華為雷射雷達參數解釋, 與攝像頭、毫米波雷達功能有什麼區別

2020-12-15 電子工程專輯

馬斯克否定雷射雷達狂吹低端的攝像頭（起了個機器視覺的酷炫名字），絕不是因為技術先進，只是為了特斯拉能繼續採用低端廉價的傳感器而辯護而已！至於客戶死活，那不重要。人類視覺本身就是有局限的，用攝像頭+晶片去模擬人眼，那不叫無人駕駛，那叫擬人駕駛。機器視覺在模擬人眼的同時，將完美的保留視覺識別的缺陷。無人駕駛的未來一定是無論強光，黑夜，大霧還是雨雪……車輛都能安全自動駕駛，而這，單靠廉價的攝像頭和AI晶片是做不到的。26TEETC-電子工程專輯

雷射雷達和攝像頭、毫米波雷達的比較：26TEETC-電子工程專輯

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雷射雷達在自動駕駛中的作用，主要是3D環境感知。如果說攝像頭是汽車的眼睛，那雷射雷達就是汽車的手，可以通過觸覺清醒的感知周圍環境。26TEETC-電子工程專輯

雷射雷達參數

雷射雷達參數很多：雷射的波長、探測距離、FOV(垂直+水平)、測距精度、角解析度、出點數、線束、安全等級、輸出參數、IP防護等級、功率、供電電壓、雷射發射方式(機械/固態)、使用壽命等。26TEETC-電子工程專輯

和用戶直觀感受很大的包括六大參數： 探測距離、測距精度、線束、FOV(垂直+水平)、角解析度、出點數。26TEETC-電子工程專輯

下圖就是華為雷射雷達的幾個參數：探測距離220米，水平FOV 140°，垂直角解析度小於0.1°。如果您對雷射雷達不了解，看著肯定會暈。26TEETC-電子工程專輯

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華為雷射雷達26TEETC-電子工程專輯

不用怕，接下來我們就對和用戶直觀感受相關的參數逐一說明：26TEETC-電子工程專輯

1、探測距離26TEETC-電子工程專輯

探測距離很好理解，就是雷射雷達能夠探測的範圍，或者說半徑。26TEETC-電子工程專輯

雷射雷達的測距能力與被測物體的反射率相關。反射率就是射到目標物的雷射能夠被反射回來的比率。26TEETC-電子工程專輯

目標反射率越高，雷達能夠檢測到的有效回波就越多，所以能測量的距離越遠。26TEETC-電子工程專輯

所以探測距離一般和反射率一起出現，比如150米@10%，就是指在目標反射率為10%的情況下探測距離為150米。26TEETC-電子工程專輯

說探測距離不說反射率就是耍流氓！當然上圖中華為的參數沒有反射率，估計寫膠片的時候該產品還沒最終定型。26TEETC-電子工程專輯

2、探測精度26TEETC-電子工程專輯

探測精度是指探測距離的精確度，一般以釐米計，探測精度越高，3D景深刻畫的越準。26TEETC-電子工程專輯

3、線束26TEETC-電子工程專輯

雷射雷達分為單線束和多線束。26TEETC-電子工程專輯

單線束雷射雷達只有一個雷射發射器，隨著雷達轉動形成一條水平掃描線，所以只能檢測前方有沒有障礙物。26TEETC-電子工程專輯

多線雷射雷達在垂直方向有多個雷射發射器，隨著雷達轉動形成多條水平掃描線，這樣就能夠掃描一個平面。26TEETC-電子工程專輯

如下圖所示：26TEETC-電子工程專輯

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舉個例子，單線束就像我們用一個手指頭去觸摸物體，而多線束就像我們用整個手掌甚至是雙手觸摸物體。26TEETC-電子工程專輯

顯然，線束越多，對目標物的刻畫越詳細，當然價格也就越貴。26TEETC-電子工程專輯

4、FOV(水平 垂直)26TEETC-電子工程專輯

這是探測視野，包括水平和垂直兩個方向，就像是我們打開手電筒照一面牆，光能覆蓋的範圍一樣。26TEETC-電子工程專輯

機械式雷射雷達能夠360°旋轉，所以水平FOV是360°。固態雷射雷達的水平FOV會小一些，比如華為這款120°已經算是大視角了。水平FOV越大，能夠探測的範圍越廣。26TEETC-電子工程專輯

垂直FOV只對多線束雷射雷達有用。是指最上面一束雷射和最下面一束雷射形成的夾角。26TEETC-電子工程專輯

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垂直FOV的視野一般偏向地下一些，比如水平為0°，那麼向上15°，向下25°，這樣垂直FOV就是40°，如下圖所示。這樣的好處是能夠讓車輛更多的探測到地面車輛和行人。26TEETC-電子工程專輯

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5、角解析度26TEETC-電子工程專輯

角解析度和FOV一樣，也分為水平和垂直兩個方向。26TEETC-電子工程專輯

水平解析度是指左右兩個掃描的雷射點形成的夾角；由於雷射雷達旋轉，而雷射發射器是脈衝，所以射到目標物上面的是一個一個點。26TEETC-電子工程專輯

雷射脈衝是固定頻率的，所以水平方向的解析度只和雷達旋轉速度有關，只要速度足夠慢，解析度就可以很高，現在做到0.01°也是很正常。但是掃描速度慢也會影響信息採集的速率。所以水平解析度要和確定的掃描速度對應，掃描速度一般用頻率來表示，即1秒掃描來回掃描多少次。26TEETC-電子工程專輯

垂直解析度是指上下兩個線束形成的雷射點的夾角。線束在垂直方向上不是均勻分布的，而是中間密集，上下稀疏，如下圖所示。這也很好理解，因為中間更有可能探測到行人或者是障礙物。26TEETC-電子工程專輯

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一般廠家宣稱的垂直解析度，顯然是最密集那部分的解析度。比如64線的產品，垂直FOV 40°，如果線束均勻分布，那麼垂直解析度是0.625°。可實際上廠家都是按密集那部分算，宣稱垂直解析度0.2°。華為膠片上面的垂直解析度0.1，也是指最密集那部分。26TEETC-電子工程專輯

6、出點數26TEETC-電子工程專輯

也叫周期採集點數，舉個例子，一個64線的雷射雷達，水平FOV是120°，水平解析度在10Hz的掃描頻率下是0.2°。26TEETC-電子工程專輯

我們可以知道，雷射一次打出64個點，掃描一次120°能打出64x120/0.2=38400，1秒掃描10次，一共有384000 pts/s。26TEETC-電子工程專輯

顯然，出點數越多，掃描的效果越好，這就和機槍掃射是一樣的道理。26TEETC-電子工程專輯

參數解釋

好了，掌握了上面這6個核心參數，也就掌握了雷射雷達的精髓。26TEETC-電子工程專輯

我再舉個例子整體解釋一下，咱們拿一個學生的學習來做比較：26TEETC-電子工程專輯

  • 探測距離就是學習的深度，學的越深，掌握的知識越好；
  • 探測精度就是學習的好壞，學到越好，將來考試成績越好；
  • 線束就是能同時學習幾個學科，語文數學物理化學歷史地理啥都行就是線束多；
  • FOV視角就是學習的廣度，學的越廣，知識越豐富；
  • 角解析度就是學習的精細度，學習的越細，考試遺漏的越少；
  • 出點數就是學習的結果，點數越多，考試成績越好。

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