ChinaAutoRegs|GB/T 45500-2025英文版翻译 车载激光雷达性能要求及试验方法
Automotive lidar performance requirements and test methods
1范围
本文件规定了车载激光雷达(以下简称“激光雷达”)的性能要求及检验规则,描述了相应的试验方法。
本文件适用于道路车辆进行外部信息感知的激光雷达的检验,其他激光雷达参照使用。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2828.1计数抽样检验程序 第1部分:按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划
GB/T 16422.2-2022塑料 实验室光源暴露试验方法 第2部分:氙弧灯
GB/T 18655-2025车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量方法
GB/T 18833道路交通反光膜
GB/T 18838.2涂覆涂料前钢材表面处理 喷射清理用金属磨料的技术要求 第2部分:冷硬铸铁砂
GB/T 19951-2019道路车辆 电气/电子部件对静电放电抗扰性的试验方法
GB/T 21437.2-2021道路车辆 电气/电子部件对传导和耦合引起的电骚扰试验方法 第2部分:沿电源线的电瞬态传导发射和抗扰性
GB/T 21437.3-2021道路车辆 电气/电子部件对传导和耦合引起的电骚扰试验方法 第3部分:对耦合到非电源线电瞬态的抗扰性
GB/T 28046.2-2019道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第2部分:电气负荷
GB/T 28046.3-2011道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分:机械负荷
GB/T 28046.4-2011道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第4部分:气候负荷
GB/T 28046.5-2013道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第5部分:化学负荷
GB/T 30038道路车辆电气电子设备防护等级(IP代码)
GB 34660-2017道路车辆 电磁兼容性要求和试验方法
ISO20567-1:2017涂料和清漆 涂层耐石头碎片划伤的测定 第1部分:多冲击试验(Paintsandvarnishes-Determinationofstone-chipresistanceofcoatings-Part1:Multi-impacttesting)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
激光雷达lidar
发射激光束并接收回波获取周围环境信息的装置。
3.2
点云point cloud
激光雷达输出的对三维空间获取的点的集合。
3.3
有效点valid point
激光雷达形成的点云中,对应现实空间位置存在真实物体的点。
3.4
虚点false positive
激光雷达形成的点云中,对应现实空间位置不存在真实物体的点。
3.5
虚点率false positive ratio
虚点数与理论探测点数的比值。
3.6
探测概率probability of detection; POD
激光雷达测量形成有效点的概率。
注:激光雷达的探测概率用点云中有效点数与理论探测点数的比值来计算。
3.7
点频point frequency
激光雷达单位时间内输出点云的点数。
3.8
帧frame
激光雷达在标称视场角内单次完整扫描形成的点云数据。
3.9
帧频frame frequency
激光雷达单位时间内输出的帧数。
3.10
精度precision
在一定测量条件下,对某一量的多次测量中,各测量值间的离散程度。
3.11
准度accuracy
在一定测量条件下,对某一量的多次测量中,测量值的平均值与其真值的偏离程度。
3.12
反射率reflectivity
材料层具有足够厚度使得其反射比不再随厚度的增加而变化时的反射比。
注:在本文件中用于描述漫反射板表面的物理特征。
[来源:GB/T 2900.65-2023,845-24-093,有修改]
测距中心ranging center
激光雷达形成的点云所构建的虚拟三维空间的坐标原点。
视场角field of view;FOV
激光雷达形成的点云中,两侧最边缘的有效点与测距中心连线在水平/垂直方向形成的最大夹角。
注:激光雷达的视场角分为水平视场角和垂直视场角。
3.15
视场区域field of view region
视场角内按一定方法划分的区域。
3.16
测距能力range capability
激光雷达在规定的光照强度、探测概率等条件下,对规定的激光正入射的物体进行探测的距离范围。
注:使用测远能力和测近能力表征测距能力。
3.17
角度分辨率angular resolution
激光雷达形成的点云中,水平/垂直方向上相邻探测点到测距中心之间连线所形成的夹角。
注:激光雷达的角度分辨率分为水平角度分辨率和垂直角度分辨率。
3.18
漏检角angle gap
激光雷达视场角内相邻有效点之间无法探测到目标的最大角度。
注:激光雷达的漏检角分为水平漏检角和垂直漏检角。
3.19
反射特性reflective property
激光雷达通过反射回波幅度或通量测量所输出目标表面的反射率映射值。
3.20
鬼像ghost
激光雷达形成的点云中,对应的位置没有真实目标,并且在时间和空间上连续的虚点。
3.21
拖点interstitial point
激光雷达形成的点云中,对应的两个物体边缘之间的虚点。
4符号
下列符号适用于本文件。
dNmax:标称测距范围最大值,单位为米(m)
dNmin:标称测距范围最小值,单位为米(m)
Tmax:最高工作温度,单位为摄氏度(℃)
Tmin:最低工作温度,单位为摄氏度(℃)
UA:工作模式3试验电压,单位为伏特(V)
UB:工作模式2试验电压,单位为伏特(V)
UN:标称电压,单位为伏特(V)
USmax:最高供电电压,单位为伏特(V)
USmin:最低供电电压,单位为伏特(V)
5性能要求
5.1探测性能要求
5.1.1测距能力
5.1.1.1最远探测距离
按照6.2.1.1进行试验,激光雷达的最远探测距离不应小于标称值。
5.1.1.2最近探测距离
按照6.2.1.2进行试验,激光雷达的最近探测距离不应大于标称值。
5.1.2距离精度、距离准度及平面精准度
5.1.2.1距离精度和距离准度
按照6.2.2.1进行试验,激光雷达在标称测距范围内各视场区域的距离精度(σd)应满足σd≤max(0.1m,0.25%S),距离准度(δd)的绝对值应满足|δd|≤max(0.2m,0.5%S),其中S为当前的探测距离数值。
5.1.2.2平面精准度
按照6.2.2.2进行试验,在激光雷达各视场区域的平面精准度(P)应满足P≤1.5×max(σd,|δd|)。
5.1.3角度精度和角度准度
按照6.2.3进行试验,激光雷达各视场区域的水平和垂直角度精度不应超过0.1°,水平和垂直角度准度不应超过±0.2°。
5.1.4视场角
按照6.2.4进行试验,激光雷达的水平和垂直视场角不应小于标称值。
5.1.5角度分辨率
按照6.2.5进行试验,激光雷达的角度分辨率与标称值之差不应大于0.25倍标称值。
5.1.6反射特性
按照6.2.6进行试验,激光雷达的反射特性精度应满足表1的要求。
表1反射特性精度要求
目标物 反射特性精度要求
10%漫反射板 ≤10
50%漫反射板 ≤15
90%漫反射板 ≤30
GB/T 18833规定的V类反光膜 ≤30
5.1.7高反鬼像
按照6.2.7进行试验,激光雷达各视场区域的单帧最大虚点率不应大于0.1%。
5.1.8激光雷达间抗干扰
按照6.2.8进行试验,试验中虚点率不应大于0.1%。
5.1.9拖点
按照6.2.9进行试验,在下列条件下点云中不应存在拖点:
—使用一块漫反射板时,漫反射板与激光雷达之间的距离大于5m;
—使用两块漫反射板时,前漫反射板与激光雷达之间的距离大于5m,且两块漫反射板之间的距离大于4m。
5.1.10启动时间
按照6.2.10进行试验,激光雷达启动时间不应大于40s。
5.1.11漏检角
按照6.2.11进行试验,在激光雷达视场区域内,激光雷达的漏检角不应大于标称值。
注:非重复性扫描激光雷达指标由供需双方协商确定。
5.1.12点频和帧频
按照6.2.12进行试验,激光雷达的点频不应小于标称值的99.9%,激光雷达的帧频不应小于标称值的99.9%。
5.2环境适应性要求
5.2.1功能状态要求
5.2.1.1试验中功能要求
按照6.3.1.1和6.3.1.2进行试验,激光雷达在漫反射板上有效点云的相对丢点率不应大于20%,丢包率不应大于5%。
5.2.1.2试验后功能要求
按照6.3.1.3和6.3.1.4进行试验,激光雷达距离精度和准度应满足5.1.2.1的要求,点频和帧频应满足5.1.12的要求。
5.2.2电气性能
5.2.2.1直流供电电压
按照6.3.2.1进行试验,在USmin~USmax范围内,试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.2.2过电压
5.2.2.2.1(Tmax-20℃)条件
按照6.3.2.2.1进行试验,试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求。具有过压保护功能的激光雷达在试验中的要求可由供需双方协商确定。
5.2.2.2.2室温条件
对于标称电压为12V的激光雷达,按照6.3.2.2.2进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.2.3叠加交流电压
按照6.3.2.3进行试验,试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.2.4供电电压缓降和缓升
按照6.3.2.4进行试验,试验中当电压在USmin~UA范围内时和试验后,激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.2.5供电电压缓降和快升
按照6.3.2.5进行试验,试验中当电压在USmin~UA范围内时和试验后,激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.2.6供电电压瞬态变化
5.2.2.6.1电压瞬时下降
按照6.3.2.6.1进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.2.6.2对电压骤降的复位性能
按照6.3.2.6.2进行试验,试验中当电压在USmin时和试验后,激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.2.7启动特性
按照6.3.2.7进行试验,试验中当电压在USmin时和试验后,激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.2.8反向电压
按照6.3.2.8进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.2.9抛负载
按照6.3.2.9进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.2.10短时中断供电
按照6.3.2.10进行试验,试验中供电中断时间不超过100μs时和试验后,激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.2.11开路
5.2.2.11.1单线开路
按照6.3.2.11.1进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.2.11.2多线开路
按照6.3.2.11.2进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.2.12短路保护
按照6.3.2.12进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.2.13绝缘电阻
按照6.3.2.13进行试验,激光雷达的绝缘电阻不应小于10MΩ,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.2.14参考接地和供电偏移
按照6.3.2.14进行试验,试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.3机械性能
5.2.3.1机械振动
按照6.3.3.1进行试验,试验后激光雷达的外观和结构不应发生损坏,性能应符合5.2.1.2的要求。
5.2.3.2机械冲击
按照6.3.3.2进行试验,试验后激光雷达的外观和结构不应发生损坏,性能应符合5.2.1.2的要求。
5.2.3.3碎石冲击
对于安装在乘客舱外的激光雷达,按照6.3.3.3进行试验,试验后激光雷达的外观和结构不应发生损坏,视窗表面受影响面积不应超过0.2%,受影响面积为0.2%的示意图见ISO20567-1:2017中图3a)。
5.2.3.4视窗耐磨
对于安装在乘客舱外的激光雷达,按照6.3.3.4进行试验,试验后激光雷达的外观和结构不应发生损坏,性能应符合5.2.1.2的要求。
5.2.3.5线束拉脱力
按照6.3.3.5进行试验,在试验后激光雷达不应出现损伤、线束断裂、端子脱落等现象,性能应符合5.2.1.2的要求。
5.2.4防尘防水性能
按照6.3.4进行试验,防尘防水等级应符合表2的要求,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
表2分区域防护等级
安装位置 乘客舱外部 乘客舱内部
防护等级 IP6K7a/IPX9K IP5K2
aIPX7不适用于安装在车顶的激光雷达。
5.2.5环境耐候性
5.2.5.1温湿度范围
激光雷达的贮存环境温湿度范围和工作环境温湿度范围应符合表3的规定。
表3温湿度范围
安装位置 贮存环境温度
℃ 工作环境温度(Tmin~Tmax)
℃ 相对湿度
%
乘客舱内太阳直射处 -40~95 -40~90 25~75
其他位置 -40~90 -40~85 25~75
5.2.5.2低温试验
5.2.5.2.1低温贮存
按照6.3.5.1.1进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.5.2.2低温工作
按照6.3.5.1.2进行试验,试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.5.3高温试验
5.2.5.3.1高温贮存
按照6.3.5.2.1进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.5.3.2高温工作
按照6.3.5.2.2进行试验,试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.5.4温度梯度
按照6.3.5.3进行试验,试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.5.5温度循环
5.2.5.5.1规定变化率的温度循环
按照6.3.5.4.1进行试验,试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.5.5.2规定转换时间的温度快速变化
按照6.3.5.4.2进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.5.6冰水冲击
5.2.5.6.1水飞溅
对于安装在乘客舱外的激光雷达,按照6.3.5.5.1进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求,且不应发生水侵入的密封失效。
5.2.5.6.2浸没
对于安装在乘客舱外且安装高度低于车顶的激光雷达,按照6.3.5.5.2进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。本要求不适用于安装在乘客舱内的激光雷达,安装在其他位置激光雷达的适用性由供需双方协商确定。
5.2.5.7盐雾渗漏和功能
按照6.3.5.6进行试验,试验后不应有盐水进入激光雷达壳体,激光雷达的表面不应有脱落、龟裂、起泡、锈蚀的现象,激光雷达应符合5.2.1.2的要求。本要求仅适用于安装在乘客舱外的激光雷达。
5.2.5.8湿热循环
按照6.3.5.7进行试验,试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.5.9稳态湿热
按照6.3.5.8进行试验,试验的最后1h和试验后,激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.5.10太阳光辐射
对于阳光可照射到的激光雷达表面。按照6.3.5.9进行试验,试验后激光雷达的表面不应有脱落、龟裂、起泡等现象,表面字迹清晰,激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.5.11化学负荷
按照6.3.5.10进行试验,试验后激光雷达的表面不应有脱落、龟裂、起泡、锈蚀等现象,激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.6电磁兼容性能
5.2.6.1对静电放电抗扰性
5.2.6.1.1激光雷达通电
按照6.3.6.1.1进行试验,试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.6.1.2激光雷达不通电
按照6.3.6.1.2进行试验,试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求。
5.2.6.2由传导和耦合引起的电骚扰
5.2.6.2.1沿电源线的电瞬态传导
按照6.3.6.2.1进行试验,相应抗扰试验等级下激光雷达应符合表4的要求。
表4沿电源线瞬态传导的抗扰性能
试验脉冲 抗扰试验等级 试验要求
1 Ⅲ 试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求
2a Ⅲ 试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求
2b Ⅲ 试验后激光雷达应符合5.2.1.2的要求
3a/3b Ⅲ 试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求
注:抗扰试验等级定义见GB/T 21437.2-2021的附录C。
5.2.6.2.2除电源线外的导线通过容性和感性耦合的电瞬态发射
按照6.3.6.2.2进行试验,试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.6.3对电磁辐射的抗扰性
按照6.3.6.3进行试验,试验中和试验后激光雷达应符合5.2.1的要求。
5.2.6.4无线电骚扰特性
5.2.6.4.1传导发射
按照6.3.6.4.1进行试验,激光雷达应符合GB/T 18655-2025中表6和表7等级3的要求。
5.2.6.4.2辐射发射
按照6.3.6.4.2进行试验,激光雷达应符合GB/T 18655-2025中表8等级3的要求。
5.2.7耐久性
按照6.3.7进行试验,激光雷达在试验周期的25%、50%、75%和试验后应符合5.2.1的要求。
5.2.8视窗遮挡
按照6.3.8进行试验,激光雷达视窗前有遮挡物时,激光雷达应发出报警信息,将遮挡物移除后,激光雷达不应再发出报警信息。
6试验方法
6.1试验条件
6.1.1试验环境
如无其他规定,试验环境条件应符合表5的要求。
表5试验环境条件
6.1.2试验电压
如无其他规定,试验电压条件应符合表6的要求。
表6试验电压条件
单位为伏特
试验电压 UN=12V供电系统 UN=24V供电系统
UA 14±0.2 28±0.2
UB 12±0.2 24±0.2
6.1.3激光雷达工作模式
6.1.3.1工作模式1
不向激光雷达供电。
工作模式1.1:激光雷达未连接到线束。
工作模式1.2:激光雷达模拟在车辆上的安装位置,连接到线束。
6.1.3.2工作模式2
所有电气连接完好,激光雷达以电压UB带电运行。
工作模式2.1:激光雷达功能不被激活(如休眠模式)。
工作模式2.2:激光雷达带电运行并控制在典型运行模式。
注:用工作模式2.2代替没有工作模式2.1的激光雷达。
6.1.3.3工作模式3
所有电气连接完好,激光雷达以电压UA带电运行。
工作模式3.1:激光雷达功能不被激活。
工作模式3.2:激光雷达带电运行并控制在典型运行模式。
注:电气负荷试验施加的电压在各试验中单独规定。
6.1.4环境评价试验布置
进行6.3环境评价试验时,按照图1的方法进行试验布置,使用满足附录A要求的10%反射率的漫反射板,将激光雷达中心视场区域对准漫反射板中心,漫反射板与激光雷达之间的距离不应小于2m。试验环境不应受到同波段光源干扰,温箱透光窗口对激光雷达使用的光波段透光率标称值不应低于90%。
标引序号说明:1—透光窗口;
2—观测窗口;
3—10%反射率漫反射板;
4—温箱;
5—被测激光雷达;
6—电源;
d—漫反射板与激光雷达之间的距离。
图1环境评价试验布置示意图
6.1.5试验设备
试验使用的激光雷达高精度转台角度精度不应超过0.02°,角度准度不应超过±0.02°。
6.2探测性能试验
6.2.1测距能力试验
6.2.1.1最远探测距离试验
按照附录B对激光雷达的视场区域进行划分,使用满足附录A要求的10%反射率的漫反射板,参考图2进行试验布置,在表7的环境条件下以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)在高精度转台上安装激光雷达。
b)在距激光雷达水平距离0.95dNmax-5cm处垂直于地面放置漫反射板,漫反射板尺寸宜大于2.4m×2.4m。
c)绕测距中心旋转激光雷达,选取激光雷达一个视场区域内的任意位置正对漫反射板的中心,记录一段连续时间内不少于100帧点云。
d)计算该时段内漫反射板上的理论点总数,统计视场区域内满足图3要求的点作为有效点总数,且有效点总数量宜大于200个。单帧可包含1个或多个理论点,当单帧理论点为1时,有效理论点数等于理论帧数。
e)按照公式(1)计算激光雷达该视场区域的POD。
式中:
PPOD—探测概率(POD);
nr —视场区域内落在漫反射板上的理论点与理论探测点统计总数;
ne —视场区域内落在漫反射板上的有效点总数,选取落在漫反射板上光斑完整的点计算。
f)激光雷达与漫反射板距离每次增加/缩小1m,重复步骤c)~e),直至得到满足探测概率大于50%的最大距离。
g)重复步骤b)~f),依次测量激光雷达其他视场区域满足探测概率大于50%的最大距离。
表7测远能力试验环境条件
温度
℃ 相对湿度
% 光照强度
lx 能见度
km 气压
Pa
-20~40 25~75 (75~100)×103 ≥20 (86~106)×103
注:环境的光照强度使用照度计测量漫反射板反射面的正入射光照强度。
标引序号说明:
1—被测激光雷达;
2—高精度转台;
3—点云可视化设备;
d—激光雷达测距中心与漫反射板之间的距离。
图2激光雷达测距试验布置
注:S为当前探测距离,δ为当前探测距离要求满足的准度,σ为当前探测距离要求满足的精度。
图3有效点云筛选
6.2.1.2最近探测距离试验
按照附录B对激光雷达的视场区域进行划分,使用满足附录A要求的10%反射率的漫反射板,参考图2进行试验布置,以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)在高精度转台上安装激光雷达。
b)在距激光雷达水平距离dNmin0cm处垂直放置漫反射板,漫反射板尺寸宜为1m×1m。
c)绕测距中心旋转激光雷达,选取激光雷达一个视场区域内的任意位置正对漫反射板的中心,记录一段连续时间内不少于100帧点云。
d)计算该时段内漫反射板的中心±5个分辨率(标称)区域内的理论点数,统计该区域该时段内满足图3要求的点作为有效点总数,且有效点总数量宜大于200个。
e)按公式(1)计算激光雷达该视场区域的POD。
f)激光雷达与漫反射板距离每次增加/缩小0.1m,重复步骤c)~e),直至得到满足探测概率大于50%的最小距离。
g)重复步骤b)~f),依次测量激光雷达其他视场区域满足探测概率大于50%的最小距离。
注:在统计点时,距离显示为零的点不作为有效点。
6.2.2距离精度、距离准度和平面精准度试验
6.2.2.1距离精度和距离准度试验
按照附录B对激光雷达的视场区域进行划分,使用满足附录A要求的10%反射率的漫反射板,参考图2进行试验布置,在表7的环境条件下以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)在高精度转台上安装激光雷达。
b)在距激光雷达水平距离dNmin处垂直于地面放置漫反射板,漫反射板尺寸宜大于2.4m×2.4m。
c)绕测距中心旋转激光雷达,使激光雷达任意一个视场区域的中心正对漫反射板的中心,记录一段连续时间内不少于100帧点云。
d)选取记录的点云中漫反射板中心±1个角度分辨率范围内的有效点,点的光斑应完全照射在漫反射板上,数量宜大于200个。将每个有效点的测距值换算为激光雷达测距中心到漫反射板的水平距离d1,d2…dn。
e)按照公式(2)与公式(3)计算距离准度与距离精度。
式中:
dn—n个有效点换算出的激光雷达测距中心到漫反射板的水平距离的平均值,单位为米(m);
d—激光雷达测距中心至漫反射板的距离,单位为米(m);δd—距离准度,单位为米(m)。
di—第i个有效点换算出的激光雷达测距中心到漫反射板的水平距离,单位为米(m);
n—选取的有效点总数;
σd—距离精度,单位为米(m)。
f)重复步骤c)~e),依次测量激光雷达其他视场区域的距离精度和距离准度。
g)调整激光雷达与漫反射板之间的距离,重复步骤b)~f)测量不同距离下激光雷达各视场区域的距离精度和距离准度。宜按照dNmax和dNmax 5cm 的顺序设置试验距离。
6.2.2.2平面精准度试验
按照附录B对激光雷达的视场区域进行划分,使用满足附录A要求的10%反射率的漫反射板,参考图2进行试验布置,在表7的环境条件下以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)激光雷达安装在高精度转台上。
b)在激光雷达一定水平距离(宜10m-5cm)处垂直于地面放置尺寸为1m×1m且反射率为10%的漫反射板,激光雷达任意一个视场区域的中心正对漫反射板的中心。
c)通过高精度全站仪或扫描仪扫描漫反射板,在漫反射板上下左右四个区域中,任选三个不在同一直线上的点计算平面方程得到真实的目标平面,利用点到平面距离计算公式,计算每帧数据中激光雷达打到漫反射板的所有点到该真实平面的距离(分别为b1,b2…bn),试验记录的数据量不应低于100帧的数据。
d)根据公式(4)计算平面精准度。
bi—第i个点到真实平面的距离,单位为米(m);
n—选取的有效点总数。
注:漫反射板边缘的拖点不代入计算。
e)调整激光雷达俯仰角,依次使其他视场区域的中心正对漫反射板中心,重复步骤b)~d)。
6.2.3角度精度和角度准度试验
6.2.3.1角度精度试验
按照附录B对激光雷达的视场区域进行划分,使用平整度不超过2mm且满足附录A要求的90%反射率的漫反射板,参考图4进行试验布置,以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)如图4a)所示,激光雷达安装在高精度转台,在距离激光雷达一定距离处(宜在30m~50m范围内结合距离精度选取)垂直于地面放置一块90%反射率漫反射板(尺寸宜为2m×2m)。调节激光雷达和漫反射板相对位置,使漫反射板的水平中心点与激光雷达视窗法线相交,漫反射板表面所在平面与激光雷达视窗法线夹角10°±2°。
注1:激光雷达测远能力小于50m时,在dNmax的距离下进行试验。
b)通过全站仪测得漫反射板中心坐标和四个角的坐标,测得激光雷达测距中心到漫反射板中心的距离l。计算漫反射板与激光雷达法线夹角β。
c)将激光雷达的一个视场区域的中心位置对准漫反射板进行扫描,记录不少于300帧点云。
d)选取漫反射板中间位置的水平方向点云,获取输出的距离和水平角度(允许进行内部参数补偿)。
e)按照公式(5)计算每个点的角度ai,分别得到α1、α2……αn。然后按照公式(6)计算每个点角度偏差μi,分别得到μ1、μ2……μn。
αi—第i个点的角度,单位为度(°);
l—激光雷达测距中心到漫反射板中心的距离,单位为米(m);
li—激光雷达输出的第i个点的距离,单位为米(m);
β—漫反射板与激光雷达法线夹角,单位为度(°)。
μi=αi-αzi …………………………(6)
式中:
μi—第i个点的角度偏差,单位为度(°);
αzi—第i个点的输出角度,单位为度(°)。
f)将步骤c)中的数据代入步骤e)进行计算,得到每个点的水平角度偏差数据。计算这组数据的标准差即为该视场区域水平角度精度。
g)重复步骤c)~f)依次测量其他视场区域的水平角度精度。
h)如图4b)所示,调整试验场景布置,在距离激光雷达一定距离处(宜在30m~50m范围内结合距离精度选取)放置一块90%反射率漫反射板(尺寸宜为2m×2m)。调节激光雷达和漫反射板相对位置,使漫反射板中心与激光雷达视窗法线相交,漫反射板表面所在平面与激光雷达视窗法线的夹角为10°±2°(可通过调节漫反射板俯仰角或激光雷达的高度及俯仰角实现)。
注2:激光雷达测远能力小于50m时,在dNmax的距离下进行试验。
i)重复步骤b)和c)后,选取漫反射板中间位置的垂直方向点云,获取输出的距离和垂直角度(允许进行内部参数补偿)。
j)将步骤i)中的数据带入步骤e)进行计算,得到每个点的垂直角度偏差数据。计算这组数据的标准差即为该视场区域垂直角度精度。
k)重复步骤i)和j)依次测量其他视场区域的垂直角度精度。
标引序号说明:
1—被测激光雷达;
2—高精度转台;
3—90%反射率的漫反射板;
αi—第i个点的角度;
b)垂直角度精度试验(侧视)
l—激光雷达测距中心到漫反射板中心的距离;li—激光雷达输出的第i个点的距离;
β—漫反射板与激光雷达法线夹角。
图4角度精度试验场景布置(续)
6.2.3.2角度准度试验
按照附录B对激光雷达的视场区域进行划分,使用满足附录A要求的10%反射率材料覆盖的角反射器,角反射器尺寸见附录C,以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)将激光雷达固定在高精度转台上,激光雷达测距中心与高精度转台的旋转中心重合。使角反射器距离激光雷达最近的顶点位于激光雷达的中心视场区域,且角反射器该顶点距离激光雷达测距中心的距离D宜为2m~10m。
b)按照6.2.2.2的试验方法获得激光雷达在距离D下的平面精准度Pv。
c)使激光雷达扫描角反射器的三个面,记录不少于10帧点云。每帧点云中角反射器被扫描的各个面上的点均不应少于10个且不应在一条直线上,其中各个面上任意两个点与激光雷达测距中心连线的夹角不应超过5°。
d)将步骤b)中获得的点云叠加,对叠加后的点云进行筛选,角反射器各个面筛选后的点计算得到平面精准度与Pv的差不应超过±10%Pv。
e)将筛选后的点云拟合得到三个新的平面,三个平面的交点即为角反射器的顶点坐标。
f)分别水平和垂直转动高精度转台,重复步骤c)~e)依次测量其他视场区域点云中角反射器的顶点坐标,同步记录高精度转台水平和垂直转过的角度。划分的每个视场区域内至少有一个试验位置,试验位置与激光雷达测距中心在水平和垂直方向形成最大夹角不宜小于水平视场角和垂直视场角的80%。
g)根据公式(7)、公式(8)和公式(9),将转动前后激光雷达拟合出的角反射器的顶点坐标由笛卡
尔坐标系(x,y,z)转换为球坐标系(r,ϑ,φ)。按照公式(10)、公式(11)、公式(12)和公式(13)计算水平角度准度和垂直角度准度。
r—球坐标系径向距离,单位为米(m);
x—笛卡尔坐标系x轴坐标,单位为米(m);
y—笛卡尔坐标系y轴坐标,单位为米(m);
z—笛卡尔坐标系z轴坐标,单位为米(m);
ϑ—球坐标系俯仰角,单位为度(°);
ϑ1—高精度转台转动前激光雷达测得的角反射器顶点的俯仰角,单位为度(°);
ϑ2—高精度转台转动后激光雷达测得的角反射器顶点的俯仰角,单位为度(°);
θ1—高精度转台转动前后激光雷达测得的角反射器顶点的俯仰角差值,单位为度(°);
θ2—高精度转台垂直转动过的角度,单位为度(°);
δθ—垂直角度准度,单位为度(°);
φ—球坐标系方位角,单位为度(°);
φ1—高精度转台转动前激光雷达测得的角反射器顶点的方位角,单位为度(°);
φ2—高精度转台转动后激光雷达测得的角反射器顶点的方位角,单位为度(°);
Φ1—高精度转台转动前后激光雷达测得的角反射器顶点的方位角差值,单位为度(°);
Φ2—高精度转台水平转动过的角度,单位为度(°);
δΦ—水平角度准度,单位为度(°)。
注:本试验方法不适用于采用微机电系统(MEMS)技术的激光雷达。
6.2.4视场角试验
使用满足附录A要求的90%反射率的漫反射板,参考图2进行试验布置,以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)在高精度转台上安装激光雷达。
b)在距激光雷达水平距离10m-5cm处垂直于地面放置漫反射板,漫反射板尺寸宜为1m×1m。
c)绕测距中心旋转激光雷达,使漫反射板全部在激光雷达的视场内。
d)以0.01°步进向左旋转高精度转台,记录激光雷达点云中漫反射板左边缘刚好全部消失时高精度转台的角度,进行不少于5次测量取平均值记为θl。再以0.01°步进向右旋转高精度转台,记录激光雷达点云中漫反射板右边缘刚好全部消失时高精度转台的角度,进行不少于5次测量取平均值记为θr。
e)根据公式(14)计算激光雷达水平视场角。
式中:
FOVh—激光雷达水平视场角,单位为度(°);
θl —激光雷达点云中漫反射板左边缘刚好全部消失时高精度转台角度的平均值,单位为度(°);
θr —激光雷达点云中漫反射板右边缘刚好全部消失时高精度转台角度的平均值,单位为度(°);
βh —漫反射板相对于激光雷达测距中心在水平方向的张角,单位为度(°)。
f)以0.01°步进向上转高精度转台,记录激光雷达点云中漫反射板上边缘全部消失时高精度转台的角度,进行不少于5次测量取平均值记为θt。再以0.01°步进向下转高精度转台,记录激光雷达点云中漫反射板下边缘刚好全部消失时高精度转台的角度,进行不少于5次测量取平均值记为θb。
g)根据公式(15)计算激光雷达垂直视场角。
式中:
FOVv—激光雷达垂直视场角,单位为度(°);
θt —激光雷达点云中漫反射板上边缘刚好全部消失时高精度转台角度的平均值,单位为度(°);
θb —激光雷达点云中漫反射板下边缘刚好全部消失时高精度转台角度的平均值,单位为度(°);
βv —漫反射板相对于激光雷达测距中心在垂直方向的张角,单位为度(°)。
6.2.5角度分辨率试验
按照附录B对激光雷达的视场区域进行划分,使用满足附录A要求的90%反射率的漫反射板,参考图2进行试验布置,以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)在高精度转台上安装激光雷达。
b)在距激光雷达水平距离(dNmin+1m)5cm处垂直于地面放置漫反射板,漫反射板尺寸宜为1m×1m,绕测距中心旋转激光雷达,使漫反射板出现在激光雷达其中一个视场区域内。
c)通过点云可视化设备观察激光雷达输出的点云,水平旋转激光雷达,记录打在漫反射板左或右边缘位置的一个或一列点云由图5中“第2个/列点云”变为“第3个/列点云”(场景A到场景B)高精度转台转过的角度。重复测量不少于5次,计算高精度转台转过的角度的平均值即为该视场区域的水平角度分辨率。以同样方式垂直旋转激光雷达,记录漫反射板上或下边缘位置的一个或一列点云变化高精度转台转过的角度,重复测量不少于5次,计算高精度转台转过的角度的平均值即为该视场区域垂直角度分辨率。
d)重复步骤c)测量其他视场区域的水平角度分辨率和垂直角度分辨率。
注:本试验方法不适用于采用MEMS技术的激光雷达。
图5激光雷达角度分辨率试验
6.2.6反射特性试验
按照附录B对激光雷达的视场区域进行划分,使用满足附录A要求的10%、50%、90%反射率的漫反射板及符合GB/T 18833规定的V类反光膜完全覆盖的平整反射板,参考图2进行试验布置,以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)在高精度转台上安装激光雷达。
b)在距激光雷达水平距离(dNmin+2m)-5cm处垂直于地面放置10%反射率的漫反射板,漫反射板尺寸宜为2m×1m。
c)绕测距中心旋转激光雷达,使激光雷达任意一个视场区域的中心与漫反射板的中心点重合,记录一段连续时间内不少于100帧点云。
d)选取点云中漫反射板中心点上下1°、水平左右1°范围内有效点,有效点的光斑应完全照射在漫反射板上,有效点的数量不应少于200个,从点云数据中获得这些有效点的反射特性值记为R1、R2……Rn,按照公式(16)计算反射特性精度:
Rn—n个有效点的反射特性的平均值;
n—选取的有效点总数;
σr—反射特性精度。
e)重复步骤c)~d)依次测量其他视场区域的反射特性精度。
f)调整激光雷达与漫反射板中心点垂线距离,重复步骤c)~e)依次测量其他视场区域的反射特性精度。可选择0.25dNmax-5cm、0.5dNmax-5cm、0.75dNmax-5cm和dNmax-5cm设置试验距离。
g)重复步骤b)~f),将10%反射率的漫反射板依次更换尺寸相同的50%、90%反射率的漫反射板和符合GB/T 18833规定的V类反光膜完全覆盖的平整反射板,依次测量其他视场区域的反射特性精度。
6.2.7高反鬼像试验
按照附录B对激光雷达的视场区域进行划分,使用符合GB/T 18833规定的V类反光膜完全覆盖的平整反射板,在空旷的无高反射表面物体的场地参考图2进行试验布置,以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)在高精度转台上安装激光雷达。
b)在距激光雷达水平距离dNmin+5cm处垂直于地面放置符合GB/T 18833规定的V类反光膜完全覆盖的平整反射板,反射板尺寸应为0.6m×0.6m。
c)绕测距中心旋转激光雷达,使激光雷达任意一个视场区域的中心正对反射板的中心点。
d)沿激光雷达测距中心和反射板的中心连线方向缓慢平行移动反射板从距离激光雷达dNmin+10cm至10m处,移动速度不超过0.1m/s,记录过程中点云数据。
e)计算点云中超出反射板边缘一个标称分辨率的虚点数量,选取在反射板移动中单帧点云出现虚点的最大值按照公式(17)计算单帧点云的虚点率:
式中:
Fn—虚点率;
nn—虚点数量;
Nn—单帧点云理论点总数量。
f)重复步骤b)~e)依次测量其他视场区域单帧点云的最大虚点率。
g)反射板向左旋转30°、45°、60°,向右旋转30°、45°、60°,重复步骤d)~f),依次测量其他视场区域单帧点云的最大虚点率。
6.2.8激光雷达间抗干扰试验
参考附录D进行试验布置,以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)将激光雷达固定在光学暗室中间位置,在距离激光雷达0.5m、同高度处安装同型号激光雷达作为干扰设备。调整激光雷达和干扰设备的视窗位置相对,保证激光雷达在每帧扫描中与干扰设备发生一次激光对射。
b)关闭干扰设备,记录不少于100帧激光雷达输出的点云。统计记录点云中超出光学暗室墙面、地面、天花板0.6m距离外的点数。
c)开启干扰设备,记录与b)中相同帧数的点云。统计记录点云中超出光学暗室墙面、地面、天花板0.6m距离外的点数。
d)将c)中获得的点数与b)中获得的点数做差得到虚点数,按照公式(17)计算虚点率。
e)调整激光雷达与干扰设备的距离为1m和2m,重复步骤a)~d)获得各距离下的虚点率。
6.2.9拖点试验
使用满足附录A要求的90%反射率的漫反射板,参考图6进行试验布置,以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)在高精度转台上安装激光雷达。
b)在距激光雷达水平距离dNmin处垂直于地面放置90%反射率的漫反射板,漫反射板的尺寸宜为2m×1m。
c)在点云可视化设备上察看点云状态,距离漫反射板0.3m外的虚点记为拖点。
d)如有拖点存在,增加漫反射板距离激光雷达距离直至拖点消失,并记录拖点消失的距离。
e) 将前漫反射板放置在距激光雷达5m+5 0cm,在漫反射板后0.3m+2 -2cm 处平行放置另一块反射率为90%的漫反射板,确保从激光雷达正入射角度观察,前后板部分重叠。
f)观察点云可视化设备,同时缓慢增加两块漫反射板之间的距离,直到两板之间的拖点消失,记录拖点刚好消失时两板之间的距离。
标引序号说明:
1—被测激光雷达;
2—漫反射板;
3—拖点;
L—两漫反射板之间的距离;
d—激光雷达距离漫反射板的距离。
图6拖点试验布置
6.2.10启动时间试验
按照下列步骤进行试验。
a)激光雷达从工作模式1.2切换至工作模式3.2,同时记录通电时刻。
b)记录获得激光雷达首个点云数据包的时刻,按照公式(18)计算激光雷达启动点云延迟ts:
式中:
ts—激光雷达启动时间,单位为秒(s);
Ts—激光雷达输出首个点云的时刻;
Tp—激光雷达通电时刻。
6.2.11漏检角试验
按照附录B对激光雷达的视场区域进行划分,使用满足附录A要求的50%反射率的漫反射板,参考图2进行试验布置,以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)在高精度转台上安装激光雷达。
b)使用宽5cm、长20cm、反射率50%的漫反射板。调节激光雷达与漫反射板的距离,且保持激光雷达其中一个视场区域正对漫反射板的中心。通过移动漫反射板,找到激光雷达水平扫描/垂直扫描时对漫反射板有漏检和非漏检区域的距离。
c)在步骤b)距离下,水平旋转高精度转台,找到漫反射板对应的点云探测概率大于50%的某个位置,然后以0.01°步进水平方向旋转高精度转台,每次步进均记录当前转台旋转的角度及漫反射板对应不少于100帧的点云,总步进角度不应低于1个水平角度分辨率。
d)统计漫反射板对应点云在不同角度的探测概率值,探测概率初次低于50%时对应高精度转台旋转过的角度与探测概率初次高于50%时对应高精度转台旋转过的角度之差的绝对值,即为激光雷达水平漏检角的值。
e)将漫反射板面向激光雷达旋转90°。垂直旋转高精度转台,找到漫反射板对应的点云探测概率大于50%的某个位置,然后以0.01°步进垂直方向旋转高精度转台,每次步进均记录当前转台旋转的角度及漫反射板对应不少于100帧的点云,总步进角度不应低于1个垂直角度分辨率。
f)统计漫反射板对应点云在不同角度的探测概率值,探测概率初次低于50%时对应高精度转台旋转过的角度与探测概率初次高于50%时对应高精度转台旋转过的角度之差的绝对值,即为激光雷达垂直漏检角的值。
g)旋转激光雷达,测量其他视场区域漏检角值。
注:点云中漫反射板对应的POD小于50%即视为存在漏检。
6.2.12点频和帧频试验
以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)在高精度转台上安装激光雷达,确保激光雷达所有视场范围均有目标物且处于测距范围内。
b)在激光雷达稳定工作后,记录不少于60s激光雷达输出的点云数据。
c)统计激光雷达输出的点云中点的数量,并计算平均每秒输出的点的数量即点频。
d)通过解析激光雷达输出数据包内的特征数据,例如具有特定角度信息的点、具备计数信息的字段、电机转速等数据,统计得到帧的数量,并计算平均每秒输出的帧的数量即为帧频。
6.3环境适应性试验
6.3.1功能状态试验
6.3.1.1相对丢点率
环境耐候性试验按照6.1.4的规定进行试验布置,其他过程中监控的试验参考图2进行试验布置,以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)将漫反射板与激光雷达入射法线方向垂直放置。
b)统计试验开始前环境评价试验布置条件下,在一定时长t的连续时间内,漫反射板上满足图3要求的有效点总数n0,作为基准有效点数,且有效点总数量宜不少于200个。
c)统计试验过程中T时刻开始,在一定时长t的连续时间内,漫反射板上满足图3要求的有效点总数nT。
d)按照公式(19)计算激光雷达t时间段内的相对丢点率。
MT—T时刻开始,在一定时长t的连续时间内的相对丢点率;
nT—t时间段内的有效点总数;
n0—试验开始前的基准有效点数。
e)重复步骤a)~d)过程直至试验结束,计算每t时长的相对丢点率。
6.3.1.2丢包率
按照6.1.4的规定进行试验布置,以工作模式3.2按照下列步骤进行试验。
a)统计试验过程中T时刻60s内,激光雷达正常通信的数据包数nL。
b)按照公式(20)计算丢包率。
nL—激光雷达正常通信的数据包数;
NL—激光雷达总发送的数据包数。
c)重复步骤a)~b)过程直至试验结束,计算每分钟丢包率。
6.3.1.3测距精准度
将漫反射板放置在距离激光雷达10-0.05m处,按照6.2.2.1的方法进行距离精度和准度试验。
6.3.1.4点频和帧频
按照6.2.12的方法进行点频和帧频试验。
6.3.2电气性能试验
6.3.2.1直流电供电电压试验
激光雷达以工作模式3.2,按照表8的直流供电电压范围,先将直流稳压电源电压调至UN,然后逐渐将电压调至USmin并保持稳定,按照6.3.1.1和6.3.1.2进行功能状态试验;再逐渐将电压调至USmax并保持稳定,按照6.3.1.1和6.3.1.2进行功能状态试验,试验后按照6.3.1.3和6.3.1.4进行功能状态试验。
表8直流供电电压范围
单位为伏特
标称电压(UN) 直流供电电压
USminUSmax
12 9 16
24 16 32
注:标称电压不在本表范围内的产品,供电电压范围和试验方法由供需双方协商确定。
6.3.2.2过电压试验
6.3.2.2.1(Tmax-20℃)条件下试验
激光雷达以工作模式3.2,UN为12V的按照GB/T 28046.2-2019中4.3.1.1.2的方法进行试验,UN为24V的按照GB/T 28046.2-2019中4.3.2.2的方法进行试验。试验中按照6.3.1.1和6.3.1.2进行功能状态试验直至试验结束,试验后按照6.3.1.3和6.3.1.4进行功能状态试验。
6.3.2.2.2室温条件下试验
激光雷达以工作模式3.2,按照GB/T 28046.2-2019中4.3.1.2.2的方法进行试验。试验后按照6.3.1.3和6.3.1.4进行功能状态试验。
6.3.2.3叠加交流电压试验
激光雷达以工作模式3.2,按照GB/T 28046.2-2019中4.4.2严酷度2的方法进行试验。试验中按照6.3.1.1和6.3.1.2进行功能状态试验直至试验结束。试验后按照6.3.1.3和6.3.1.4进行功能状态试验。
6.3.2.4供电电压缓降和缓升试验
激光雷达以工作模式3.2,以(0.5±0.1)V/min的线性变化率或以不大于25mV的步长,将供电电压由UA降到0V,然后从0V升到UA。试验中当电压在USmin~UA范围内时,按照6.3.1.1和6.3.1.2进行功能状态试验。试验后按照6.3.1.3和6.3.1.4进行功能状态试验。
6.3.2.5供电电压缓降和快升试验
激光雷达以工作模式3.2,按照图7和表9的要求进行试验。试验中当电压在USmin~UA范围内时,按照6.3.1.1和6.3.1.2进行功能状态试验。试验后按照6.3.1.3和6.3.1.4进行功能状态试验。
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