1.2　激光雷達(dá)與自動(dòng)駕駛的發(fā)展

1.2.1　早期的激光雷達(dá)

激光雷達(dá)誕生于20世紀(jì)60年代，最初主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的地形測(cè)繪任務(wù)，科研人員使用機(jī)載激光雷達(dá)對(duì)地球的森林、冰川、海洋等進(jìn)行遙感測(cè)繪。美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）曾經(jīng)使用激光雷達(dá)對(duì)月球表面進(jìn)行遙感測(cè)繪，進(jìn)而得到了月球表面的地形高度圖。圖1-3所示為NASA在20世紀(jì)90年代發(fā)射的“克萊芒蒂娜號(hào)”探測(cè)器使用激光雷達(dá)測(cè)繪得到的月球表面地形高度圖。

*圖1-3　“克萊芒蒂娜號(hào)”探測(cè)器使用激光雷達(dá)測(cè)繪得到的月球表面地形高度圖

到20世紀(jì)90年代中期，激光束發(fā)射頻率為2000～25 000 Hz的商用激光雷達(dá)被制造并交付用于地形測(cè)繪，鞏固了激光雷達(dá)在各類測(cè)繪應(yīng)用中的領(lǐng)導(dǎo)地位。

隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，和激光雷達(dá)同原理的單線激光雷達(dá)被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人導(dǎo)航、即時(shí)定位與地圖構(gòu)建（simultaneous localization and mapping，SLAM）和避障。早期應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域的激光雷達(dá)多為單激光器的掃描儀（即單線激光雷達(dá)），其中的代表是德國西克（SICK）公司生產(chǎn)的安全激光掃描儀全系產(chǎn)品。單線激光雷達(dá)產(chǎn)生的點(diǎn)云數(shù)據(jù)為二維平面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，由于信息稀少，通常不用于室外導(dǎo)航，在機(jī)器人感知領(lǐng)域通常只能用于防撞（即使是人類也無法基于簡(jiǎn)單的平面點(diǎn)云數(shù)據(jù)理解環(huán)境的語義信息），在機(jī)器人導(dǎo)航領(lǐng)域，單線激光雷達(dá)用于SLAM。圖1-4所示為使用單線激光雷達(dá)構(gòu)建的室內(nèi)SLAM圖。

提示：本書關(guān)注激光雷達(dá)在自動(dòng)駕駛汽車中的應(yīng)用，為典型的室外應(yīng)用場(chǎng)景，所以后面關(guān)于激光雷達(dá)本身以及相關(guān)算法的表述通常僅指車載三維多線激光雷達(dá)，二維單線激光雷達(dá)不在本書討論范圍，并且本書討論的算法不適用于單線激光雷達(dá)。

圖1-4　使用單線激光雷達(dá)構(gòu)建的室內(nèi)SLAM圖