激光雷达在车路协同上的使命

车路协同最终需要提高车辆和道路的“智能水平”，实现安全自动驾驶的目标。也可以说，车路协同的智能化是无人驾驶的另一个过程。智能化的过程具体来说就是拆分，即覆盖汽车和道路的智能设备和算法的升级，其中最重要的就是传感器。

激光雷达是车辆侧无人驾驶的核心传感器，也是道路侧的路侧传感器，也被称为路侧单元RSU。它通过5G等通信方式为车辆提供交通环境信息。那么激光雷达需要做些什么来完成路边的任务呢？

一、激光雷达的使命

智能驾驶是汽车和道路不可回避的话题。在车路协同中，激光雷达不仅要全面、准确地感知交通环境中各种车辆、人员和基础设施的状态，还需要足够的安全冗余来应对各种“长尾效应”带来的问题。其实真正的车路协同并不低于自动驾驶的门槛。

二、为什么是激光雷达？

相机的缺陷主要来源于光线，在弱光或强光的干扰下，误判率高。由于光的影响，检测距离变短，并且精度变低。在路端使用单个摄像头进行计算需要极强的计算能力，信号的传输和处理会有带宽和实时性等影响。毫米波的缺陷主要在于对完全静止的物体几乎没有回波，但在某些金属干扰环境下容易产生虚警。激光雷达虽然采用光学原理，但与环境光无关，全天24小时工作，因此大大增强了感知的适应性，目标物体的三维探测能力增强了探测的准确性，既能捕捉静态物体，也能捕捉动态物体。

路的尽头场景很复杂，车流量大的路口比较典型。事实上，仅仅依靠一种技术手段，假阳性、假阴性都会成为安全隐患，不可能实现道路信息的稳定、智能检测。如果将激光雷达与摄像头集成，可以一次获取物体的位置、距离、大小、速度、方向、颜色等信息。

1.强大的数据采集能力

①检测距离远。

机械雷达的有效射程一般为150至200米，使用人眼安全的1550纳米北威克霍恩系列激光雷达，探测距离可达300米。300米意味着在路端布线时可以降低硬件成本和施工压力。

②高分辨率。

市场上常见的激光雷达主要有16线、32线、64线，线束对应的参数是分辨率。像级激光雷达或数字激光雷达都使得线束非常高，所以后期算法要求降低了难度和感知级别的难度。北星和一些激光雷达厂商为了解决远距离小目标的探测能力，已经实现了300-600线的分辨率。鉴于车路协同的特点，路面目标种类和数量较多，分辨率越高，识别速度越快。

由于小物体体积小，很难接收激光雷达发出的光。的分辨率主要由垂直角分辨率决定。垂直角度分辨率的值越小，可以检测到目标的点越多，检测清晰度越高，小目标的点越多。如下图所示，垂直间距小，点云数量多。

在垂直角分辨率方面，北星激光雷达的垂直角分辨率可以精确到0.05°，是64线激光雷达的9.4倍。它能远距离精确探测小目标，对行人的实际探测识别能力可达115米，而64线Lidar的线束太低，实际探测识别能力仅在12米以内。

③视角宽。

安装在路口的摄像头覆盖面积一般只有10个左右，视野狭窄。毫无疑问，30°机械旋转雷达视野更广，但由于其内部的旋转结构，其使用寿命始终存疑。North Wake Horn系列激光雷达不采用机械同轴旋转结构，具有横向90°视场角。探测范围比相机大很多，单个激光雷达可以覆盖300米* 300米的大场景。因此，要检测同一个路口，安装的激光雷达数量将远远少于摄像头数量。与单摄像头方案相比，激光雷达方案更有利于探测大视场的闯红灯区域。

2.融合数据的能力

①集成摄像头和其他传感器

单摄像头方案只能提供二维信息，在强光或背光下拍摄和检测效果容易失效。尤其是在晚上没有环境光的情况下，摄像头方案基本上失去了作用。传统机械雷达提供的点云非常稀疏，特别是路测后采集的有效点少，很难与其他传感器融合。

北尾流激光雷达每秒可提供280多万个点，最高点云输出1800*600，便于与相机进行图像融合。这种组合，无论是汽车还是其他交通工具，都可以通过跟踪像素来达到避障、减速、绕行的目的。这无疑是自动驾驶和辅助驾驶的新机遇。

3.部署方案简单

①支持客户部署计划

在车路协同的应用中，为了完美呈现Horn系列激光雷达的点云感知功能，北星还将为客户提供支持，基于北星3D点云进行分析，以各种传输协议辅助客户快速落地交付项目，实现警示行人闯红灯、警示车辆碰撞、抓拍违法活动等功能。

②安装和部署

路试安装的激光雷达，一般选用6-7米高度的电杆或电杆。安装位置一般靠近道路中心。如图8所示，北兴号角系列激光雷达探测距离长，视场角大，因此一台激光雷达可以同时探测双向道路不同车道的物体。对于视场角较小的雷达，应至少安装两台激光雷达。

4.易于集成和大规模生产

30机械旋转雷达，由于机械旋转激光雷达的整个光学和电子器件模块在工作过程中不断旋转，部件容易磨损，在装配雷达的过程中，每个发射器和接收光子探测器的视场角需要一一对应，需要人工调整，不利于自动化生产，难以批量生产。

32线激光雷达比较成熟，市场表现不错，几千台出货时报价4万美元。北星激光雷达采用光学一体化设计，实现产品小型化、轻量化，并通过布局整个大交通领域逐步实现量产，大大降低了成本。在车路协同的应用中，通过考虑布局数量和软件能力，可以更快地降低整体成本。