在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與性能分析方面，主流的數(shù)據(jù)集包括 KITTI，其包含城市道路場景的 LiDAR、相機(jī)、GPS 數(shù)據(jù)，適用于目標(biāo)檢測、語義分割任務(wù)；NuScenes，涵蓋多傳感器（6 相機(jī) + 1LiDAR+5 雷達(dá)）的復(fù)雜城市場景，支持預(yù)測任務(wù)；Waymo Open Dataset，為大規(guī)模真實(shí)路況數(shù)據(jù)，包含雨雪天氣樣本。評價(jià)指標(biāo)則涉及目標(biāo)檢測的平均精度（mAP）、定位誤差（3D IoU）；語義分割的交并比（mIoU）、邊界精度（Boundary F1）；以及定位精度的絕對位姿誤差（ATE）、相對位姿誤差（RPE）。通過典型融合方案的對比實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，單一 LiDAR 在 KITTI 車輛檢測 mAP 為 72.3%，推理速度 30fps，極端天氣魯棒性中等；單一相機(jī)的 mAP 為 65.1%，推理速度 60fps，極端天氣魯棒性低；數(shù)據(jù)級融合（LiDAR + 相機(jī)）的 mAP 達(dá) 84.5%，推理速度 25fps，極端天氣魯棒性中等；特征級融合（LiDAR + 相機(jī) + 雷達(dá)）的 mAP 為 89.7%，推理速度 18fps，極端天氣魯棒性高；決策級融合（LiDAR + 相機(jī) + 雷達(dá)）的 mAP 為 87.2%，推理速度 22fps，極端天氣魯棒性高（實(shí)驗(yàn)基于 NVIDIA A100 顯卡，極端天氣場景為小雨 + 逆光環(huán)境）。關(guān)鍵參數(shù)對融合效果影響顯著，時(shí)間同步誤差超過 50ms 時(shí)，城市峽谷場景定位誤差增長 3 倍，需通過 IMU 插值補(bǔ)償；128 線 LiDAR 較 32 線在遠(yuǎn)距離（>50m）目標(biāo)檢測精度提升 28%，但數(shù)據(jù)量增加導(dǎo)致融合耗時(shí)上升 40%；注意力機(jī)制較特征拼接在類別不平衡場景（如行人與車輛混雜）中 mAP 提升 5-8%。

LiDAR 數(shù)據(jù)融合在多個(gè)領(lǐng)域有著典型應(yīng)用。在自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)中，環(huán)境感知層通過融合 LiDAR 與相機(jī)實(shí)現(xiàn) 360° 無死角檢測，如特斯拉 FSD 系統(tǒng)通過 4D 毫米波雷達(dá)與 LiDAR 互補(bǔ)，解決視覺盲區(qū)問題；定位與建圖層將 LiDAR 點(diǎn)云與 GPS/IMU 融合構(gòu)建高精度地圖（HD Map），定位精度可達(dá) 10cm 級。智能機(jī)器人導(dǎo)航方面，室內(nèi)避障通過 LiDAR 與視覺融合識別玻璃、鏡面等 LiDAR 難以探測的透明障礙物；人機(jī)交互則通過點(diǎn)云骨架提取與 RGB-D 圖像融合，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對人體姿態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤。三維城市建模中，傾斜攝影與 LiDAR 融合，利用 LiDAR 精確高程數(shù)據(jù)修正攝影測量的立面畸變，建模精度達(dá) 0.5m；歷史建筑數(shù)字化結(jié)合熱成像相機(jī)與 LiDAR，同時(shí)記錄建筑結(jié)構(gòu)與熱工性能。環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，森林資源調(diào)查通過 LiDAR 點(diǎn)云估算林木高度與密度，結(jié)合多光譜相機(jī)分析植被健康度；災(zāi)害評估在洪水期間，將 LiDAR 與無人機(jī)影像融合計(jì)算淹沒區(qū)域體積與受災(zāi)面積。

當(dāng)前 LiDAR 數(shù)據(jù)融合面臨諸多核心挑戰(zhàn)，動(dòng)態(tài)場景中高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)（如行人橫穿馬路）的傳感器數(shù)據(jù)存在時(shí)間差，易導(dǎo)致融合偏差；異構(gòu)數(shù)據(jù)存在語義鴻溝，LiDAR 點(diǎn)云的幾何特征與相機(jī)圖像的語義特征難以直接匹配；車規(guī)級嵌入式平臺（如 NVIDIA Orin）對復(fù)雜融合模型的算力存在約束；多模態(tài)標(biāo)注成本高昂，尤其極端天氣與長尾場景數(shù)據(jù)稀缺。前沿發(fā)展方向包括無監(jiān)督 / 弱監(jiān)督融合學(xué)習(xí)，減少對標(biāo)注數(shù)據(jù)的依賴，如基于對比學(xué)習(xí)的跨模態(tài)特征對齊；輕量化融合模型，通過模型剪枝、知識蒸餾壓縮網(wǎng)絡(luò)，如 MobileFusion 在嵌入式平臺實(shí)現(xiàn) 30fps 實(shí)時(shí)推理；因果融合框架，從因果關(guān)系角度建模傳感器依賴，提升融合系統(tǒng)的可解釋性；多智能體協(xié)同融合，在車路協(xié)同場景中，多車 LiDAR 數(shù)據(jù)分布式融合構(gòu)建全局環(huán)境感知；4D 雷達(dá) - LiDAR 融合，新興 4D 成像雷達(dá)（含多普勒信息）與 LiDAR 協(xié)同，進(jìn)一步增強(qiáng)惡劣天氣魯棒性。

LiDAR 數(shù)據(jù)融合技術(shù)通過多模態(tài)傳感器的優(yōu)勢互補(bǔ)，已成為突破單一感知瓶頸的核心手段。從數(shù)據(jù)級的原始信息融合到?jīng)Q策級的高層認(rèn)知協(xié)同，融合架構(gòu)的演進(jìn)推動(dòng)著感知系統(tǒng)向更高精度、更強(qiáng)魯棒性發(fā)展。未來，隨著深度學(xué)習(xí)與邊緣計(jì)算的深度結(jié)合，LiDAR 融合技術(shù)將在自動(dòng)駕駛、智能機(jī)器人等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從 “感知” 到 “認(rèn)知” 的跨越，為構(gòu)建安全、高效的智能系統(tǒng)提供堅(jiān)實(shí)支撐。對于研究者而言，平衡融合精度與計(jì)算效率、突破極端場景性能瓶頸，將是持續(xù)探索的關(guān)鍵方向。