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智能駕駛或無人駕駛車輛必然是車輛智能化的發(fā)展趨勢，目前全國各地多個(gè)城市都有相關(guān)智能車輛測試甚至落地運(yùn)營的新聞。目前智能(無人)駕駛車輛多采用了一個(gè)或者多個(gè)激光雷達(dá)作為主要的障礙物檢測為智能駕駛提供環(huán)境的感知結(jié)果。 然而由于激光雷達(dá)的固有特性導(dǎo)致激光雷達(dá)在雨霧、灰塵環(huán)境中不要用，會(huì)將雨霧、灰塵識(shí)別成障礙物。有過無人駕駛開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師可能會(huì)體會(huì)比較深。這個(gè)問題的根本原因是幾個(gè)雷達(dá)的光束打到雨霧、灰塵上會(huì)出現(xiàn)反射現(xiàn)象，激光雷達(dá)接收到反射的激光，則判斷雨霧、灰塵為障礙物，造成誤識(shí)別。雨霧、灰塵造成的誤識(shí)別已經(jīng)成為激光雷達(dá)應(yīng)用中的難點(diǎn)。 針對此種情況，多次回波技術(shù)可以對激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，在雨霧等惡劣天氣下也能保持較穩(wěn)定的探測性能。 
多次回波指的是激光雷達(dá)發(fā)射的光束打到一些物體上會(huì)發(fā)生反射和透射，透射的光再遇到物體還會(huì)發(fā)生反射，這樣激光雷達(dá)發(fā)射一束光就不只接收到一次反射光，而是接收到多次反射光，采用相應(yīng)的算法對多次發(fā)射光進(jìn)行處理，就是多次回波技術(shù)。 多次回波技術(shù)，在很多激光雷達(dá)中都有應(yīng)用。最常見的處理方法就是采用最后一次回波，如果在雨霧、灰塵環(huán)境中，激光可以穿透雨霧、灰塵，并最終打到障礙物上，并反射，采用最后一次回波就可以把雨霧、灰塵濾除掉。當(dāng)然多次回波的作用是有限的如果雨霧、灰塵很大，激光完全穿透不了，依然會(huì)造成誤識(shí)別。例如： 假設(shè)雨霧和被測車輛之間的距離為L，雨霧回波信號(hào)Echo1的脈寬為Δt，只有當(dāng)雨霧與被測車輛之前的間距S＞V光速×Δt/2時(shí)，雨霧和車輛的回波信號(hào)Echo1和Echo2才能被區(qū)分開，雷達(dá)能測到兩個(gè)目標(biāo)，通過算法處理，得到被測車輛的準(zhǔn)確距離。另外距離越近，雨霧的回波信號(hào)Echo1越強(qiáng)，因此一般雨霧只會(huì)形成一次可以探測到的回波信號(hào)，并非雨霧環(huán)境下全程都有回波信號(hào)。如下圖：搭建簡易測試場景對多次回波技術(shù)的效果進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)中使用三角架支撐TF03激光雷達(dá)，在降雨量較大時(shí)對應(yīng)開啟/關(guān)閉多次回波測量結(jié)果
無多次回波測試效果：根據(jù)測試結(jié)果，開啟多次回波后，測量誤差顯著減小，LiDAR可穿透一定程度水霧。同理，根據(jù)多次回波技術(shù)獲取到的數(shù)據(jù)，結(jié)合特定的濾波算法，激光雷達(dá)同樣可實(shí)現(xiàn)一定程度的雨雪霧霾塵穿透。
現(xiàn)實(shí)生活中，絕大多數(shù)常規(guī)場景下，主要產(chǎn)生的為二次回波，三、四回波的情況相對較少，五次及以上的回波出現(xiàn)的概率近乎為零。在一些特殊場景中，如森林地區(qū)、莊稼地、草原等，多次回波出現(xiàn)的頻率會(huì)大大增加。綜合來看，激光雷達(dá)中使用的多為二次回波技術(shù)來實(shí)現(xiàn)雨霧穿透。
截至目前，結(jié)合雨霧算法（多次回波探測技術(shù)）的工采網(wǎng)提供的激光雷達(dá) 長距離傳感器 - TF03-180是一款工業(yè)級高速測量的激光雷達(dá)，且量程可達(dá)最高180m。針對室外強(qiáng)光和雨雪霧環(huán)境①的補(bǔ)償算法，使其在強(qiáng)光和雨雪霧環(huán)境下依然可以正常工作。已成功在交通行業(yè)落地，可檢測國內(nèi)某交通流量項(xiàng)目、高速車速檢測等項(xiàng)目。 |
