激光雷達(dá)在車路協(xié)同的「使命」是什么?
二、為什么是激光雷達(dá)
攝像頭的缺陷主要來自于光線,在光線較差或強(qiáng)光干擾下,誤判率高。同時(shí),攝像頭的探測(cè)距離受到光線影響會(huì)變短,精度變低等。采用單一攝像頭在路端計(jì)算需要極強(qiáng)的算力,并且信號(hào)傳輸和處理會(huì)有帶寬和實(shí)時(shí)性的影響。
毫米波的缺陷主要在于對(duì)完全靜止的物體幾乎沒有什么回波,而處于某些金屬干擾的環(huán)境下,容易產(chǎn)生誤報(bào)。激光雷達(dá)本身對(duì)環(huán)境光不依賴,24h全天時(shí)工作,因此大大增強(qiáng)了感知的適應(yīng)性。并且對(duì)目標(biāo)物的三維探測(cè)能力增強(qiáng)了準(zhǔn)確性,無論是靜態(tài)或動(dòng)態(tài)物體,均可捕捉。
路端的場(chǎng)景十分復(fù)雜,以在流量較大的十字路口為典型。事實(shí)上,僅僅依靠一種技術(shù)手段,誤報(bào)、漏報(bào)都將成為安全隱患,無法對(duì)路況信息實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的智能檢測(cè)。如果將激光雷達(dá)與攝像頭融合,一次性獲得物體的位置、距離、尺寸、速度、方向、顏色等信息。
圖4 北醒Horn系列激光雷達(dá)識(shí)別十字路口車輛及行人
1.極強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集能力
探測(cè)距離遠(yuǎn)
機(jī)械旋轉(zhuǎn)雷達(dá)一般有效測(cè)距為150到200米,采用1550nm人眼安全的北醒Horn系列激光雷達(dá),探測(cè)距離可以達(dá)到300米,300米意味著在路端布線時(shí),可以減少硬件成本,降低施工壓力。
分辨率高
市場(chǎng)上常見的激光雷達(dá)以16線、32線、64線為主,線束對(duì)應(yīng)的參數(shù)是分辨率。圖像級(jí)激光雷達(dá)還是數(shù)字激光雷達(dá),都是將線束做到非常高,從而后期算法要求降低了難度,降低感知層面的難度。北醒和一些激光雷達(dá)廠商為了解決遠(yuǎn)距離小目標(biāo)物探測(cè)能力,已經(jīng)將分辨率做到了300-600線。針對(duì)車路協(xié)同應(yīng)用,路面目標(biāo)物種類多、數(shù)量多的特點(diǎn),分辨率越高越能快速識(shí)別出來。
圖5 北醒Horn系列激光雷達(dá)探測(cè)的斑馬線
小目標(biāo)物由于體積很小,因此激光雷達(dá)發(fā)射出去的光很難被接收回來。分辨率的高低主要由垂直角分辨率決定。垂直角分辨率的數(shù)值越小,代表則能探測(cè)到目標(biāo)物的點(diǎn)越多,探測(cè)的清晰度越高,對(duì)于小目標(biāo)物的點(diǎn)獲取越多。如下圖所示,垂直方向的間隔小,點(diǎn)云數(shù)量多。
圖6 同等距離下,垂直分辨率0.05°和0.1°的行人點(diǎn)云對(duì)比示意圖
在垂直方向角分辨率上,北醒激光雷達(dá)的垂直角分辨率可精確到0.05°,是64線激光雷達(dá)的9.4倍,可以對(duì)遠(yuǎn)距離小目標(biāo)物精準(zhǔn)探測(cè),對(duì)行人實(shí)際可探測(cè)與識(shí)別能力達(dá)到115米,而64線激光雷達(dá)線束過低,實(shí)際可探測(cè)與識(shí)別能力僅為12米以內(nèi)。
表2 激光雷達(dá)等同線數(shù)與可識(shí)別小物體(0.1m)的最遠(yuǎn)距離關(guān)系
視場(chǎng)角廣
路口安裝的攝像頭的覆蓋區(qū)域一般只有10°左右,視野范圍較窄。360°機(jī)械旋轉(zhuǎn)雷達(dá)無疑擁有更多的視野,但是內(nèi)部旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)讓其使用壽命一直存疑。北醒Horn系列激光雷達(dá)不采取機(jī)械同軸旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),具有橫向90°的視場(chǎng)角度,探測(cè)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于攝像頭,單臺(tái)可以覆蓋300m*300m的大場(chǎng)景。因此,檢測(cè)相同路口,安裝激光雷達(dá)的數(shù)量將遠(yuǎn)少于攝像頭的數(shù)量。激光雷達(dá)方案比單一攝像頭方案更利于檢測(cè)大視野的闖紅燈區(qū)域。
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