--激光发射器是激光雷达中的激光发射机构。

（2）激光接收器--激光照射到障碍物以后通过障碍物的反射光线会经由镜头组汇聚到接收器上。

（3）信号处理单元--信号处理单元负责控制激光器的发射、信号处理，计算目标物体的距离等信息。

（4）控制系统/旋转机构--将核心部件以稳定的转速旋转起来，实现对所在平面扫描，并产生实时平面图信息。03

激光雷达工作原理与应用1、激光雷达的工作原理

（1）激光雷达的工作原理

以激光作为信号源，激光器发射出的脉冲激光，激光打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上引起反射和散射，光波会反射到激光雷达的接收器上，测量反射或散射信号到达发射机的时间、信号强弱程度和频率变化等参数计算往返的时间从而确定被测目标的距离、运动速度以及方位，脉冲激光不断地扫描目标物，可得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，可得到精确的三维立体图像。

整个过程由激光发射系统、激光接收系统、信号处理和扫描系统组成。这四个系统相辅相成，形成一个完整的闭环控制。1、激光雷达的工作原理

激光发射系统

激光发射器主要负责向目标物发出激光信号。激光发射系统的激励源周期性地驱动激光器，发射激光脉冲，利用激光调制器通过光束控制器控制发射激光地方向和线数，最后通过发射光学系统将激光发射至目标物体。激光接收系统

激光接收系统主要接收经目标物反射之后回来的信息。激光照射到目标物以后，通过目标物物的反射光线会经由镜头组汇聚到接收光学系统光电探测器上，产生接收信号。信号处理系统

信号处理系统负责控制激光器的发射、接收器收到的信号的处理，计算目标物体的距离等信息。信号处理系统将接收信号经过放大处理和数据转换后，获取目标表面形态、物理属性等特征，最终建立物理模型。扫描系统

扫描系统将核心部件以稳定的转速旋转起来，实现对所在平面扫描，并产生实时平面图信息。2、激光雷达测距基本原理

（2）激光雷达测距基本原理

三角测距法

三角测距法是激光雷达中一种基于几何光学原理的近距离测距技术，其核心逻辑是通过构建“发射器-障碍物-接收器”之间的三角关系，将距离测量转化为光学成像的位置偏移计算，尤其适用于精度要求高但探测范围有限的场景。

TOF（脉冲）测距法

TOF（TimeofFlight，飞行时间）脉冲测距法是车载激光雷达最主流的测距技术，尤其在中远距离探测中占据核心地位。它通过直接测量激光脉冲的往返时间计算距离，凭借“远距高精度”的特性，成为高级别自动驾驶感知系统的“主力传感器”技术。

调幅连续波测距法

调幅连续波（AMCW，AmplitudeModulatedContinuousWave）测距法是一种通过调制激光信号的幅度来实现高精度距离测量的技术。其核心原理是利用发射信号与回波信号之间的相位差来计算目标距离，兼具连续波的低功耗优势和调幅信号的高分辨率特性。3、激光雷达的实车应用

车端激光雷达在智能网联汽车车路协同系统中的应用，核心是通过高精度三维感知与跨设备数据协同，实现“单车智能”与“群体智能”的结合。其不仅是车辆“观察世界”的“眼睛”，更是车路之间数据交互的“桥梁”，通过突破空间、距离、环境的限制，为智能网联汽车的安全、高效行驶提供全方位支撑。

①障碍物检测与分割：依托高精度地图划定感兴趣区域，通过全卷积深度神经网络提取点云特征，预测障碍物属性，完成前景障碍物检测与分割。

②可通行空间检测：利用高精度地图限定ROI区域，依据区域内点云的高度与连续性信息，判断可行驶道路、交叉口等区域的可通行性。

③高精地图制图与定位：融合多线激光雷达点云与车载组合惯导数据制作高精地图；自动驾驶车辆通过激光点云与高精地图匹配，实现精确定位。

④障碍物轨迹预测：结合激光雷达感知数据与障碍物车道拓扑关系，预测障碍物运动轨迹，为无人车避障、换道、超车等规划决策提供依据。04

激光雷达安装与测试激光雷达安装与测试任务步骤设备工具备注实操视频步骤1激光雷达的品质检测激光雷达、直流电源、笔记本电脑、激光雷达上位机软件、激光雷达用户手册、无纺布、绝缘垫、工作手套等1、激光雷达用于品质检测2、直流电源用于激光雷达启动供电（0～36V可调）3、笔记本电脑用于安装激光雷达相关软件和查看相关数据4、激光雷达上位机软件用于检测查看激光雷达性能和数据5、激光雷达用户手册用于查阅激光雷达相关技术参数6、无纺布、绝缘垫、工作手套用于设备及人身安全防护

步骤2激光雷达的装配智能网联教学车、镭神C16型号激光雷达1套、扭力扳手、激光雷达专用线束、数字万用表无卷尺、纺布、安全帽、绝缘垫和工作手套，智能网联教学车、激光雷达本体、数显水平仪等1、智能网联教学车用于激光雷达部件的装配2、镭神C16型号激光雷达1套用于实物安装3、线束用于连接激光雷达部件及数据传输4、数字万用表用于测量车载电源电压和区分电源正负极性5、卷尺、扭力扳手、测量、安装固定激光雷达6、安全帽、绝缘垫和工作手套用于人身安全7、智能网联教学车用于激光雷达安装固定8、数显水平仪用于激光雷达安装姿态、俯仰角、倾斜角的标定

步骤3激光雷达调试智能网联教学车、计算平台、数显角度尺1、智能网联教学车用于激光雷达联机调试2、计算平台用于激光雷达功能测试05

任务考查激光雷达安装与调试06

名师讲堂名师讲堂品

牌技术路线与产品特点市场份额与销量（按当前年度统计）价格区间优势与亮点应用场景与客户禾赛科技技术路线：高性能、高清晰度，采用VCSEL+一维转镜方案，芯片化设计提升集成度与性能。产品特点：分辨率高、扫描范围广，如ATX系列64线激光雷达，主打中低成本市场，同时提供高性能产品如AT1440。市场份额：全球激光雷达市场领先，2025年一季度激光雷达总交付量为19，5万台，同比增长231，3%，其中ADAS产品交付量为14，6万台，同比增长178，5%。

销量：预计2025年车载激光雷达出货量将达到120万至150万台。价格：L2级辅助驾驶车载主激光雷达价格已降至人民币1440元左右，ATX系列售价压至数百元。优势：高性能产品更受高阶智驾方案青睐，技术稳定，采用非MEMS技术路线，避免了机械结构可靠性问题。

亮点：自建产线实现全流程控制，结合算法优化和硬件设计优势，产品在ADAS中更适配L3及以上高阶智驾需求。应用场景：乘用车、Robotaxi、无人配送车、机器人等领域。

客户：理想汽车、集度汽车、高合汽车、路特斯等国内外主机厂，以及追觅等机器人品牌。华为技术路线：混合固态（MEMS微振镜方案），通过微振镜反射激光实现高速扫描，缩小体积、降低成本、提高可靠性。

产品特点：多线程扫描，具备96-128线的扫描能力，可生成更密集的点云数据，最远探测距离达150米（针对反射率10%的物体），200米以上（高反射率物体）。市场份额：2025年1月以34，4%的份额首次超越禾赛科技和速腾聚创，成为Top1供应商。

销量：2025年1月，华为激光雷达鸿蒙智行赋能的中高端新能源车型销量达2，3万辆，占中国中高端新能源车总销量的26，8%。价格：补盲激光雷达约700元，用于L3的等效512线激光雷达约4100元。优势：通过自研芯片和自动化产线，将单价从数千美元降至200美元级别，推动行业普及。

亮点：采用激光雷达+摄像头+毫米波雷达+超声波雷达的多维融合方案，激光雷达提供厘米级精确测距，弥补摄像头在弱光环境下的不足，显著提升感知冗余度。应用场景：高级别自动驾驶系统（ADS），如无图城市NCA、紧急制动（AEB）、自动泊车等。

客户：问界M5/M7/M9、阿维塔11/12、极狐阿尔法SHI版等车型。速腾聚创技术路线：高性价比、车规级稳定性，聚焦高性能、高线数领域，对冲中低线数产品价格战。

产品特点：EMX面向高阶智驾市场以号称“真192线”替代传统中线数方案，EM4面向L3及以上级别自动驾驶，提供从520线至2160线的定制方案。市场份额：与禾赛科技、华为合计占比超76%，是全球激光雷达市场的重要参与者。

销量：2025年一季度机器人激光雷达销量11900台，与全球超2800家机器