1.1　激光雷達與自動駕駛的概念

1.1.1　什么是激光雷達

激光雷達（light detection and ranging，LiDAR），也稱光學雷達、光達，是一類通過向目標發射激光脈沖來測量目標距離等參數的裝置的總稱。

依據搭載平臺不同，激光雷達可以粗略地分為星載激光雷達（space-borne lidar）、機載激光雷達（airborne laser radar）、無人機激光雷達（drone laser scanner，DLS）、車載激光雷達（vehicle-mounted laser scanner，VLS）和地基激光雷達（terrestrial laser scanner，TLS）。本書關注激光雷達在自動駕駛領域的應用及相關的感知（perception）、定位（localization）算法原理，故本書中所提的激光雷達通常指車載激光雷達。

圖 1-1 所示為目前市面上主流的激光雷達，激光雷達產生的數據通常為具有三維坐標的點的集合，被稱為點云數據（point cloud data）。圖1-2所示為Velodyne公司生產的HDL-64E激光雷達及其輸出的點云數據。

圖1-1　目前市面上主流的激光雷達[1]

*圖1-2　Velodyne公司生產的HDL-64E激光雷達及其輸出的點云數據[1]

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[1]　注：本書中帶*的圖在書后提供了彩插。

點云數據能夠真實反映周圍環境的三維信息，圖中點云的色彩是根據點的激光反射強度（intensity）繪制的。激光反射強度是指傳感器接收到的激光反射信號的能量強度，數值低表示物體表面激光反射率低，數值高則表示物體表面的激光反射率高。雖然不同激光雷達廠商對激光反射強度有著不同的定義方式，但是基本可以認為同一類表面材質的物體在同一款激光雷達的點云數據中的反射強度相近。圖1-2中的點云數據是由一顆64線激光雷達產生的，這里的“64線”描述的是機械旋轉式激光雷達的縱向分辨率，可以類比地理解為圖像的像素行數，顯然線數越高分辨率越高，從而能夠獲取更豐富的測量信息。

提示：“X線激光雷達”通常僅用于描述機械旋轉式激光雷達，機械旋轉式激光雷達通常包含X個激光器和相應的接收器，旋轉一周后得到一個環狀的反射點集合，在球面投影（即圖像視角）上看到的是由反射點構成的線，X個激光器即X線。由于X線的概念深入人心，固態或者混合半固態激光雷達廠商通常采用“等效X線”等詞語描述其產品的點云密度。