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我是初學自動駕駛相關知識，這部分內容都是我網上了解參考的，你們喜歡看就看，不喜歡不要噴哈，日後我學精了，再來繼續分享心得！

1 頻率

頻率參考——百度百科

1.1 頻率定義

頻率：是單位時間內完成週期性變化的次數，是描述週期運動頻繁程度的量。為了紀念德國物理學家赫茲的貢獻，人們把頻率的單位命名為赫茲，簡稱“赫”，符號為Hz

1.2 頻率的計算公式

物質在1s內完成週期性變化的次數叫做頻率，常用f表示
換句話說：週期的倒數叫做頻率

$$f = \frac{1}{T}$$

f：是頻率
T：是完成完成一次週期性變化的時間

例如：你眨一次眼睛的時間為0.5s（這裡眨一次眼睛就代表一次週期性的變化），那眨眼的頻率是多少呢？

$$f = \frac{1s}{0.5s}=2Hz$$

可以計算出你眨眼的頻率是2Hz，也就是你一秒鐘可以眨眼兩次！

1.3 頻率單位換算

物理中頻率的基本單位是赫茲（Hz），簡稱赫

$1kHz = 1000Hz$
$1MHz = 1000kHz=1000000Hz=100萬Hz$
$1GHz = 1000MHz=1000000kHz=1000000000Hz=10億Hz$

1.4 頻率概念使用範疇

頻率概念不僅在力學、聲學中應用，在電磁學、光學與無線電技術中也常使用。

1.5 頻率的具體使用場景

1、聲音的頻率：就是機械振動的頻率

人耳聽覺的頻率範圍：20~20000Hz，也就是說一個聲音訊號，如果在1s的機械振動次說在20-20000Hz範圍內，人耳都是可以聽到的，不在這個範圍內的聽不到！

低於20Hz：為次聲波
高於20000Hz：為超聲波

2、CPU主頻

例如：英特爾i9酷睿CPU的主頻為4.4GHz，這裡的主頻是指CPU核心工作的時鐘頻率（CPU Clock Speed），表示時鐘頻率每秒可以達44億次

2 光

光的參考——百度百科

2.1 光的定義

1、光

光：是一個物理學名詞，其本質是一種處於特定頻段的光子流。

2、光子

光量子，簡稱光子（photon），是傳遞電磁相互作用的基本粒子，是一種規範玻色子，在1905年由愛因斯坦提出，1926年由美國物理化學家吉爾伯特·路易斯正式命名。

2.2 光的傳播速度

1、光的傳播速度

$$299792458\approx3\times10^{8}m/s=3\times10^{6} km/s=30萬km/s$$

2、光的速度感知量化

地球周長：$40076km\approx4萬km$
地球到月球周長：$3.84\times10^5km=38.4萬km$，約地球赤道周長的10倍
因此，光大約1秒就可以從地球傳到月球，光一秒傳播的距離約為地球周長的8倍

3 鐳射

鐳射參考——百度百科

3.1 鐳射定義

鐳射（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，意思是“通過受激輻射光擴大”，從英文全名可以知道製作鐳射的主要過程

原子受激輻射的光，故名“鐳射”：原子中的電子吸收能量後從低能級躍遷到高能級，再從高能級回落到低能級的時候，所釋放的能量以光子的形式放出。被引誘（激發）出來的光子束（鐳射），其中的光子光學特性高度一致。因此鐳射相比普通光源單色性、方向性好，亮度更高。

3.2 鐳射的應用

鐳射應用很廣泛，有鐳射打標、鐳射焊接、鐳射切割、光纖通訊、鐳射測距、鐳射雷達、鐳射武器、鐳射唱片、鐳射矯視、鐳射美容、鐳射掃描、鐳射滅蚊器、LIF無損檢測技術等等。鐳射系統可分為連續波鐳射器和脈衝鐳射器。

3.3 光的顏色

光的顏色：由光的波長（或頻率）決定。一定的波長對應一定的顏色

3.4 鐳射的特性

鐳射有很多特性：

首先，鐳射是單色的，或者說是單頻的。有一些鐳射器可以同時產生不同頻率的鐳射，但是這些鐳射是互相隔離的，使用時也是分開的。
其次，鐳射是相干光。相干光的特徵是其所有的光波都是同步的，整束光就好像一個“波列”
再次，鐳射是高度集中的，也就是說它要走很長的一段距離才會出現分散或者收斂的現象。

3.5 鐳射的頻率範圍

光子的能量是用 $E=hv$ 來計算的，其中h為普朗克常量（描述光子或量子的大小），v為頻率。由此可知，頻率越高，能量越高。鐳射頻率範圍為：

$$3.846×10^{14}Hz 到 7.895×10^{14}Hz。$$

電磁波譜可大致分為：

（1）無線電波——波長從幾千米到0.3米左右，一般的電視和無線電廣播的波段就是用這種波；
（2）微波——波長從0.3米到10^-3米，這些波多用在雷達或其它通訊系統；
（3）紅外線——波長從10^-3米到7.8×10^-7米；
（4）可見光——這是人們所能感光的極狹窄的一個波段。波長從780—380nm。光是原子或分子內的電子運動狀態改變時所發出的電磁波。由於它是我們能夠直接感受而察覺的電磁波極少的那一部分；
（5）紫外線——波長從3 ×10^-7米到6×10^-10米。這些波產生的原因和光波類似，常常在放電時發出。由於它的能量和一般化學反應所牽涉的能量大小相當，因此紫外光的化學效應最強；
（6）倫琴射線(X射線)—— 這部分電磁波譜，波長從2×10^-9米到6×10^-12米。倫琴射線（X射線）是電原子的內層電子由一個能態跳至另一個能態時或電子在原子核電場內減速時所發出的；
（7）伽馬射線——是波長從10^-10～10^-14米的電磁波。這種不可見的電磁波是從原子核內發出來的，放射性物質或原子核反應中常有這種輻射伴隨著發出。γ射線的穿透力很強，對生物的破壞力很大。由此看來，鐳射能量並不算很大，但是它的能量密度很大（因為它的作用範圍很小，一般只有一個點），短時間裡聚集起大量的能量，用做武器也就可以理解了。

4 鐳射雷達

4.1 什麼是鐳射雷達

LiDAR（Light Detection and Ranging），是鐳射探測和測距的簡稱，又稱光學雷達，另外也稱Laser Radar 或LADAR（Laser Detection and Ranging）。

參考參考

鐳射雷達的更多介紹

4.2 鐳射雷達的原理

鐳射雷達的工作原理：對人畜無害的紅外光束Light Pluses發射、反射和接收來探測物體。能探測的物件：白天或黑夜下的特定物體與車之間的距離。甚至由於反射度的不同，車道線和路面也是可以區分開來的。哪些物體無法探測：光束無法探測到被遮擋的物體。

車用鐳射雷達工作原理：就是蝙蝠測距用的回波時間（Time of Flight，縮寫為TOF）測量方法。但要知道光速是每秒30萬公里。要區分目標釐米級別的精確距離，那對傳輸時間測量解析度必須做到1納秒。要如此精確的測量時間，因此對應的測量系統的成本就很難降到很低，需要使用巧妙的方法降低測量難度。

是不是覺得很高深難懂？我們直接看動畫吧。在這裡插入圖片描述

通過旋轉的機械鏡面測量鐳射發出和收到回波的時間差，從而確定目標的方位和距離。由於鐳射雷達主動發射鐳射，因此受環境光變化的影響小，測距精確。

鐳射本身具有非常精確的測距能力，其測距精度可達幾釐米，而LIDAR系統的精確度除了鐳射本身因素，還取決於鐳射、GPS及慣性測量單元（IMU）三者同步等內在因素。隨著商用GPS及IMU的發展，通過LIDAR從移動平臺上（如在飛機上）獲得高精度的資料已經成為可能並被廣泛應用

4.3 鐳射雷達的分類

鐳射雷達是集鐳射、全球定位系統（GPS）、和IMU（慣性測量裝置）三種技術於一身的系統，相比普通雷達，鐳射雷達具有解析度高，隱蔽性好、抗干擾能力更強等優勢。

在這裡插入圖片描述

鐳射雷達分類參考1 鐳射雷達分類參考2

5 基於鐳射雷達的3D目標檢測開源專案&資料集

基於鐳射雷達的3D目標檢測開源專案&資料集

6 基於鐳射雷達做目標檢測

參考

6.1 基於鐳射雷達lidar的目標檢測大致流程

基於鐳射雷達的目標檢測可以分成三部分：

lidar representation：鐳射雷達點雲的特徵表達
network backbone：用於特徵提取的主體結構，可以為renet等
detection head：檢測網路的輸出，包括目標的類別、位置、大小和姿態等

6.2 鐳射雷達的特徵表達方式

根據鐳射雷達的特徵表達方式，可以把目標檢測方法分成4種：

基於BEV（bird's eye view）的目標檢測方法
基於camera view的目標檢測方法
基於point-wise feature的目標檢測方法
基於融合特徵的目標檢測方法