無人駕駛激光雷達細節(jié)知識科普

作者: 嶺緯科技發(fā)表時間:2021-01-29 10:06:09

視場角

我們都知道激光雷達視場角分為水平視場角和垂直視場角,激光雷達的水平視場角為360°,垂直視場角一般為40°。

  1. 水平視場角

激光雷達的水平視場角很好理解,激光雷達在水平旋轉,旋轉一周就是360°。

2. 垂直視場角

激光雷達的垂直視場角是40°,這里要注意2點,一是視場角的偏置,二是激光雷達光束的分布。

視場角的偏置 – 視場角的偏置為5°,也就是說激光雷達在水平方向向上的掃描角度為15°,而在水平方向往下掃描的角度為25°。這也很好理解,我們主要是需要掃描路面上的障礙物,而不是把激光打向天空,為了良好的利用激光,因此激光光束會盡量向下偏置一定的角度。

周期采集點數(shù)

激光雷達采集的點數(shù)計算如下,首先看激光雷達的線數(shù),比如32線,則垂直方向上會發(fā)出32個激光光束,采集32個點,而64線則是64個點,垂直方向上的點數(shù)和激光雷達的線數(shù)有關系。

因為激光雷達在旋轉掃描,因此水平方向上掃描的點數(shù)和激光雷達的掃描頻率有一定的關系,掃描越快則點數(shù)會相對較少,掃描慢則點數(shù)相對較多。一般這個參數(shù)也被稱為水平分辨率,比如激光雷達的水平分辨率為0.2°,那么掃描的點數(shù)為360°/0.2°=1800,也就是說水平方向會掃描1800次。

那么激光雷達旋轉一周,即一個掃描周期內掃描的點數(shù)為1800*64=115200。圖2是禾賽64線激光雷達的參數(shù)列表。可以看到掃描頻率為10Hz的時候水平角分辨率為0.2°,在掃描頻率為20Hz的時候角分辨率為0.4°(掃描快了,分辨率變低了)。輸出的點數(shù)和計算的也相符合1152000 pts/s。

有效檢測距離

激光雷達的有效測量距離和最小垂直分辨率有關系,也就是說角度分辨率越小,則檢測的效果越好。如圖3所示,2個激光光束直接的角度為0.4°,那么當探測距離為200m的時候,2個激光光束之間的距離為200m*tan0.4°≈1.4m。也就是說在200m之后,只能檢測到高于1.4m的障礙物了。                              

如果需要知道障礙物的類型,那么需要采用的點數(shù)就需要更多,距離越遠,激光雷達采樣的點數(shù)就越少,圖4分別是激光雷達50m和100m采樣到的點數(shù),可以看到100m的時候的點比50m稀疏不少,點數(shù)越少,就越難以識別準確的障礙物類型。

時間同步

激光雷達提供了時間同步硬件接口,通過GPS提供時鐘源給激光雷達,可以保證激光雷達的時間和GPS的時間保持同步,也就是說激光雷達可以保證周期采樣的時間非常精準。