激光雷達(dá)測(cè)量誤差的成因分析

激光雷達(dá)在測(cè)量距離的過(guò)程中容易受到很多因素的影響導(dǎo)致測(cè)量出現(xiàn)誤差，從而使得測(cè)量精度受到影響，激光雷達(dá)的反射強(qiáng)度主要受到環(huán)境天氣狀況的影響、環(huán)境中存在全反射物質(zhì)造成的影響、以及不同物體表面對(duì)激光的反射率不同而對(duì)測(cè)量距離造成的影響。同時(shí)，測(cè)量精度也受到混合像素現(xiàn)象以及檢測(cè)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)造成的影響。

環(huán)境天氣狀況對(duì)激光雷達(dá)的影響

因?yàn)殛?yáng)光的光線(xiàn)中含有和激光雷達(dá)發(fā)射的激光相同頻率的部分，當(dāng)陽(yáng)光的光線(xiàn)照入激光雷達(dá)內(nèi)部的接收器時(shí)會(huì)對(duì)測(cè)量精度造成影響。激光雷達(dá)可以在環(huán)境比較差的情況下照樣正常工作，但是在雨雪環(huán)境下和煙度、濕度都比較大的環(huán)境下激光雷達(dá)的測(cè)距噪聲會(huì)增大。不過(guò)這種噪聲通常屬于白噪聲，這些噪聲的影響可以通過(guò)合適的濾波算進(jìn)行噪聲的處理。

環(huán)境中存在全反射物質(zhì)對(duì)激光雷達(dá)的影響

激光雷達(dá)掃描的環(huán)境中如果存在玻璃或者其他能夠產(chǎn)生全反射的物質(zhì)，那么會(huì)對(duì)激光測(cè)距產(chǎn)生極大的影響。因?yàn)榧す饫走_(dá)主要是通過(guò)接收物體的反射光線(xiàn)來(lái)計(jì)算雷達(dá)與物體間的距離，但是當(dāng)遇到全反射的物質(zhì)時(shí)，反射光線(xiàn)幾乎不能被反射回雷達(dá)接收器，這樣的情況下檢測(cè)的距離是無(wú)窮大的，也就是說(shuō)激光雷達(dá)檢測(cè)不到前方的玻璃等全反射物質(zhì)。

不同物體表面激光反射率不同對(duì)測(cè)距的影響

不同材質(zhì)的物體表面對(duì)激光的反射率是不同的，這樣就會(huì)造成在同樣的距離上由于同一物體表面材質(zhì)的不同而導(dǎo)致反射率的不同，導(dǎo)致同一物體某些反射率好的部分可以被檢測(cè)到，某些反射率差的部分不能被檢測(cè)到。或者是不同物體反射率不同而導(dǎo)致的導(dǎo)致有些物體能夠被檢測(cè)到，有些物體不能被檢測(cè)到。

混合像素現(xiàn)象對(duì)測(cè)距的影響

由于LMS雷達(dá)發(fā)射接收的是錐形光束，當(dāng)錐形光束落在兩塊反射率相差很大的區(qū)域時(shí)或者落在距離相差很遠(yuǎn)的兩個(gè)物體上的時(shí)候計(jì)算距離是把整個(gè)光束內(nèi)所有光點(diǎn)的平均飛行時(shí)間作為整個(gè)光束的飛行時(shí)間，也就是測(cè)得的距離實(shí)際上是整個(gè)光束內(nèi)所有目標(biāo)點(diǎn)的平均距離，在這樣的情況下測(cè)出的距離并非真實(shí)的距離，因此而造成誤差，這種情況稱(chēng)為混合像素現(xiàn)象。

車(chē)輛運(yùn)動(dòng)造成的誤差

由激光雷達(dá)的工作原理可知，在激光雷達(dá)一個(gè)掃描周期內(nèi)對(duì)視角范圍內(nèi)的點(diǎn)依次進(jìn)行測(cè)量的，從激光發(fā)射第一個(gè)點(diǎn)到最后一個(gè)點(diǎn)被反射回來(lái)有時(shí)間差。在的時(shí)間內(nèi)被檢測(cè)車(chē)輛會(huì)發(fā)生位移，因此激光雷達(dá)在一個(gè)掃描周期內(nèi)對(duì)被檢測(cè)車(chē)輛的距離信息不是在同一個(gè)位置測(cè)得的。在實(shí)際測(cè)量的過(guò)程中第一個(gè)點(diǎn)之后的每一個(gè)反射點(diǎn)都會(huì)因?yàn)檐?chē)輛移動(dòng)而產(chǎn)生誤差，但是最后一個(gè)反射點(diǎn)的誤差是最大的，因?yàn)樽詈笠粋€(gè)反射點(diǎn)與第一個(gè)掃描點(diǎn)的時(shí)間間隔是最長(zhǎng)的。一般情況下可以通過(guò)縮短每一個(gè)周期的掃描時(shí)間來(lái)降低這種誤差，但是雷達(dá)一個(gè)周期的時(shí)間通常由雷達(dá)參數(shù)決定，當(dāng)設(shè)定好掃描的頻率后雷達(dá)每一個(gè)周期的掃描時(shí)間也隨之固定。

審核編輯：黃飛