1、問題描述
激光雷達在無人駕駛應用中主要用來探測道路上的障礙物信息，然而由於激光雷達的固有特性導致激光雷達在雨霧、灰塵環境中不要用，會將雨霧、灰塵識別成障礙物。有過無人駕駛開發經驗的工程師可能會體會比較深。這個問題的根本原因是幾個雷達的光束打到雨霧、灰塵上會出現反射現象，激光雷達接收到反射的激光，則判斷雨霧、灰塵爲障礙物，造成誤識別。雨霧、灰塵造成的誤識別已經成爲激光雷達應用中的難點。
2、可行的解決辦法
目前，爲了解決上述問題，業內也有很多解決辦法。比較常用的方法如下
(1) 採用多次回波的雷達
多次回波技術，在很多激光雷達中都有應用。多次回波指的是激光雷達發射的光束打到一些物體上會發生反射和透射，透射的光再遇到物體還會發生反射，這樣激光雷達發射一束光就不只接收到一次反射光，而是接收到多次反射光，採用相應的算法對多次發射光進行處理，就是多次回波技術。最常見的處理方法就是採用最後一次回波，如果在雨霧、灰塵環境中，激光可以穿透雨霧、灰塵，並最終打到障礙物上，並反射，採用最後一次回波就可以把雨霧、灰塵濾除掉。當然多次回波的作用是有限的如果雨霧、灰塵很大，激光完全穿透不了，依然會造成誤識別。
(2) 採用面激光雷達
對於線激光雷達來說，發射光是一個細小的光束，很容易受到雨霧、灰塵的影響，如果光束的路徑上正好有雨滴、灰塵顆粒等就會直接被反射回來，造成誤識別。而採用面激光，受雨霧、灰塵干擾的概率就會低很多，這是因爲光束變的粗大了，雨滴、灰塵顆粒等只是發射了一小部分激光，如果加入發射激光強度的判斷，就可以將雨滴、灰塵顆粒等的干擾濾除掉。目前，FLASH結構的激光雷達採用的就是面激光的形式。
(3) 採用感知融合
採用感知融合也是解決激光雷達誤識別的有效方法。在感知系統中採用多種傳感器，用其他傳感器的識別結果來彌補激光雷達的缺陷是可行的。例如：採用毫米波雷達。毫米波雷達與激光雷達不同，毫米波穿透雨霧、灰塵的能力很強，幾乎不受雨霧、灰塵的影響。對毫米波雷達的識別結果與機構雷達的識別結果進行融合，也可以有效濾除雨霧、灰塵造成的誤識別。
3、經典案例分析
在這裏，我們舉一個知名企業的實例進行分析，看看這個企業是如何應對雨霧、灰塵的環境的。這個企業的業務中，包括礦山、農業無人駕駛的應用。在這兩種環境中，灰塵是經常存在的。所以要保證感知正確無誤首先要解決灰塵對激光雷達的影響，設計了一個如下圖所示的激光雷達機構。
這是一個帶轉檯的單線激光雷達，激光雷達用的是某知名雷達廠商生產的單線激光雷達，雷達的後邊設計了一個轉檯，工作時，激光雷達在轉檯上旋轉。
首先我們來看一下這個激光雷達，查閱這個雷達的手冊發現這個雷達雖然是單線的激光雷達，但是它的性能異常強大。它採用了5次回波技術，如下圖所示。這麼多次回波，造成的結果就是這個激光雷達可以穿透很多幹擾因素，並最終打到真實的障礙物上。從而可以最大限度減小雨霧、灰塵等造成的誤識別。
這個雷達的輸出頻率也異常高，可以達到100Hz。也就是說一秒鐘可以輸出100幅單線的點雲。這一點是這個方案可以實現的前提。在雷達的後方設計一個轉檯，雷達在轉檯的帶動下旋轉。雖然雷達本身是單線的，但由於雷達本身又是旋轉的，所以可以形成一個立體空間的點雲。如果轉檯的旋轉頻率爲1轉/秒，則0.5秒可以生成一幅100線的點雲。最終生成的點雲效果如下所示。
這個方案，可以說是吧激光雷達用到了極致。通過一個單線激光雷達，生成了一個很密集的點雲，並且可以很大限度濾除雨霧、灰塵的影響。