本文就汽車(chē)用激光雷達(dá)的分類(lèi)，先做簡(jiǎn)單介紹。

激光雷達(dá)根據(jù)安裝位置的不同，分類(lèi)兩大類(lèi)。一類(lèi)安裝在無(wú)人車(chē)的四周，另一類(lèi)安裝在無(wú)人車(chē)的車(chē)頂。安裝在無(wú)人車(chē)四周的激光雷達(dá)，其激光線(xiàn)束一般小于8，常見(jiàn)的有單線(xiàn)激光雷達(dá)和四線(xiàn)激光雷達(dá)。安裝在無(wú)人車(chē)車(chē)頂?shù)募す饫走_(dá)，其激光線(xiàn)束一般不小于16，常見(jiàn)的有16/32/64線(xiàn)激光雷達(dá)。

單線(xiàn)激光雷達(dá)是目前成本最低的激光雷達(dá)。成本低，意味著量產(chǎn)的可能性大。

前面北京首個(gè)自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)啟用時(shí)出現(xiàn)的福田自動(dòng)駕駛汽車(chē)，就使用了4個(gè)單線(xiàn)激光雷達(dá)，分別布置于無(wú)人車(chē)的前后左右，用于車(chē)身周?chē)系K物的檢測(cè)，如下圖。

單線(xiàn)激光雷達(dá)的原理可以通過(guò)下圖理解。單束激光發(fā)射器在激光雷達(dá)內(nèi)部進(jìn)行勻速的旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)一個(gè)小角度即發(fā)射一次激光，輪巡一定的角度后，就生成了一幀完整的數(shù)據(jù)。因此，單線(xiàn)激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)可以看作是同一高度的一排點(diǎn)陣。

單線(xiàn)激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)缺少一個(gè)維度，只能描述線(xiàn)狀信息，無(wú)法描述面。如上圖，可以知道激光雷達(dá)的面前有一塊紙板，并且知道這塊紙板相對(duì)激光雷達(dá)的距離，但是這塊紙板的高度信息無(wú)從得知。

而四線(xiàn)激光雷達(dá)則如下圖所示，基本都像這樣。

典型的應(yīng)用，如全新的奧迪A8為了實(shí)現(xiàn)Level3級(jí)別的自動(dòng)駕駛，也在汽車(chē)的進(jìn)氣格柵下布置的四線(xiàn)激光雷達(dá)ScaLa。

有了之前單線(xiàn)激光雷達(dá)的原理介紹，參考單線(xiàn)激光雷達(dá)的基本原理，那么四線(xiàn)激光雷達(dá)的工作原理就很容易理解了。如下圖所示，不同的顏色代表不同的激光發(fā)射器。

四線(xiàn)激光雷達(dá)將四個(gè)激光發(fā)射器進(jìn)行輪詢(xún)，一個(gè)輪詢(xún)周期后，得到一幀的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)。四條點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以組成面狀信息，這樣就能夠獲取障礙物的高度信息。而根據(jù)單幀的點(diǎn)云坐標(biāo)可得到障礙物的距離信息。再根據(jù)多幀的點(diǎn)云的坐標(biāo)，對(duì)距離信息做微分處理，可得到障礙物的速度信息。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在購(gòu)買(mǎi)激光雷達(dá)的產(chǎn)品后，其供應(yīng)商也會(huì)提供配套的軟件開(kāi)發(fā)套件（SDK，SoftwareDevelopmentKit），這些軟件開(kāi)發(fā)套件能很方便地讓使用者得到精準(zhǔn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，而且為了方便自動(dòng)駕駛的開(kāi)發(fā)，甚至?xí)苯虞敵鲆呀?jīng)處理好的障礙物結(jié)果。

如下圖所示，綠色的矩形框即為障礙物相對(duì)于自車(chē)的位置，矩形框的前端有個(gè)小三角，表示障礙物的運(yùn)動(dòng)方向。

上面介紹了安裝在無(wú)人車(chē)四周的激光雷達(dá)，而對(duì)于安裝在無(wú)人車(chē)車(chē)頂?shù)募す饫走_(dá)，其激光線(xiàn)束一般不小于16，常見(jiàn)的有16/32/64線(xiàn)激光雷達(dá)。

16/32/64線(xiàn)的激光雷達(dá)的感知范圍為360°，為了最大化地發(fā)揮他們的優(yōu)勢(shì)，常被安裝在無(wú)人車(chē)的頂部。三款激光雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)和成本如下圖。

360°的激光數(shù)據(jù)可視化后，就是大家經(jīng)常在各種宣傳圖上看到的效果，如下圖。圖中的每一個(gè)圓圈都是一個(gè)激光束產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，激光雷達(dá)的線(xiàn)束越多，對(duì)物體的檢測(cè)效果越好。比如64線(xiàn)的激光雷達(dá)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，將會(huì)更容易檢測(cè)到路邊的馬路牙子。

16/32/64線(xiàn)的激光雷達(dá)只能提供原始的點(diǎn)云信號(hào)，沒(méi)有對(duì)應(yīng)的SDK直接輸出障礙物結(jié)果。因此各大自動(dòng)駕駛公司都在點(diǎn)云數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，自行研究算法完成無(wú)人車(chē)的感知工作。

GoogleCar上最重要也是最貴的器件就是頭頂?shù)倪@臺(tái)VelodyneLidar公司生產(chǎn)的HDL-64E64線(xiàn)激光發(fā)射器了。它可以一邊旋轉(zhuǎn)一邊不間斷的發(fā)射64束最遠(yuǎn)射程可達(dá)120米的激光束，并接收反射回來(lái)的光束，依據(jù)返回時(shí)間的差別計(jì)算出物體與汽車(chē)之間的距離。從而繪制出汽車(chē)周?chē)鷮?shí)時(shí)的3D地形圖。并且因?yàn)楣馐浅Ｃ芗⑶宜⑿骂l率非?？欤C合探測(cè)數(shù)據(jù)后還可以判斷出物體的形狀、大小和大致的運(yùn)動(dòng)軌跡，以此作為接下來(lái)行動(dòng)的判斷依據(jù)之一。HDL-64E的性能非常強(qiáng)大。每秒可以給GoogleCar的處理器提供130萬(wàn)組數(shù)據(jù)，這可以保證提供給GoogleCar處理器的信息幾乎是實(shí)時(shí)的。當(dāng)然這也對(duì)處理器提出了更高的要求。下圖就是在HDL-64E的運(yùn)作下GoogleCar看到的世界：

這是未經(jīng)處理器處理過(guò)的原始數(shù)據(jù)樣貌，GoogleCar會(huì)將收集到的數(shù)據(jù)與車(chē)體內(nèi)置的谷歌地圖已有的信息進(jìn)行整合，從而判斷出相當(dāng)精確的四周的狀況，為系統(tǒng)做出正確反應(yīng)打下良好基礎(chǔ)。