智能自適應聚焦激光雷達

簡介

αLiDAR是一套全新的全景激光雷達系統,利用主動旋轉機制擴展視場角並消除盲區,生成高解析度三維點雲。採用不確定度傳播算法實現厘米級位姿估計,並透過線上軌跡優化,自適應地將掃描集中於感興趣區域,大幅提升自動駕駛及機器人的三維感知能力。

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創新技術名稱
αLiDAR:智能自適應聚焦激光雷達
完成研究日期
2024
商品化機會
技術授權;合作研發
解決方案

現有激光雷達解析度低,點雲掃描線之間存在大量空隙;且視場角受限,存在大面積盲區。增加激光通道數或多雷達組合方案雖可改善,但顯著增加成本及複雜度,難以在視場角、解析度、成本與靈活性之間取得均衡。

創新技術
  • 受人類頭部旋轉啟發,αLiDAR為標準激光雷達增設主動旋轉機構。透過將感測器旋入原有盲區並疊加多幀點雲,系統以極低的額外硬件成本實現全景高解析度三維感知,有效將擴展感知視角。
  • 採用逐點級不確定度傳播方法,在整個狀態估計流程中追蹤每個激光點的測量不確定度,並在點雲配準時以不確定度為權重。即使在傳感器旋轉與平台運動的複合作用下,系統仍可實現厘米級位姿估計精度,生成無畸變的高保真三維點雲。
  • 線上軌跡優化算法可根據下游任務指定的感興趣區域(ROI),實時調整激光雷達的旋轉掃描軌跡,將感知資源集中於路面或特定目標,實現稠密聚焦感知,大幅提升障礙物檢測及交通監測等下游任務的性能。
主要成效
  • 與傳統LiDAR相比,αLiDAR將三維建圖精度提升8.5倍、覆蓋率提升2倍、點雲密度提升1.6倍;有效感知距離及可感知目標數量均提升1.8倍,顯著提升自動駕駛和智能交通等安全關鍵應用的感知質量。
  • 系統相容多種型號的激光雷達,完整的開源硬件設計(CAD、PCB)及算法代碼已發布於GitHub,便於研究人員及企業在移動機器人、路側基礎設施等多種場景中快速採用與部署。
  • αLiDAR於ACM MobiCom 2024獲最佳技術成果論文獎及最佳提名演示論文獎,並榮獲2025年度華為黃大年茶思屋「頂會作者讀頂會」十佳活動獎,充分展示了本技術在學術界與業界的廣泛影響力。
獎項
  • ACM MobiCom 2024 最佳技術成果論文獎
  • ACM MobiCom 2024 最佳提名演示論文獎
  • 2025年度華為黃大年茶思屋「頂會作者讀頂會」十佳活動獎
應用範疇
  • 自動駕駛——為自動駕駛車輛提供全景三維感知與高精度環境建圖
  • 具身智能機器人——為移動機器人提供全景高解析度環境感知與障礙物檢測
  • 智能交通基礎設施——用於交通監測與管理的路側稠密三維感知
香港中文大學

香港中文大學(中大)成立於1963年,是一所具有全球視野的前瞻性綜合性研究型大學,其使命是融合傳統與現代,融匯中西。中大師生來自世界各地。四位諾貝爾獎得主與大學有關係,是香港唯一一所擁有諾貝爾獎、圖靈獎、菲爾茲獎和凡勃倫獎得主的大專院校。中大畢業生通過廣泛的校友網絡連接全球。中大在多個學科領域開展廣泛的研究項目,並努力為所有學術人員提供開展諮詢和與業界合作項目的空間。大學對最高研究標準的堅持為其贏得了令人羨慕的研究聲譽。學校設有5個國家重點實驗室,受中國科技部委託,開展具有國際水平的研究,承擔國家重大科研任務。大學還擁有發表研究的出色記錄,無論是在特定學科期刊,還是在更引人注目的出版物上,如《科學》、《自然》和《刺針》。

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