工程師談車載激光雷達(dá)Lidar技術(shù) - 全文

　　裝上汽車的小型激光雷達(dá)有哪些應(yīng)用？裝在哪里？線數(shù)到底有什么區(qū)別？

　　周六上海交大校慶，在四川閑逛的時(shí)候，日篤小站的科普文《激光雷達(dá)（LiDAR）及技術(shù)現(xiàn)狀》引來劇兄（Ibeo中國銷售總監(jiān)北京歐百拓信息科技發(fā)展有限公司CEO劇學(xué)銘）講了一下Lidar激光雷達(dá)的林林總總，我挑其中的幾個(gè)方面來說。

　　1）車載Lidar的歷史和目前使用情況。

　　2）車載Lidar的安裝和一些基本需求。

　　3）1、4、8、16、32、64線Lidar對比。

　　車載Lidar歷史與應(yīng)用

　　歷史

　　車載Lidar的代表的德國Ibeo，主要以Ibeo為例梳理一下歷史。

　　圖片來源：北京歐百拓

　　公司歷史：IBEO1998成立（德國漢堡）→2000年SICK獨(dú)立部門→2009金融危機(jī)自立門戶→2015進(jìn)入中國

　　1995年產(chǎn)品測試（First Tests with Ibeo Laserscanner）

　　Gen1：1998 MOTIV 機(jī)械內(nèi)部構(gòu)造【=Velodyne】

　　Gen2：2003 ALASCA 45度鏡面【=hella設(shè)計(jì)】

　　Gen3：2008 Lux是旋轉(zhuǎn)鏡面測向光源經(jīng)典車載

　　Gen4：Mini自用

　　應(yīng)用

　　這個(gè)圖其實(shí)是歐盟資助項(xiàng)目Minifaros研究時(shí)候做的分析，Minifaros主要目標(biāo)是打開小型車和中型車的ADAS市場，通過研究一種低成本、低功耗的小型激光雷達(dá)，拓展一下應(yīng)用的可能性。

　　項(xiàng)目針對不同的ADAS的功能進(jìn)行了評(píng)估，主要從追蹤和識(shí)別的兩個(gè)維度來分析Lidar的使用范圍，Lidar需要關(guān)注的參數(shù)用綠框標(biāo)出。

　　其中關(guān)于長短距的區(qū)分，

　　短距（Short Range Lidar）：【3線】這種主要是只測車的信息，并不注重對路面和環(huán)境信息采集。

　　長距（Long Range Lidar）：【48163264線】主要分別測量路面和環(huán)境信息，這里分2.5D和3D兩種。2.5D代表是Ibeo 2.5D，講究“精”，用最實(shí)用的方案提取最有效信息。3D代表是velodyne 3D，更多是環(huán)境建立，講究“全”，持續(xù)反饋。

　　在歐盟的開放項(xiàng)目里面，Minifaros研究的是下面這個(gè)Lidar產(chǎn)品：

　　車載Lidar的安裝

　　一般2.5D的長距Lidar的安裝位置，是在高于地面40公分左右 這些位置也是最易安裝，考慮實(shí)用性。

　　前向采集：都是在進(jìn)氣格柵處左右40cm左右。

　　側(cè)向采集：2013年開始，IBEO設(shè)計(jì)的SACLA 同Valeo合作，開始向量產(chǎn)邁進(jìn)，到目前為止已經(jīng)在奧迪、寶馬等多家車廠內(nèi)進(jìn)行了內(nèi)部測試，預(yù)計(jì)2017年量產(chǎn)，這個(gè)Lidar比想象的量產(chǎn)時(shí)間來得長，之前的很多地方都是2014年的數(shù)據(jù)。

　　不同線數(shù)的Lidar比較

　　劇兄的對比主要是根據(jù)IBEO的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)而來的，1、4、8、16、32、64線雷達(dá)都開發(fā)過。

　　價(jià)格維度

　　前面說了，你要采集3D還是2.5D，這里就涉及到一個(gè)成本和效益問題了，如下圖所示。

　　技術(shù)維度

　　1）單線激光雷達(dá)主要在工業(yè)領(lǐng)域，這樣是其體積較大的原因，而在車載應(yīng)用方面存在一個(gè)缺陷，無法獲取路面信息，單線雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)為2D數(shù)據(jù)，無法區(qū)別目標(biāo)的高度等信息。

　　2）4線雷達(dá)的垂直視角為3.2°，可以理解為2.5D數(shù)據(jù)，可以判斷障礙物的高度，處理地面的信息。

　　3）8線雷達(dá)：主機(jī)廠希望同時(shí)探測到彎角路崖等信息，也就是需要更大的垂直視角，所以擴(kuò)充四線雷達(dá)。

　　從某種程度上來說，Lidar也是一個(gè)信息量很豐富的信息采集系統(tǒng)，如下圖所示，可以區(qū)分。

　　圖片來源：北京歐百拓

　　最大測距：首次采樣看到黃圈那部分（左上圖）。

　　檢測距離：有效物體檢測的情況（右上）。

　　分類距離：把車輛還有其他物體通過信息分離的（左下）。

　　最佳分類距離：可以分離準(zhǔn)備度最高和有效的距離（右下）。

　　劇兄反復(fù)強(qiáng)調(diào)的算法，如圖所示，主要是德國工程師將硬件里面做了大量的處理，可以更好的幫助應(yīng)用。這些資料CEO在各地到處show，都當(dāng)寶貝啊。

　　圖片來源：北京歐百拓

　　小結(jié)

　　1）激光雷達(dá)Lidar比想象的還要復(fù)雜一些，經(jīng)劇兄一提點(diǎn)嘛，我也知道該下一步總結(jié)和提煉材料了。

　　2）國內(nèi)的朋友要努力啊，這不是你提一個(gè)你能做就能做的東西，光是德國人量產(chǎn)就搞了7年，光學(xué)、電子、軟件還有環(huán)境試驗(yàn)和道路試驗(yàn)，哪個(gè)環(huán)節(jié)都不能缺，還有Tier1和整車企業(yè)的支持，道路艱難珍重哈。

　　3）ADAS高階的比我們想象的難一些，如果只看美國創(chuàng)業(yè)企業(yè)忽悠，這個(gè)100美金，這個(gè)50美金，車開出去是要出問題的。