無人駕駛激光雷達細節(jié)知識科普

視場角

我們都知道激光雷達視場角分為水平視場角和垂直視場角，激光雷達的水平視場角為360°，垂直視場角一般為40°。

1. 水平視場角

激光雷達的水平視場角很好理解，激光雷達在水平旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)一周就是360°。

2. 垂直視場角

激光雷達的垂直視場角是40°，這里要注意2點，一是視場角的偏置，二是激光雷達光束的分布。

視場角的偏置 – 視場角的偏置為5°，也就是說激光雷達在水平方向向上的掃描角度為15°，而在水平方向往下掃描的角度為25°。這也很好理解，我們主要是需要掃描路面上的障礙物，而不是把激光打向天空，為了良好的利用激光，因此激光光束會盡量向下偏置一定的角度。

周期采集點數(shù)

激光雷達采集的點數(shù)計算如下，首先看激光雷達的線數(shù)，比如32線，則垂直方向上會發(fā)出32個激光光束，采集32個點，而64線則是64個點，垂直方向上的點數(shù)和激光雷達的線數(shù)有關(guān)系。

因為激光雷達在旋轉(zhuǎn)掃描，因此水平方向上掃描的點數(shù)和激光雷達的掃描頻率有一定的關(guān)系，掃描越快則點數(shù)會相對較少，掃描慢則點數(shù)相對較多。一般這個參數(shù)也被稱為水平分辨率，比如激光雷達的水平分辨率為0.2°，那么掃描的點數(shù)為360°/0.2°=1800，也就是說水平方向會掃描1800次。

那么激光雷達旋轉(zhuǎn)一周，即一個掃描周期內(nèi)掃描的點數(shù)為1800*64=115200。圖2是禾賽64線激光雷達的參數(shù)列表?？梢钥吹綊呙桀l率為10Hz的時候水平角分辨率為0.2°，在掃描頻率為20Hz的時候角分辨率為0.4°（掃描快了，分辨率變低了）。輸出的點數(shù)和計算的也相符合1152000 pts/s。

有效檢測距離

激光雷達的有效測量距離和最小垂直分辨率有關(guān)系，也就是說角度分辨率越小，則檢測的效果越好。如圖3所示，2個激光光束直接的角度為0.4°，那么當探測距離為200m的時候，2個激光光束之間的距離為200m*tan0.4°≈1.4m。也就是說在200m之后，只能檢測到高于1.4m的障礙物了。                              

如果需要知道障礙物的類型，那么需要采用的點數(shù)就需要更多，距離越遠，激光雷達采樣的點數(shù)就越少，圖4分別是激光雷達50m和100m采樣到的點數(shù)，可以看到100m的時候的點比50m稀疏不少，點數(shù)越少，就越難以識別準確的障礙物類型。

時間同步

激光雷達提供了時間同步硬件接口，通過GPS提供時鐘源給激光雷達，可以保證激光雷達的時間和GPS的時間保持同步，也就是說激光雷達可以保證周期采樣的時間非常精準。