基于3个单线雷达的车身360度障碍检测(3)
1.3 无人车常用传感器
要想实现无人车在未知的环境中实现自主导航，自主探测可通行区域，避开障碍物，就必须要能够及时的获得有关周围环境的各种信息。一般使用一种传感器或者组合使用多种传感器来进行环境信息的感知，获取到数据后，经过相应的数据处理，就能得到周围的环境信息。
传感器分为很多种，各种雷达属于主动传感器，而那些采集图像的传感器属于被动传感器[3]。主动传感器的工作原理是：由传感器的能量发射器发射出能量，当能量遇到障碍物就会产生反射，通过接收到的反射能量来获得周围环境的状态。这种传感器最大的优势是外界环境的变化对它的影响很小，几乎可以忽略不计。常见的该类型传感器有：激光雷达传感器、毫米波雷达传感器、超声波雷达传感器等等。而被动传感器主要通过获取周围环境的图像来得到信息，它的优点是功耗非常低，获取到的信息容量大，获取信息速度快等等。但是，使用这种传感器时获得的信息主要是依靠外界，所以外界环境的变化对它的影响非常大。常见的图像传感器主要有：红外线相机、可见光相机、立体视觉等。
在当前获取周围环境相关信息的研究中，最常用传感器当属激光雷达。激光雷达的突出优点是获得的环境信息主要来自于自身发出的能量，不太受到周围环境变化的影响，而且测距速度快，可靠性强，数据精度大。在美国的DAPAR挑战赛以及中国的“智能车未来挑战赛”中，几乎每一辆参加比赛的无人车，都装配了激光雷达作为传感器[4]。
激光雷达也有很多种类型，有的无人车上会配备好几种激光雷达，因为不同的激光雷达所具备的功能也是不相同的。最常用的激光雷达是毫米波雷达、单线激光雷达、多线激光雷达、以及面阵雷达[5]。
单线激光雷达，顾名思义，是指每次只能发射出一个激光束的雷达，具有结构简单、功耗低的特点，而且操作起来非常简单，主要被用于环境中障碍物检测和跟踪，道路边界线的识别等[6]。但是单线激光雷达也有很多缺点，由于它只能发射一个激光束，所以返回的信息量比较少，因而不能够获取障碍物的具体信息，比如障碍物的形状、大小等。图1.7是由德国SICK公司生产的单线激光雷达。
图1.7 德国SICK公司生产的单线激光雷达
多线雷达是能发射两个或两个以上激光束的雷达，从定义上便可得知，多线雷达相当于几个单线雷达的组合，达具有单线雷达的一切功能，因此它的复杂度也相对较高，这大大增加了处理雷达数据的难度。此外，多线雷达获得的关于障碍物的信息更为全面，可以获取障碍物的高度信息。图1.8是由德国IBEO公司生产的多线雷达。
图1.8 德国IBEO公司生产的多线雷达
单线雷达和多线雷达都可以对障碍物进行检测，但是这种检测无法获取障碍物的具体信息，比如障碍物的形状、大小等，因而，使用单线雷达或多线雷达所获得的关于车身周围的环境信息是比较粗略的。为了能够获得关于周围环境的精确信息，人们又发明出了以64线激光雷达为代表的三文激光雷达，如图1.9所示。这种雷达能够获取精准的周围环境的信息，但是，它的价格十分高昂，限制了将它普遍的应用在无人车上。
图1.9 64线激光雷达
1.4 论文结构安排
本文的主要研究工作是利用LMS111单线激光雷达，获取小车车身周围360度的环境信息，通过对信息数据的分析，寻找环境中存在的障碍物。具体章节安排如下：
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