激光雷達(dá):車路協(xié)同系統(tǒng)的“感知之眼”
在智能交通體系的演進(jìn)中,車路協(xié)同系統(tǒng)通過“車輛感知+路側(cè)感知”的雙向融合,構(gòu)建起“車-路-云-人”的立體化交通生態(tài),而激光雷達(dá)傳感器憑借其毫米級測距精度、全天時(shí)環(huán)境適應(yīng)性和三維空間感知能力,成為突破傳統(tǒng)感知瓶頸、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效協(xié)同的核心支撐。從車載端的局部精準(zhǔn)探測到路側(cè)端的全局視野覆蓋,激光雷達(dá)的深度應(yīng)用正在重塑交通感知邏輯,為安全出行與高效通行注入核心動力。
車載激光雷達(dá)是車輛感知的“近身衛(wèi)士”,通過精細(xì)化探測彌補(bǔ)單車智能的感知局限。相較于攝像頭易受光照影響、毫米波雷達(dá)空間分辨率不足的缺陷,激光雷達(dá)可生成高密度三維點(diǎn)云,精準(zhǔn)還原車輛周邊環(huán)境的空間結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對障礙物、車道線、交通標(biāo)識等目標(biāo)的精準(zhǔn)識別與定位。當(dāng)前主流車載激光雷達(dá)已實(shí)現(xiàn)128線以上分辨率,探測距離超150米,能清晰分辨行人肢體動作與車輛轉(zhuǎn)向意圖,為自動駕駛的決策控制提供可靠依據(jù)。在高速行駛場景中,其10KHz的高探測頻率可精準(zhǔn)捕捉時(shí)速150km/h的車輛動態(tài),配合AEB(自動緊急制動)系統(tǒng)大幅降低碰撞風(fēng)險(xiǎn);而在城區(qū)道路,通過凝視功能對交叉路口、斑馬線等重點(diǎn)區(qū)域的分辨率翻倍處理,可有效識別非機(jī)動車與行人,提升復(fù)雜路況下的通行安全。
路側(cè)激光雷達(dá)則扮演著全局感知的“上帝視角”角色,通過大范圍覆蓋突破車載感知的物理邊界。路側(cè)激光雷達(dá)通常架設(shè)于路燈桿、交通信號桿等高處,單臺設(shè)備可實(shí)現(xiàn)120°×25.6°的寬視場覆蓋,部分高性能產(chǎn)品甚至能覆蓋直徑300米的十字路口或雙向12車道,配合成對部署策略可消除視角盲區(qū),實(shí)現(xiàn)360°無死角監(jiān)測。其核心優(yōu)勢在于能夠捕捉車載傳感器無法感知的非視距目標(biāo),如被大型車輛遮擋的行人、匝道合流區(qū)域的來車等,并通過V2X通信模塊向周邊車輛實(shí)時(shí)廣播預(yù)警信息。在高速公路重點(diǎn)區(qū)域,路側(cè)激光雷達(dá)可7×24小時(shí)不間斷工作,精準(zhǔn)采集車輛速度、航向角、輪廓尺寸等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),支撐交通量調(diào)查、超限檢測、車型分類等管理需求,為路網(wǎng)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)底座。
時(shí)空同步與數(shù)據(jù)融合是激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)“車-路”協(xié)同的關(guān)鍵技術(shù)支撐。由于車載與路側(cè)感知數(shù)據(jù)來源分散,需通過精密時(shí)間協(xié)議(PTP)實(shí)現(xiàn)納秒級時(shí)間同步,確保所有傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)注統(tǒng)一UTC時(shí)間戳;空間層面則通過聯(lián)合標(biāo)定算法建立統(tǒng)一坐標(biāo)系,將點(diǎn)云數(shù)據(jù)與攝像頭圖像精準(zhǔn)對齊。雄安新區(qū)某路側(cè)感知系統(tǒng)通過內(nèi)置高精度IMU與GNSS模塊,將時(shí)空誤差控制在±2cm與±1ms以內(nèi),實(shí)現(xiàn)每秒10萬級目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)時(shí)融合處理。這種融合機(jī)制構(gòu)建起“遠(yuǎn)-中-近”三層防御體系:路側(cè)激光雷達(dá)提供遠(yuǎn)距離全局路況,車載激光雷達(dá)聚焦中近距離精細(xì)感知,二者互補(bǔ)形成完整的環(huán)境認(rèn)知,使自動駕駛車輛緊急制動觸發(fā)頻率降低67%,通行效率提升42%。
激光雷達(dá)的應(yīng)用已在多個(gè)實(shí)際場景中顯現(xiàn)價(jià)值。廣東某收費(fèi)站通過雨棚安裝激光雷達(dá),實(shí)現(xiàn)收費(fèi)車道目標(biāo)精準(zhǔn)跟蹤與車型識別,配合攝像頭觸發(fā)抓拍功能,大幅降低系統(tǒng)運(yùn)算壓力;上海某市內(nèi)高速項(xiàng)目借助路側(cè)激光雷達(dá)的數(shù)字底座能力,完成車道、停車位等靜態(tài)元素建模與交通流實(shí)時(shí)監(jiān)測;深圳前海全息路口通過激光雷達(dá)與數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)車輛軌跡與信號燈狀態(tài)的實(shí)時(shí)映射,將早高峰通行時(shí)間縮短28分鐘,事故響應(yīng)時(shí)間壓縮至20秒。這些案例充分證明,激光雷達(dá)不僅是感知設(shè)備,更是車路協(xié)同系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化升級的核心基礎(chǔ)設(shè)施。
盡管當(dāng)前激光雷達(dá)面臨成本較高、跨廠商設(shè)備兼容性不足等挑戰(zhàn),但隨著MEMS振鏡、FMCW等技術(shù)的成熟,其成本已逐步降至量產(chǎn)臨界點(diǎn),而IEEE 802.11bd等標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)正加速生態(tài)統(tǒng)一。未來,隨著5G-A與6G技術(shù)的融合,激光雷達(dá)將實(shí)現(xiàn)“亞米級定位+微秒級同步”的性能躍升,進(jìn)一步釋放車路協(xié)同的潛力。作為車路協(xié)同系統(tǒng)的“感知之眼”,激光雷達(dá)的深度應(yīng)用正在推動智能交通從“單點(diǎn)智能”邁向“全局協(xié)同”,為構(gòu)建安全、高效、環(huán)保的道路交通系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。





