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【干货】借助激光雷达实现辅助驾驶“新体验”!

激光雷达应用 2018年12月06日

ADAS(高级驾驶辅助系统)利用安装在车辆上的各种传感器,在行车过程中感知周围环境,收集数据,进行分析和辨识,采取干预或预警。激光雷达作为这几年新兴的传感器之一,在ADAS细分市场FCW(前方碰撞预警系统)中逐渐被“赏识”。

图1 FCW系统构成图

激光雷达作为传感器,通过测量车辆与前方障碍物的相对距离、车速和角度,然后FCW系统根据该数据判断碰撞的危险程度,并根据危险等级发出警报或警告信号,提醒驾驶员做出减速或制动等相对应的措施,达到避免碰撞的目的。


图2 激光雷达作为传感器工作示意图

如何安装激光雷达,实现前向防撞预警功能呢?

以北醒新品TF03激光雷达为例,醒哥列举了以下两种安装方案:

单台安装
TF03激光雷达可安装在汽车的散热格栅或其他可指向汽车行驶方向的位置,实时测量前方障碍物的距离,控制单元获取前方障碍物的距离数据后,得出相对车速与预警距离,将判断结果传输给执行单元,执行单元采取相应措施,避免碰撞发生。

图3 单台安装激光雷达测距示意图

3台安装
将3台激光雷达并排安装在汽车的散热格栅或其他可指向汽车行驶方向的位置(可按照需求选择其他数量),可选择将3个光斑覆盖需要探测的区域(也可安装在车前方左中右,均向前探测,减小近距离探测盲区)。启动后,3台雷达同时测量前方障碍物的距离,控制单元获取前方障碍物的大致方位、距离后,得出相对车速与预警距离,将判断结果传输给执行单元,执行单元采取相应措施,从而避免碰撞发生。

图4 3台安装激光雷达测距示意图

为什么要选择激光雷达作为传感器呢?

首先是激光雷达技术本身的突破。激光雷达利用ToF(时间飞行原理),通过发射激光光束进行探测,并根据两次测量的距离值和时间差来计算相对速度。测量精度相较于传统传感器更精确。另外,随着技术纯熟和产品量产,激光雷达的性价比高,如果再加上安装成本,整体价格优势更加明显。

图5 北醒TF03激光雷达测距原理示意图

其次是相较于传统传感器,激光雷达在一定程度上融合了更多优势。

图6 单点激光雷达与传统传感器比较

激光雷达相比摄像头,覆盖距离相对较远。与北醒TF03激光雷达(以下简称TF03激光雷达)长达180m的探测距离相比,目前市场上较好的摄像头覆盖距离只是大约在100m左右,而随着距离越远,摄像头的精度越差,而TF03激光雷达距离分辨力为1cm,不会受到距离变化(有效量程范围内)而影响精度下降。激光雷达全天候可工作,不受黑夜影响,而摄像头本身不具备夜视功能,夜间无法工作,且易受环境光干扰,可靠性较低。不过,摄像头具备识别车道、交通标识、行人等独特之处,这种获取环境景象的信息的功能,目前其他传感器暂时无法完全替代。

图7 摄像头搭配汽车工作示意图

激光雷达相比毫米波雷达,识别细小物体功能较强,特别是单点激光雷达,准直度较好,测量精确可靠。毫米波雷达利用电磁波测量车距,容易受到电磁干扰,产生误报。并且毫米波探测范围较大,在某些特殊场景下,也容易将周围非障碍物误报。激光雷达则不会收到电磁影响,且探测角度较小,精度高,不会因范围太大而产生误报情况。在产品成本及整体安装成本上,TF03激光雷达的成本,比单车道毫米波雷达价格优势强很多。但是,激光雷达也会受到天气某种程度上的影响,毫米波则在抗环境干扰能力上表现出色。

图8 毫米波雷达工作示意图

当然,没有任何一种技术是完美的,无论是摄像头、毫米波,还是激光雷达。但是拥抱新技术的脚步却不能停歇,创造远比复制更有价值。
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