激光雷达（一）：原理和评价指标

前言

激光雷达——在智能驾驶领域已经不再是陌生的传感器，被大部分车企和智能驾驶公司看作“实现高级别自动驾驶的必要传感器”。因为，其特有的3维感知信息，可以弥补摄像头等其它传感器在极特殊场景下的感知盲区———补盲。激光雷达火起来的原因主要有两个：

1. 车企对高阶辅助驾驶的迫切需求；
2. 激光雷达价格有所下降；

目前，国内搭载激光雷达的车型有：小鹏P5、蔚来ET7、极狐阿尔法S、奥迪、宝马、智己、哪吒等等。

1 激光雷达的原理

激光雷达由激光发射器(Laser)、接收器(Receiver)、处理器(Processor)三部分组成。它的测距方法主要有：飞行时间法和空间几何法。

1.1 飞行时间法TOF(Time Of Flight)

• dTOF(直接飞行时间法)

激光发射器精准的照射在任一物体表面，会产生反射，必然有一束光回到起点被接收器接收，处理器计算出这束光往返的时间，就能得到这个点的精确距离。

•  iTOF(间接飞行时间法)

通过对连续激光进行幅度调制，测定调制光返回的时间进行测距。也叫相位式激光测距。在一定的距离内，iTOF的精度更高，成本也较低，但输出频率比dTOF低，随着距离增加，精度也会变低。

 1.2 空间几何法

激光以一定的角度发出，接收器呈长条状，在已知发射角度和发射点与接受点距离的情况下，可计算出被测物体的距离。这种测距方法的成本较低，精度有限，在测绘领域应用较为广泛。

2 激光雷达的评价指标

激光雷达是一种可以提供深度信息的传感器，它的性能指标主要体现在：测距能力、分辨率和精度。测距能力由收发模块（激光发射器、接收器和光学模块组成）的整体效率决定；分辨率由收发模块的信号处理能力决定；精度由收发模块的激光发射器数量决定。

目前，针对分辨率，蔚来在它的车型ET7上推出定睛凝视功能：仿生人眼灵活变焦，可在行车关键区域产生角分辨率0.06°*0.06°的高密度点云，使该区域的目标看得更清晰。

 激光雷达的精度由POD（Probability Of Detection, 探测概率）来衡量。

POD=理论点数量/有效点数量

理论点数量-----一般为超过连续100帧发射的激光束数量；

有效点数量-----被探测到的激光束数量；

POD体现出激光雷达接收返回点数的能力和稳定性，是衡量激光雷达性能的重要指标；

 参考文献：

你的汽车是怎样看路的？硬核科普激光雷达（三）激光雷达的分类_哔哩哔哩_bilibili

​对话蔚来智能硬件副总裁白剑：「定睛凝视」功能成就图像级激光雷达