激光雷達(dá)通過檢測道路邊沿,擬合三次曲線方程,從而將道路以外的點(diǎn)剔除。
常用方法包括:
1、柵格化后根據(jù)網(wǎng)格內(nèi)點(diǎn)云的高度差判斷路沿點(diǎn);
2、對同一條掃描線上的點(diǎn)集,計算曲率變化,從而判斷路沿點(diǎn);
3、根據(jù)點(diǎn)云法向量的變化,求取路沿點(diǎn);
以上方法也可混合使用,優(yōu)化檢測效果。
汽車使用的雷達(dá)主要有三種:
1、超聲波雷達(dá):這是一種很常見的傳感器,主要用于短距離障礙物探測,比如倒車?yán)走_(dá),平時倒車時發(fā)出的滴滴聲,是超聲波雷達(dá)給出的反饋。
它的優(yōu)點(diǎn)是成本低,測距方法簡單,適合短距離測量。
2、毫米波雷達(dá):工作原理和超聲波雷達(dá)類似,但它更進(jìn)了一步,多用于測距離、速度和方位。
優(yōu)點(diǎn)是分辨率高,反應(yīng)速度敏捷,不受天氣影響,能夠穿透霧、煙、灰塵等,測量距離更遠(yuǎn),一般在150-250米之間。
3、激光雷達(dá):優(yōu)點(diǎn)是探測范圍廣,獲取距離和位置的精度更高,能生成三維的位置信息,快速確定目標(biāo)的位置、大小、外貌和材質(zhì),在遠(yuǎn)、小障礙物、近距離加塞等場景有優(yōu)勢。
激光雷達(dá)的障礙物檢測流程一般如下:
1、 考慮到車上有多個傳感器共同作業(yè),需要對輸入的激光點(diǎn)云做時間同步和外參標(biāo)定。
2、考慮到激光雷達(dá)的采樣噪聲和點(diǎn)云數(shù)據(jù)量大的問題,需要對點(diǎn)云做預(yù)處理,減少數(shù)據(jù)量,剔除噪聲點(diǎn)。
3、每幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)中包含了大量的地面點(diǎn),檢測的目的是獲取道路障礙物信息,需要進(jìn)一步分割出地面上的點(diǎn)云。
4、地面上的障礙物點(diǎn)通常采用無監(jiān)督的聚類算法形成多個團(tuán)簇,每個團(tuán)簇則表示一個障礙物。
5、針對團(tuán)簇的物體識別可以根據(jù)任務(wù)需求而定,如果需要類別信息,可以采用特征提取+分類器的方式分類障礙物。
6、對每一塊團(tuán)簇做包圍框擬合,計算障礙物屬性,比如中心點(diǎn),質(zhì)心點(diǎn),長寬高等。
7、對每一個障礙物構(gòu)建一個濾波器做跟蹤,平滑輸出。
激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn):
1、分辨率高
激光雷達(dá)可以獲得高的角度、距離和速度分辨率。
通常角分辨率不低于0.1mard也是說可以分辨3km距離上相距0.3m的兩個目標(biāo)(這是微波雷達(dá)無論如何也辦不到的),并可同時跟蹤多個目標(biāo);距離分辨率可達(dá)0.lm;速度分辨率能達(dá)到10m/s以內(nèi)。
距離和速度分辨率高,意味著可以利用距離——多譜勒成像技術(shù)來獲得目標(biāo)的清晰圖像。
分辨率高,是激光雷達(dá)的顯著的優(yōu)點(diǎn),其多數(shù)應(yīng)用都是基于此。
2、隱蔽性好、抗有源干擾能力強(qiáng)
激光直線傳播、方向性好、光束非常窄,只有在其傳播路徑上才能接收到,因此敵方截獲非常困難,且激光雷達(dá)的發(fā)射系統(tǒng)(發(fā)射望遠(yuǎn)鏡)口徑很小,可接收區(qū)域窄,有意發(fā)射的激光干擾信號進(jìn)入接收機(jī)的概率低;另外,與微波雷達(dá)易受自然界廣泛存在的電磁波影響的情況不同,自然界中能對激光雷達(dá)起干擾作用的信號源不多,因此激光雷達(dá)抗有源干擾的能力很強(qiáng),適于工作在日益復(fù)雜和激烈的信息戰(zhàn)環(huán)境中。
3、低空探測性能好
微波雷達(dá)由于存在各種地物回波的影響,低空存在有一定區(qū)域的盲區(qū)(無法探測的區(qū)域)。
而對于激光雷達(dá)來說,只有被照射的目標(biāo)才會產(chǎn)生反射,完全不存在地物回波的影響,因此可以“零高度”工作,低空探測性能較微波雷達(dá)強(qiáng)了許多。
4、體積小、質(zhì)量輕
通常普通微波雷達(dá)的體積龐大,整套系統(tǒng)質(zhì)量數(shù)以噸記,光天線口徑達(dá)幾米甚至幾十米。
而激光雷達(dá)要輕便、靈巧得多,發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的口徑一般只有厘米級,整套系統(tǒng)的質(zhì)量小的只有幾十公斤,架設(shè)、拆收都很簡便。
而且激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)相對簡單,維修方便,操縱容易,價格也較低。
現(xiàn)代激光技術(shù)、探測技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)確保激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)自動連續(xù)觀測,獲取大氣性質(zhì)實(shí)時變化。
通過探測激光與大氣中各種分子和大氣氣溶膠等介質(zhì)相互作用的輻射信號來反演大氣性質(zhì),其測量原理涉及激光輻射與大氣介質(zhì)間相互作所產(chǎn)生的各種物理過程。
按照不同原理區(qū)分,有差分吸收雷達(dá)、米散射雷達(dá)、拉曼雷達(dá)等等,激光雷達(dá)測量大氣參數(shù)包括:氣溶膠和云(能見度,不同波長散射和消光特性,偏振特性,整層光學(xué)厚度和大氣透過率等),溫度、密度(氣壓)、濕度(水汽含量),痕量氣體含量( SO2、 O3、CO2 、NOx、CH4), 風(fēng)場等。
隨著激光雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展,它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大氣、環(huán)境、氣象、空間、遙感等眾多領(lǐng)域。
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