激光雷達(dá)，英文全稱為L(zhǎng)ight Detection And Ranging，簡(jiǎn)稱LiDAR，即光探測(cè)與測(cè)量，激光雷達(dá)最大的優(yōu)勢(shì)就是精準(zhǔn)和快速、高效作業(yè)。它是一種用于精確獲得三維位置信息的傳感器，其在機(jī)器中的作用相當(dāng)于人類的眼睛，能夠確定物體的位置、大小、外部形貌甚至材質(zhì)。

激光雷達(dá)最初起源于軍事需要，作為目標(biāo)探測(cè)和跟蹤系統(tǒng)，被認(rèn)為是更難被敵軍干擾和探測(cè)到的裝置，憑借激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)高清晰度的成像，收集足夠的細(xì)節(jié)來(lái)識(shí)別目標(biāo)，如坦克、飛機(jī)或步行中的人，這也促使機(jī)載激光雷達(dá)比地面激光雷達(dá)更具優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用場(chǎng)景更為豐富。

早在20世紀(jì)70年代，由美國(guó)航天局研發(fā)，LiDAR測(cè)繪技術(shù)空載激光掃描技術(shù)開始了發(fā)展，并且速度飛快，約在1995年開始商業(yè)化。除了軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，激光雷達(dá)也迅速向民用市場(chǎng)擴(kuò)展。

激光雷達(dá)原理

激光雷達(dá)使用的技術(shù)是飛行時(shí)間（TOF，Time of Flight），通過測(cè)量激光信號(hào)的時(shí)間差、相位差確定距離，通過水平旋轉(zhuǎn)掃描或相控掃描測(cè)角度，并根據(jù)這兩個(gè)數(shù)據(jù)建立二維的極坐標(biāo)系；再通過獲取不同俯仰角度的信號(hào)獲得第三維的高度信息。

激光雷達(dá)運(yùn)作時(shí)，只需進(jìn)行非接觸掃描就可以在短時(shí)間內(nèi)獲取物體和環(huán)境空間點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)和信息，由于收集的數(shù)據(jù)是以點(diǎn)的形式組成，所以這些數(shù)據(jù)被稱作點(diǎn)云數(shù)據(jù)，其最大的特點(diǎn)是可以后期處理，依靠獲取的數(shù)據(jù)便能夠建立完整的三維立體模型。

激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行障礙物識(shí)別、動(dòng)態(tài)物體檢測(cè)及定位，如果精度太差則無(wú)法達(dá)到以上目的；但是，精度太高也有問題，高精度對(duì)激光雷達(dá)的硬件提出很大的要求，計(jì)算量會(huì)非常大，成本也會(huì)非常高。所以精度應(yīng)該以需求為重，適合最好。

激光雷達(dá)是通過發(fā)射激光束來(lái)探測(cè)目標(biāo)位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)，具有測(cè)量精度高、方向性好等優(yōu)點(diǎn)，具體包括：具有極高的分辨率；抗干擾能力強(qiáng)；獲取的信息量豐富；可全天時(shí)工作。

激光雷達(dá)分類

激光雷達(dá)原理圖

激光雷達(dá)與車輛外廓尺寸檢測(cè)

與自動(dòng)駕駛?cè)S激光測(cè)距雷達(dá)相比，二維激光雷達(dá)只在平面上掃描，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)距速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。二維激光雷達(dá)掃描器可在戶外使用，并專為移動(dòng)、低功耗應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它只用了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手近四分之一的成本，這將給這類傳感器帶來(lái)全新的應(yīng)用。在激光雷達(dá)成熟的應(yīng)用領(lǐng)域中，車輛外廓尺寸檢測(cè)系統(tǒng)，交通情況調(diào)查系統(tǒng)等都是應(yīng)用二維激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)的。

車輛超限超載運(yùn)輸被稱為“公路第一殺手”，不僅讓公路設(shè)施不堪重負(fù)，過早破損，更重要的是，車輛超限超載成為道路交通安全事故的重大誘因，嚴(yán)重威脅百姓生命財(cái)產(chǎn)安全。為此，2016年交通運(yùn)輸部出臺(tái)了第62號(hào)令等法律法規(guī)對(duì)超載超限違法行為進(jìn)行全面整治。

其中車輛外廓尺寸超限檢測(cè)一直是公安交管部門的“頭疼事”，目前機(jī)動(dòng)車外廓尺寸檢測(cè)采用傳統(tǒng)人工測(cè)量方法效率較低，人工成本高，而且受被測(cè)車輛的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和測(cè)量工具的影響，測(cè)量精度具有較大誤差。通過激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)外廓尺寸檢測(cè)方案便可以很好地解決以上問題。

在車輛外廓尺寸檢測(cè)系統(tǒng)中如何高精度地處理采集的數(shù)據(jù)是關(guān)鍵的一環(huán)。激光雷達(dá)會(huì)采集豐富的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，信息量龐大，目前常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不統(tǒng)一，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)存在種種不足，數(shù)據(jù)精度很難保證，如何讓硬件、軟件和終端用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一，是整個(gè)激光雷達(dá)市場(chǎng)接下來(lái)必將面臨的難題。

杜格科技在激光雷達(dá)行業(yè)深耕將近十年，從2014年起組建自己的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，擁有自己的核心算法，歷經(jīng)4年不斷改良設(shè)計(jì)，具有800多個(gè)案例的實(shí)踐。至今，杜格研發(fā)團(tuán)隊(duì)仍在不斷優(yōu)化車輛外廓尺寸系統(tǒng)的核心算法，不斷提高系統(tǒng)檢測(cè)的精度，目前低速外廓尺寸檢測(cè)系統(tǒng)誤差低于0.8%，高速外廓尺寸檢測(cè)系統(tǒng)誤差低于1%。

低速車輛外廓尺寸檢測(cè)系統(tǒng)在虎門大橋入口治超項(xiàng)目的應(yīng)用

高速車輛外廓尺寸檢測(cè)系統(tǒng)在珠海治超非現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法項(xiàng)目的應(yīng)用

激光雷達(dá)在虎門大橋中的應(yīng)用

虎門大橋工程位于廣東省珠江三角洲中部，是廣州-深圳-珠海高速公路跨越珠江的一座特大型公路橋梁?；㈤T大橋日均車流量超過了20萬(wàn)輛次，如此大的車流量，如果車輛超載超限行駛，勢(shì)必對(duì)大橋產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在虎門大橋的高速公路入口勸返治超使用了杜格科技研發(fā)的低速車輛外廓尺寸檢測(cè)系統(tǒng)。行駛車輛通過大橋治超站，檢測(cè)系統(tǒng)3秒內(nèi)即可精準(zhǔn)檢測(cè)出車輛的長(zhǎng)寬高，檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳，極大地方便了信息共享與查詢。通過對(duì)車輛輪廓尺寸的檢測(cè)進(jìn)行治超，有力地提高了治超檢測(cè)的效率，提高了執(zhí)法的公正性，降低執(zhí)法人員的工作量，為大橋的正常運(yùn)行提供了保障。

另外，在珠海治超非現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)安裝了一套不停車車輛外廓尺寸檢測(cè)系統(tǒng)，據(jù)杜格科技專家介紹，該系統(tǒng)可以正常檢測(cè)120公里時(shí)速以下車輛外廓尺寸數(shù)據(jù)，誤差低于1%，車輛以正常行駛速度通過檢測(cè)區(qū)域，0.2秒內(nèi)即可檢測(cè)出車輛外廓尺寸數(shù)據(jù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊、安裝方便，環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)，也使得監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的規(guī)劃、布局更加靈活，有效地避免超載車輛繞行規(guī)避執(zhí)法檢測(cè)。

激光雷達(dá)與交通流量調(diào)查

公路交通量數(shù)據(jù)是公路規(guī)劃、建設(shè)、管理和養(yǎng)護(hù)工作的基礎(chǔ)。公路交通情況調(diào)查統(tǒng)計(jì)工作的目的和任務(wù)是通過對(duì)國(guó)道、省道、縣道、鄉(xiāng)道及專用公路的交通狀況進(jìn)行定期或不定期調(diào)查，掌握各級(jí)公路的交通流量、構(gòu)成、分布和車輛運(yùn)行速度等交通流特性，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和預(yù)測(cè)，為各級(jí)公路規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理、養(yǎng)護(hù)和科研部門及社會(huì)公眾提供公路交通信息。

公路交通情況調(diào)查工作發(fā)展?fàn)顩r已成為體現(xiàn)國(guó)家或地區(qū)公路管理水平和信息化水平的重要標(biāo)志。交通量是合理確定路網(wǎng)建設(shè)規(guī)模和布局，有效調(diào)整路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)。交通量是加大路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)管力度，提升公路交通應(yīng)對(duì)突發(fā)事件能力的重要支撐。

傳統(tǒng)的交通調(diào)查系統(tǒng)，多為地感線圈式、壓電式、雷達(dá)微波式，布設(shè)方式要求高、只能進(jìn)行交通調(diào)查這一單一功能，無(wú)法確認(rèn)和審核交通調(diào)查數(shù)據(jù)。通過激光雷達(dá)與視頻實(shí)現(xiàn)的可視化交通調(diào)查系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車車型識(shí)別、流量統(tǒng)計(jì)、車速統(tǒng)計(jì)，跟車百分比統(tǒng)計(jì)等功能，在交通調(diào)查的同時(shí)，可以聯(lián)動(dòng)視頻圖像，確認(rèn)、審核，并兼顧視頻監(jiān)控的功能。比如杜格科技自主研發(fā)的激光交調(diào)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集精度高達(dá)98%，檢測(cè)范圍廣，安裝維護(hù)方便，故障率低，成為交通管理部門的得力“助手”。