听Ibeo剧学铭聊自动驾驶和激光雷达（一）

车云按： 激光雷达和自动驾驶话题几乎人人都感兴趣。因为产品背后技术复杂，急需科普。自动驾驶进入实际演练，如何将激光雷达和车结合应用，还有不少疑问。

由汽车创新港举办的微讲座中，来自 北京欧百拓信息科技发展有限公司的剧学铭 关于《主流激光雷达在无人驾驶项目中的应用》进行了1小时的演讲互动。车云菌将内容进行了整理，为上下两篇，上篇介绍激光雷达的一些基本原理、主流产品和应用案例，下篇对激光雷达在无人驾驶上的应用细节，进行了解答。

一些基本科普

激光雷达英语简称“LiDAR”，Light Detection and Ranging，设备中间有激光器光源，一般发射出905纳米波长的脉冲。因为激光的强汇聚性，激光的光束遇到了前方的物体或者障碍物，经反弹回来被激光雷达接收器接收，通过计算光束发出到接收的时间差，比较精确地判断物体和激光雷达之间的距离。

激光雷达最大的特点在于距离测量的准确性，以及很高的角分辨率。整个激光雷达是一套系统，里面包含了很多重要参数。测评一个激光雷达首先看 探测范围 ，包括 有效距离 ， 水平识别范围 ，还有 纵向识别范围 。另外一个重要的参数就是激光雷达的 角分辨率 ，一般来说角分辨率越小准确性越高，车载激光雷达水平方向上，角分辨率一般能达到0.1度，纵向一般是0.5度左右。

激光雷达车载应用最远甚至可达250米—300米。在汽车安装的激光雷达，工作电压一般是12伏，使用波长是905纳米。波长选择主要是两个因素，第一，905纳米激光器工业比较成熟，第二，在非可见光范围，对人眼安全等级高。激光雷达的输出格式一般是以太网形式，一些车厂要求未来激光雷达在车上应用时输出FlexRay的格式（如宝马）。

激光雷达纵向的探测角度一般通过线束考量，我们可以简单的定义为整个激光雷达中接收器的数量，一般每个接收器覆盖纵向0.5度，一个4线激光雷达纵向扫描范围就是2度。

一些主流产品

现在市场上或者无人驾驶项目中主流的激光雷达，基本占据了无人驾驶项目中90%的应用。下图左边是Ibeo的系列，是德国公司做的无人驾驶应用；右边是美国Velodyne高纵向角度无人驾驶应用。

从左边开始第一个是德国的传感器供应商SICK的一线激光雷达，在之前的无人驾驶项目中应用非常多。右方黑色的是Ibeo的LUX系列，是4线和8线，大概有一升的体积，1000克重，是4线激光雷达在预研项目中使用最多也是最主流的产品。LUX下方是由Ibeo和法雷奥合作共同研发的4线激光雷达。这个激光雷达将是全球第一款用于量产项目的激光雷达， 预计明年年初在德系的高端车上ScaLa将会量产 。

1线到8线激光雷达的区别，首先1线的激光雷达扫描的区域可以简单定义为一个平面，是一个二维扫描方案。4线、8线纵向扫描范围从3.2度到6.4度，这个范围不能称一个3D的扫描，一般定义为2.5D扫描方案。Velodyne64线雷达扫描的整个范围面就比较大，纵向甚至可以一直到30多度，讲究对整个环境、3D的点云数据收集，单位时间内收集到的反馈的点数多，数据量大。

上图是Velodyne64线激光雷达对于环境感知后软件呈现的景象，图像是由很多分离点构成，每一圈代表一个不同线束，对于不同角度环境信息的收集，已经可以非常完整的对周围的地形进行收集，对各种各样的物体进行一个还原。中间一片黑色区域，因为这个64线激光雷达置于车顶，受车身的影响在周围有一个盲区。 

一些应用案例

激光雷达在车上的应用其实在1998、1999年在德国就有开展。在大约10年以前美国的DARPA竞赛对于无人驾驶项目有一个非常大的推动。当时参赛的车辆基本上都是全副武装，不计成本，不考虑外形，每辆车上恨不得装十几个、二十几个的激光雷达和毫米波雷达。

随着无人驾驶项目的发展，传感器的供应商把传感器尺寸做得越来越小，同时随着无人驾驶研发的进步，对于传感器位置的安装经验更丰富，以后的无人驾驶车也越来越清秀，未来如果真正商用无人驾驶车，它在外形上应该跟普通的车辆没有什么区别。

可以通过百度无人驾驶车，来区分一下64线、32线、16线这种高线束激光雷达跟1线、4线、8线激光雷达的在无人车上的不同应用，除了64线的激光雷达置于车顶，同时也集成了4线、8线的激光雷达。百度车上其实安装了4个4线或者是8线的激光雷达，分别置于车的正前方、正后方、左前方和右前方。 低线束激光雷达，比如说是4线和8线的激光雷达一般是安装在距离地面高约30公分，在车灯或者保险杠附近的位置，主要对前方车辆自动识别，也包括对地线，马路牙、路肩、路栏进行识别 。

巴黎Navia小型车游览车，在低速、特定区域实现无人驾驶，方便游客代步，车的四个角落，各安装了一个4线激光雷达。

2015年宝马CES上展出无人驾驶自动泊车的功能DEMO，安装方案跟百度类似，在正前方、正后方、左前方和右前方各自安放了一个4线的激光雷达。每一个激光雷达能看到的角度大概是85度—110度，四个激光雷达安放在不同位置可以做360度融合。

未来应用在量产项目上ScaLa激光雷达的应用案例。明年ScaLa很可能首先在奥迪车上量产，安装方案跟图上显示的基本一致，在正前方和正后方各安装一个ScaLa4线激光雷达。这个激光雷达是自带算法，主要实现前方物体预警，以及自动刹车的ADAS功能。

日本“东京2020奥运会的Robot Taxi”项目。在这辆车上集成了5个ScaLa激光雷达，前方三个，左前、右前、左后、右后实现360度全覆盖。

此外在一些特殊领域，比如特种车辆、矿山车辆上，激光雷达也有非常广泛的应用前景。非常庞大的矿山卡车，一个轮胎基本上就有2、3米，驾驶员在上面工作，整个车身下方有很大的盲区，这些区域就可以通过激光雷达来监控。农业项目里，比如自动收割，无人驾驶其实也有很大的发展空间。

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