智能網(wǎng)聯(lián)汽車 2-5 認知激光雷達 教案

課題任務(wù)五認知激光雷達課時1課型新課學(xué)科智能網(wǎng)聯(lián)汽車教師學(xué)習(xí)目標知識目標：1.能描述激光雷達概念和類型2.能描述激光雷達組成和工作原理3.能解釋激光雷達的應(yīng)用范圍素質(zhì)目標：通過激光雷達的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點1.描述激光雷達概念和類型2.描述激光雷達組成和工作原理教學(xué)難點毫米波雷達組成和工作原理教學(xué)方法講授法教學(xué)資源教學(xué)視頻、PPT教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、視頻導(dǎo)入今天我們來認識一種新的雷達——激光雷達。請觀看視頻，了解激光雷達的基本知識。播放視頻：激光雷達二、教學(xué)過程同學(xué)們，通過視頻介紹，我們可以歸納激光雷達的概念。激光雷達（LiDAR）：是一種光學(xué)遙感傳感器，它通過向目標物體發(fā)射激光，然后根據(jù)接收-反射的時間間隔確定目標物體的實際距離，根據(jù)距離及激光發(fā)射的角度，通過幾何變化推導(dǎo)出物體的位置信息。大家看教材圖2-5-1，上面有光點，這些光點是激光雷達采集到的物體信息呈現(xiàn)出一系列分散的、具有準確角度和距離信息的點，被稱為點云。接下來我們看一看現(xiàn)在激光雷達的類型有哪些。提問1：激光雷達的類型？明確1：1.按掃描方式分類：機械激光雷達和固態(tài)激光雷達。其中，固態(tài)激光雷達又分為光學(xué)相控陣OPA（OpticalPhasedArray）激光雷達、微機電系統(tǒng)MEMS（Micro-ElectroMechanicalSystems）激光雷達和3DFlash激光雷達。2.按雷達線數(shù)分類：分為單線激光雷達與多線激光雷達。3.按功能方式分類：1）按照功能用途，分為激光測距雷達、激光測速雷達、激光成像雷達、大氣探測雷達和跟蹤雷達等。2）按照按激光發(fā)射波形分類可分為連續(xù)型激光雷達和脈沖型激光雷達；3）按載荷平臺分類可分為機載激光雷達，車載激光雷達等；4）按探測方式分類可分為直接探測激光雷達和相干探測激光雷達。激光雷達種類繁多，其基本組成結(jié)構(gòu)是什么呢?提問2：激光雷達的組成有哪些？明確2：激光雷達由發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)、接收光學(xué)系統(tǒng)、主控及處理電路板、探測器接收電路模塊、激光器及驅(qū)動模塊組成。主要包括的部件如圖。激光雷達的射線波長一般在600~1000nm，遠低于傳統(tǒng)雷達所使用的波長，受外界環(huán)境影響較小，能夠檢測的距離一般可達100m以上。它能夠確定物體的位置、大小、外部形貌甚至材質(zhì)，其工作原理是怎樣的呢？提問4：超聲波雷達工作原理是什么？明確4：以激光作為信號源，由激光器發(fā)射出的脈沖激光，打到地面的車輛、行人、樹木、道路、橋梁和建筑物上，引起散射，一部分光波會反射到激光雷達的接收器上，根據(jù)激光測距原理計算，就得到從激光雷達到目標點的距離，脈沖激光不斷地掃描目標物，就可以得到目標物上全部目標點的數(shù)據(jù)，用此數(shù)據(jù)進行成像處理后，就可得到精確的三維立體圖像。提問4：現(xiàn)在市場上主流車載激光雷達有測距原理是什么呢？明確4：現(xiàn)今市場上主流的車載激光雷達主要是基于三種原理測距，三角測距法、飛行時間（Timeofflight，TOF）法和調(diào)幅連續(xù)波（AmplitudeModulatedContinuousWave，AMCW）測距法。激光雷達為駕駛者提供了便利，那激光雷達有局限性嗎？其應(yīng)用前景如何？三種測距方法各有優(yōu)缺點，具體如表2-5-1測距方案探測距離探測精度抗強光能力光功率成本三角法最近近距離精度高遠距離精度低不具備低低TOF最遠高強適中適中AMCW適中適中適中高適中提問5：激光