一、实验目的：
1．掌握激光雷达的拆卸与安装方法；
2．了解激光雷达的标定方法；
3．学会对激光雷达的数据及信号显示结果进行分析，从而判断故障。 二、实验要求：
1．实验前认真阅读实验指导书；
2．严格按照指导教师的指导进行操作。
构建和谐社会的意义三、实验设备：
1．实物：智能网联汽车传感器实验台；
2．教具：专用装卸工具、位姿调整装置等。
四、知识准备：
2.1 激光雷达传感器的概念
无人驾驶汽车怎么实现自动驾驶呢？这背后一个关键技术就是LIDAR，即激光雷达传感器，俗称光达，如图2-1，它也被称为无人驾驶汽车的眼睛。
图2-1 车载激光雷达零件分解图
激光雷达，英文全称为Light Detection And Ranging，简称LIDAR，即光探测与测量，是一种集激光、全球定位系统（GPS）和IMU（Inertial Measurement
Unit，惯性测量装置）三种技术于一身的系统，用于获得数据并生成精确的DEM （数字高程模型）。这三种技术的结合，可以高度准确地定位激光束打在物体上的光斑，测距精度可达厘米级，激光雷达最大的优势就是“精准”和“快速、高效作业”。它是一种用于精确获得三维位置信息的传感器，其在机器中的作用相当于人类的眼睛，能够确定物体的位置、大小、外部形貌甚至材质。
LIDAR通过测量激光信号的时间差、相位差确定距离，通过水平旋转扫描或相控扫描测角度，并根据这两个数据建立二维的极坐标系；再通过获取不同俯仰角度的信号获得第三维的高度信息。 高频激光可在一秒内获取大量(106-107数量级)的位置点信息(称为点云)，并根据这些信息进行三维建模。除了获得位置信息外，它还可通过激光信号的反射率初步区分不同材质，如图2-2所示。
图2-2 RS-LIDAR-32点云效果图
2.2 激光雷达传感器的类型
激光雷达按有无机械旋转部件分类，分为机械激光雷达和固态激光雷达。如图2-3和图2-4所示，机械激光雷达带有控制激光发射角度的旋转部件，而固态激光雷达则依靠电子部件来控制激光发射角度，无需机械旋转部件。
泰州市大浦中心小学
图2-3 机械激光雷达图2-4 固态激光雷达
固态激光雷达优势：响应速度快，控制电压低，扫描角度大，价格低。
由于内部结构有所差别，两种激光雷达的体积大小也不尽相同。机械激光雷达体积较大、价格昂贵、测量精度相对较高，一般置于汽车外部。固态激光雷达尺寸较小、性价比较高、测量精度相对低一些，但可隐藏于汽车车体内，不会破坏外形美观。
根据线束数量的多少，激光雷达又可分为单线束激光雷达与多线束激光雷达。顾名思义，单线束激光雷达扫描一次只产生一条扫描线，其所获得的数据为2D 数据，因此无法区别有关目标物体的3D信息。不过，由于单线束激光雷达具有测量速度快、数据处理量少等特点，多被应用于安全防护、地形测绘等领域。
传统的激光雷达扫描视场非常小，如果想360度的观察周围，怎么办？最自然的办法就是多加几束激光，线数越多覆盖的角度越大。
多线束激光雷达扫描一次可产生多条扫描线，目前市场上多线束产品包括4线束、8线束、16线束、32线束、64线束等，其细分可分为2.5D激光雷达及3D激光雷达。2.5D激光雷达与3D激光雷达最大的区别在于激光雷达垂直视野的范围，前者垂直视野范围一般不超过10°，而后者可达到30°甚至40°以上，这也就导致两者对于激光雷达在汽车上的安装位置要求有所不同。
三星d5002.3 激光雷达传感器的测试与标定方法
2.3.1 激光雷达传感器的测试
在车载激光雷达的评测中，需要针对测试指标构建车用激光雷达测试场景，建立标定场、控制点和检测点，通过设置标靶，结合已有的高精度、高置信度测试仪器进行激光雷达标定，通过控制点进行测评指标精度分析，结合检测点进行指标精度对比分析，最后形成指标参数精度的置信描述。
比较重要的激光雷达测评参数包括：最大测距为最初看到采样目标的距离；检测距离为检测到有效目标时的距离；分类距离为能够将车辆等目标与其他物体分离出来的距离；最佳分类距离为能够将目标的形状识别出来的最佳距离。
2.3.2 激光雷达的标定
激光雷达与车体为刚性连接，两者间的相对姿态和位移固定不变，为了建立各个激光雷达之间的相对坐标关系，需要对激光雷达的安装进行简单的标定，并使激光雷达数据从激光雷达坐标统一转换至车体坐标上。
通过建立车辆质心坐标系、雷达基准坐标系以及车载激光雷达坐标系，将激光雷达的数据转换到基准坐标系中，再将其统一转换到车辆坐标系下。激光雷达外部安装参数的标定，通常采用等腰直角三角标定板和正方形标定板来完成。需要标定的激光雷达的安装参数包括激光雷达的俯仰角与侧倾角等。
其他较好的标定方法还包括交互信息最大化外部自动标定法。激光摄像头融合的边缘对齐联合自动标定法和测距与图像融合的基于线段外部参数标定法等，如图2-5所示。
图2-5 激光雷达在UBER无人车上的安装位置
五、实验步骤方法及注意事项：
1.实验实施步骤：
（1）拆卸
1) 切断实验台电源，请勿带电作业；
2) 将激光雷达电源及控制线束与其他功能部件断开；
3) 使用专用工具将激光雷达从实验台取下（轻拿轻放），完成拆卸步骤，如图2-6所示。
亡命刺客图2-6 激光雷达拆卸图
（2）安装
1) 确定激光雷达的安装高度以及安装俯仰角度（激光雷达安装的俯仰角度为180°，横摆角为0°(360°)，侧倾角为0°(360°)，安装高度根据前方障碍物高度进行调整，横向安装位置为车辆正中央轴线上），如图2-7所示，使用专用工具将激光雷达与实验台进行结构安装；
横摆角侧倾角
俯仰角中原经济区建设纲要
图2-7 各位姿调整装置刻度示意图
2) 将激光雷达电源及控制线束与其他功能部件连接，如图2-8所示；
共振峰
图2-8 激光雷达信号输出控制线束
3) 接通实验台电源，激光雷达安装完毕。如图2-9所示。
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