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　　【新智元导读】作为自动驾驶汽车的核心部件之一，激光雷达传感器以昂贵出名，此前的价格高达70万美元，远超普通汽车。自动驾驶研究专家黄武陵在本文中介绍了激光雷达传感器的关键作用和激光雷达传感器在环境感知中的应用挑战，以及激光雷达集成化与智能和激光雷达的标定和测试等技术。他认为：激光雷达在现阶段智能车辆实现中是不可或缺的传感器，它具备精确的测距、空间定位与描述、可靠的障碍物检测等独特能力。通过高分辨率激光雷达，有助于实现复杂交通环境下自主驾驶，特别是针对交通拥堵、狭窄道路、小区和停车场等特殊场景。

　　黄武陵

中国科学院自动化研究所；中国智能车综合技术研发与测试中心

　　引言：

　　本月初，全球传感器与智能化发展高峰论坛在北京亦庄召开，会议探讨了当前智能传感器发展现状及技术瓶颈，以便实现传感器技术未来发展的弯道超车。在无人驾驶分论坛上与会专家探讨了激光雷达的重要作用，笔者也分享了自己的一些体会并介绍了2016年未来挑战赛中的针对性的内容设置和参赛无人车队技术进展情况等。得出总结是，激光雷达在现阶段智能车辆实现中是不可或缺的传感器，它具备精确的测距、空间定位与描述、可靠的障碍物检测等独特能力。通过高分辨率激光雷达，有助于实现复杂交通环境下自主驾驶，特别是针对交通拥堵、狭窄道路、小区和停车场等特殊场景。特别地，从2016年未来挑战赛中的一些无人驾驶“事故”来看，国内研究团队在激光雷达方面的应用研究还有待于加强。笔者有感而发，针对激光雷达应用做了个粗线总结，希望有助于关心无人驾驶事业的同行。本文主要包括以下内容，首先介绍了激光雷达传感器的关键作用，其次是激光雷达传感器在环境感知中的应用挑战，再次是介绍了激光雷达集成化与智能化发展趋势，最后介绍了激光雷达的标定和测试等技术。

　　1. 激光雷达在无人驾驶中的关键作用

　　无人驾驶技术“几乎已被解决”是媒体夸大宣传和业外人士的一种误解。能适应各种道路环境和天气情况的无人驾驶汽车仍然是有待研发攻关的终极目标。一些所谓的“自动驾驶汽车”引发了系列事故说明仅靠单类传感器和单一技术难以实现安全的自主驾驶。提醒我们要在最基础的感知方案上不能减配关键传感器，而且还需要多类传感器冗余配置和信息融合。

　　2016年中国智能车未来挑战赛特意设计了相应的环境感知考核场景，图1所示是施工道路通行考核任务，沿图中黄线将一个车道封闭并设置施工场景，路段末端设置通行社会车辆，参赛无人车辆在此施工路段欲借道行驶时，须检测感知前方道路情况，如有通行车辆需先让行。类似复杂场景，需要借助激光雷达传感器进行环境感知描述，再进行规划。比赛结果表明，没有安装多线激光雷达的无人驾驶车辆均表现不好。

图1. 施工路段通行场景

　　激光雷达描绘周围环境几个主要参数，包括线数、点密度、水平垂直视角、检测距离、扫描频率、精度等。除了位置和距离信息，激光雷达还提供返回所扫描物体的密度信息，后续算法据此可以判断扫描物体的反射率再进行下步处理。通过检测目标物体的空间方位和距离，通过点云来描述3D环境模型，提供目标的激光反射强度信息，提供被检测目标的详细形状描述，不仅在光照条件好的环境下表现优秀，而且在黑夜和雨天等极端情况下也有较好表现。总的来说，激光雷达传感器在精度、分辨率、灵敏度、动态范围、传感器视角、主动探测、低误报率、温度适应性、黑暗和不良天气适应性、信号处理能力等指标方面表现优秀。

　　2. 激光雷达在复杂交通环境下的适用性

　　2.1 激光雷达在环境感知中的重要作用