1.2　激光雷達與自動駕駛的發展

1.2.1　早期的激光雷達

激光雷達誕生于20世紀60年代，最初主要應用于航空航天領域的地形測繪任務，科研人員使用機載激光雷達對地球的森林、冰川、海洋等進行遙感測繪。美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）曾經使用激光雷達對月球表面進行遙感測繪，進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90年代發射的“克萊芒蒂娜號”探測器使用激光雷達測繪得到的月球表面地形高度圖。

*圖1-3　“克萊芒蒂娜號”探測器使用激光雷達測繪得到的月球表面地形高度圖

到20世紀90年代中期，激光束發射頻率為2000～25 000 Hz的商用激光雷達被制造并交付用于地形測繪，鞏固了激光雷達在各類測繪應用中的領導地位。

隨著機器人技術的發展，和激光雷達同原理的單線激光雷達被廣泛應用于機器人導航、即時定位與地圖構建（simultaneous localization and mapping，SLAM）和避障。早期應用于機器人領域的激光雷達多為單激光器的掃描儀（即單線激光雷達），其中的代表是德國西克（SICK）公司生產的安全激光掃描儀全系產品。單線激光雷達產生的點云數據為二維平面點云數據，由于信息稀少，通常不用于室外導航，在機器人感知領域通常只能用于防撞（即使是人類也無法基于簡單的平面點云數據理解環境的語義信息），在機器人導航領域，單線激光雷達用于SLAM。圖1-4所示為使用單線激光雷達構建的室內SLAM圖。

提示：本書關注激光雷達在自動駕駛汽車中的應用，為典型的室外應用場景，所以后面關于激光雷達本身以及相關算法的表述通常僅指車載三維多線激光雷達，二維單線激光雷達不在本書討論范圍，并且本書討論的算法不適用于單線激光雷達。

圖1-4　使用單線激光雷達構建的室內SLAM圖